Estudio de los cambios reológicos y morfológicos de emulsiones múltiples de tipo agua-aceite-agua (W/O/W) en el tiempo Público Deposited

En este trabajo se formularon cuatro emulsiones múltiples de tipo agua-aceite-agua con el fin de aportar conocimientos que lleven a un mejor entendimiento acerca del comportamiento de estos sistemas dispersos complejos: Todas las emulsiones estaban compuestas por 30% (p/p) de fase interna o emulsión primaria y 70% (p/p) de fase externa. La fase interna de la emulsión múltiple era una emulsión sencilla de tipo agua en aceite y la fase externa era una solución de agua con polímero (goma arábiga y goma de mezquite). En la presente investigación se formularon cuatro emulsiones múltiples con los mismos porcentajes (p/p) de fase interna fase externa y aparentemente no hay diferencia entre ellas; sin embargo, la diferencia se establece en la formulación de la fase interna o emulsión sencilla. Dos de las emulsiones internas o primarias se prepararon con una relación de 29 % (p/p) de fase dispersa en 71 % (p/p) de fase externa (emulsión primaria con fase interna baja) y dos con una relación de 49 % (p/p) fase dispersa en 51 % (p/p) de fase externa (emulsión primaria con fase interna alta). Para preparar dos de las emulsiones múltiples, se eligieron dos emulsiones primarias, una con fase interna alta, otra con fase interna baja y se añadieron cada una de ellas a una fase acuosa externa en la cual se había incorporando goma arábiga para dar origen a las emulsiones múltiples denominadas: goma arábiga alta (GAA) y goma arábiga baja (GAB). De igual forma, las otras dos emulsiones primarias una con fase interna alta y otra con fase interna baja, se añadieron a una fase externa acuosa en la cual se había incorporando goma de mezquite, dando origen a las emulsiones múltiples denominadas: goma de mezquite alta (GMA) y goma de mezquite baja (GMB). A todas las emulsiones múltiples formuladas se les determinó el tamaño volumétricosuperficial medio o Sauter de gota, con un analizador de partícula Malvern mod. 2600 (Malvern Instruments, Inglaterra); el comportamiento de flujo a distintas tasas de corte, con un viscosímetro Brookfield LVT; el modulo elástico instantáneo se realizó con un aparato diseñado en el laboratorio de la UAM-I, basado en el equipo desarrollado por Komatsu y Sherman (1974) y finalmente la morfología de las gotas por seguimiento fotográfico con el tiempo de añejamiento, este seguimiento se realizó con un microscopio óptico Nikon 104 con dispositivo HFX-35 DX, para con ello establecer la relación que existe entre el tamaño de gota, la viscosidad y el módulo elástico instantáneo y así observar cómo estas propiedades se reflejan en su aspecto físico (microfotografías). En términos generales, los tamaños volumétricos-superficiales medios de gota fueron: (GMA) 2.97µm; (GMB) 3.0µm; (GAA) 5.76µm y (GAB) 4.1µm. Las curvas de flujo mostraron que las emulsiones múltiples se comportan como fluidos reoadelgazantes y que con el tiempo de añejamiento la viscosidad aparente disminuye; siendo más marcado este comportamiento en las emulsiones con fase interna baja en la emulsión primaria. El cambio en el valor relativo del módulo de elasticidad instantáneo con el tiempo de añejamiento, mostró en todos los casos, una disminución durante los primeros 10 días, después de los cuales la emulsión múltiple se estabilizaba aparentemente y después seguía un aumento a periodos de añejamiento de 20 días o más largos. Este comportamiento se asocia a los siguientes fenómenos, durante los primeros días prevalece la tasa de floculación de los glóbulos de la emulsión sobre el de coalescencia, revirtiéndose éste proceso conforme el tiempo de añejamiento transcurre. En las emulsiones con baja concentración en la emulsión primaria, las magnitudes de los cambios reológicos (tasa de flujo y elasticidad instantánea) son mucho más marcados que en las emulsiones con alta concentración en la emulsión primaria, todos estos fenómenos se ven más marcados en los primeros 5 días y a periodos de añejamiento mas largos tienden a disminuir. Aparentemente, la configuración de los polímeros que rodean a la emulsión, amortiguan los efectos de la presión hidrostática hacia el interior de la gota y regulan la transferencia de masa por potencial químico hacia el interior y establecen un mecanismo de pseudo equilibrio entre estos dos fenómenos que tienden a romper la emulsión. Por último, se cuantificó la cinética de coalescencia de las emulsiones múltiples globales, mediante la tasa de cambio en la concentración numérica de gotas por mL (Nt) utilizando la ecuación de primer orden Nt = No exp(-C t) Van den Tempel (1958), Omotosho (1986). L os resultados obtenidos fueron: 10-6(s-1) para GAB; 10-7(s-1) para GAA; 10-8(s-1) para GMB y 10-8(s-1) para GMA, lo cual demuestra que las emulsiones múltiples preparadas con goma de mezquite son mucho más estables, que las emulsiones preparadas con goma arábiga. calculó una cinética de coalescencia de las emulsiones internas a partir de un análisis de las microfotografías, y de esta forma se estableció una relación entre el comportamiento reológico de la emulsión múltiple, con la estabilidad interna y estabilidad global de la emulsión. De lo anterior se propone que si la relación de las cinéticas de coalescencia para ambos casos (Coalescencia global / Coalescencia interna, como la Coalescencia interna / Coalescencia global), se aproxima a 1.0, la emulsión es estable; esta situación es aplicable cuando las cinéticas de coalescencia evaluadas por separado rebasen la estabilidad de las emulsiones sencillas que es de 10-7 s-1. Por supuesto que entre más pequeño sea el orden por separado para cada emulsión, la estabilidad aumenta considerablemente, y si la relación tiende a uno, esto garantiza estabilidad para cualquier sistema disperso complejo. Sí la relación es igual a 1, se ha establecido un equilibrio entre las tasas internas y externas de coalescencia, este equilibrio se dió entre la presión hidrostática hacia el interior de la emulsión sencilla y el potencial químico de componentes hacia el seno de la emulsión múltiple, aquí se pide únicamente que las cinéticas por separado sean 10-7 s-1o menores.

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