Emülsiyon

Emülsiyon veya Türkçe adıyla sıvı asıltı, birbiri içinde çözünmeyen iki sıvının karışımıdır. Bir sıvı (dağılan faz), öbürünün (dağınılan faz) içinde dağılmış durumdadır. Emülsiyon oluşma sürecine emülsifikasyon denir. Bir emülgatör (emülsifikatör, emülsifiyer veya emüljen olarak da bilinir) bir emülsiyonu kararlı kılan, genelde sürfaktan özellikli bir maddedir.

Gündelik yaşamdaki emülsiyonların çoğu, yağ/su emülsiyonudur, örneğin, tereyağ, margarin, süt, krema. Tereyağ ve margarinde su damlacıkları yağ ile çevrilidir (yağ içinde su emülsiyonu); süt ve kremada ise yağ damlacıkları su ile çevrilidir (su içinde yağ emülsiyonları). Başka emülsiyon örnekleri olarak fotoğraf filminin ışığa duyarlı yüzü, metal kesmede kullanılan kesici sıvı ve magma sayılabilir. Bazı magma türlerinde NiFe kürecikleri sıvı silikatlardan oluşmuş sürekli bir faz içinde dağılmıştır.

Emülsiyonlar genelde bulanık görünüşlü olur çünkü emülsiyon içinden geçen ışık, çok sayıda faz arayüzünden (iki faz arasındaki sınıra arayüz denir) geçerken saçılır.

Emülsiyonlar kararlı değildir ve kendiliğinden oluşmazlar. Emülsiyon oluşumu için karıştırma, çalkalama, homojenizasyon veya spreyleme gibi bir işlemle karışıma enerji vermek gerekir. Zaman içinde, emülsiyonu oluşturan fazların kararlı hallerine geri dönme eğilimi vardır. Yüzey etkin bileşikler (sürfaktanlar) emülsiyonların kinetik kararlılığını artırırlar, öyle ki emülsiyonlar bir kere oluştuktan sonra yıllar boyunca değişmez. Su-zeytinyağ karışımı sürekli çalkalanmadıkça kısa sürede ayrışır. Bu olguya küçük damlacıkların birleşerek büyük damlacıklar oluşturmasının sonucudur ve kaynaşma (koalesans) olarak adlandırılır. Emülsiyonlarda olabilen bir diğer süreç kremleşme, yani bir fazın öbüründen daha batmaz (buoyant) olması veya santrifügasyon sonucu emülsiyonun üzerine çıkmasıdır.

Emülsiyonlar, kolloid olarak adlandırılan iki fazlı madde sistemlerinden biridir. Kolloid ve emülsiyon terimleri bazen eşanlamlı kullanılsa da, emülsiyon genelde hem dağılmış fazın hem de dağınılan fazın sıvı olması durumu için kullanılır.

Emülsiyon instabilitelerinin üç tipi vardır: flokülasyon olunca tanecikler öbekler oluşturur; kremleşme olunca tanecikler yüzeyde (veya dipte, iki fazın göreceli yoğunluklarına bağlı olarak); ayrışma ve birleşme durumunda tanecikler birleşip bir sıvı tabaka oluştururlar.

Bir emülsiyon yağ içinde su tipli bir emülsiyon mu, yoksa su içinde yağ tipi bir emülsiyon mu oluşturacağı, iki fazı hacimlerinin oranı ve emülsifikatör tipine bağlıdır. Genelde Bankroft kuralı geçerlidir: emülsifikatörler ve emülsifiyan tanecikler içinde çözünmedikleri fazın ayrışmasına neden olurlar; örneğin proteinler, yağda çözündüklerinden daha iyi suda çözünürler ve bu yüzden yağ içinde su emülsiyonları oluştururlar; yani yağ damlacıklarının yekpare bir su fazında dağılmasına önayak olurlar.

Emülsiyonların temel rengi beyazdır. Eğer emülsiyon derişik olursa Tyndall etkisi ışığı saçar ve rengin maviye kaymasına neden olur. Eğer yoğun ise, renk sarıya kayar. Yağı alınmış süt ile krema (yüksek konsantrasyonlu süt yağı içerir) karşılaştırıldığında bu olgu kolayca fark edilir. Mikroemülsiyonlar ve nanoemülsiyonlar berrak görünürler, dağılmış fazı oluşturan taneciklerin küçük boyutları nedeniyle.

Bir emülgatör (emülsifikatör, emülsifiyer veya emüljen olarak da bilinir) bir emülsiyonu kararlı kılan, genelde sürfaktan özellikli bir maddedir. Gıda emülgatör örnekleri arasında yumurta sarısı (içindeki başlıca emülgatör bileşik lesitindir), bal ve hardaldır (hardal çekirdeğinin kabuğunda bulunan hardalın emülgatör etkisinden sorumludur). Proteinler de daha küçük moleküller de emülgatör etkisi gösterebilirler. Bazı durumlarda Pickering stabilizasyonu denen bir mekanizma ile tanecikler de emülsifikasyona neden olabilirler. Hem mayonez, hem de Holandez sos, yumurta sarısı (lesitin) aracılığıyla stabilize olmuş, su içinde yağ tipi emülsiyonlardır. Deterjanlar bir diğer sürfaktan sınıfıdır ve yağ ile su arasındaki arayüzü stabilize ederler. Temizlik amacıyla yağların sabun tarafından sökülmesi bu prensibe dayalıdır. Eczacılıkta krem ve losyonların hazırlanmasında çeşitli emülgatörler kullanılır. Emülgatör mum, setearil alkol, polisorbat 20 ve setearet 20 bu amaçla yaygın kullanılan emülgatörler arasındadır.

Bazen dâhilî fazın kendisi de bir emülgatör olarak etki eder ve bunun sonucu bir nanoemülsiyondur. Dâhilî faz nano-boyutlu damlacıklar halinde dış faz içinde dağılır. Bu olgunun iyi bilinen bir örneği anason içeren alkollü bir içkiye (rakı, uzo veya pastis gibi) su katılmasında görülür. Etanolda çözünen anisol bileşikleri suda nano-boyutlu damlacıklar oluştururlar ve suyun içinde emülsiyonlaşırlar. Bu sulanmış içkiler opak ve süt rengi olur.

Sindirim siteminde safra kesesi tarafından salgılanan safra tuzları yağların daha kolay sindirimine yararlar. Safra tuzları yağ damlacıklarının yüzeyini kaplayarak onları daha küçük damlacıklara parçalanmasını sağlarlar, ayrıca yağları sindiren pankreatik lipaz gibi enzimlerin bu yağ moleküllerine erişmesini mümkün kılarlar.