Una emulsión es una mezcla, más o menos homogénea, de dos líquidos inmiscibles. Un líquido (la fase dispersa) es dispersado en otro (la fase continua o fase dispersante). Muchas emulsiones son de aceite/agua, con grasas alimenticias como uno de los tipos más comunes de aceites encontrados en la vida diaria. Ejemplos de emulsiones incluyen la mantequilla y la margarina, la leche y crema, el expreso, la mayonesa, el lado fotosensitivo de la película fotográfica, el magma y el aceite de corte usado en metalurgia. En el caso de la mantequilla y la margarina, la grasa rodea las gotitas de agua (en una emulsión de agua en aceite); en la leche y la crema el agua rodea las gotitas de grasa (en una emulsión de aceite en agua). En ciertos tipos de magma, glóbulos de ferroníquel líquido pueden estar dispersos dentro de una fase continua de silicato líquido. El proceso en el que se preparan las emulsiones se llama emulsificación.
Las emulsiones son parte de una clase más genérica de sistemas de dos fases de materia llamada coloides. A pesar de que el término coloide y emulsión se usan a veces de manera intercambiable, las emulsiones tienden a implicar que tanto la fase dispersa como la continua son líquidos.
Existen tres tipos de emulsiones inestables: la floculación, en donde las partículas forman masa; la cremación, en donde las partículas se concentran en la superficie (o en el fondo, dependiendo de la densidad relativa de las dos fases) de la mezcla mientras permanecen separados; y la coalescencia en donde las partículas se funden y forman una capa de líquido.
Una emulsión se torna en una emulsión de agua en aceite o en una emulsión de aceite en agua dependiendo de la fracción del volumen de ambas fases y del tipo de emulsificador. Generalmente se aplica la regla de Bancroft: los emulsificadores y las partículas emulsificantes tienden a fomentar la dispersión de la fase en el que ellos no se disuelven muy bien; por ejemplo, las proteínas se disuelven mejor en agua que en aceite así que tienden a formar emulsiones de aceite en agua (por eso ellos fomentan la dispersión de gotitas de aceite a través de una fase continua de agua).
El color básico de las emulsiones es el blanco. Si la emulsión es diluida, el efecto Tyndall esparce la luz y distorsiona el color a azul; si es concentrada, el color se distorsiona hacia el amarillo. Este fenómeno se puede ver fácilmente al comparar la leche descremada (sin o con poca grasa) con la crema (con altas concentraciones de grasa láctea). Las microemulsiones y nanoemulsiones tienden a ser claros debido al pequeño tamaño de la fase dispersa.
Obtención de emulsiones
Una emulsión de puede obtener a partir de las siguientes energías:
1. Física: aumento de temperatura (opcional porque también hay emulsionantes en frío).
2. Química: a través de la acción de emulsionantes.
3. Mecánica: a través de la agitación.
Un emulsionante (también llamado emulgente) es una sustancia que estabiliza una emulsión, frecuentemente un surfactante. Ejemplos de alimentos emulsionantes son la yema de huevo (en donde el principal producto químico emulsionante es la lecitina), la miel y la mostaza, en donde una variedad de productos químicos en el mucílago alrededor de la vaina de la semilla actúan como emulsionantes; las proteínas y emulsionantes de bajo peso molecular son los más comunes. En algunos casos, las partículas pueden estabilizar emulsiones a través de un mecanismo llamado estabilización Pickering. Tanto la mayonesa como la salsa holandesa son emulsiones de aceite en agua que son estabilizadas con la lecitina de la yema de huevo. Los detergentes son otra clase de surfactante, y pueden interactuarse químicamente tanto con el aceite como el agua, así estabilizando la interfaz entre las gotitas de aceite o agua en suspensión. Este principio es explotado en el jabón al remover la grasa con el propósito de limpieza. Una gran variedad de emulsionantes son usados en la farmacia para preparar emulsiones tales como cremas y lociones. Entre los ejemplos más comunes están la cera emulsificadora, el alcohol cetearil, el polisorbato 20 y el ceteareto 20.
Algunas veces la fase interna misma puede actuar como un emulsionante, y el resultado es una nanoemulsión – el estado interno se dispersa en gotitas de tamaño nanométrico dentro de la fase externa. Un ejemplo conocido de este fenómeno ocurre cuando el agua se vierte en una bebida de alto contenido alcohólico basado en anís, como el ouzo, el pastis o el rakı. Los componentes anisólicos, que son solubles en etanol, forman gotitas de tamaño nanométrico y emulgen dentro del agua. El color de esta bebida diluida es opaco y lechoso.
En la medicina, las emulsiones microscópicas son usadas para distribuir vacunas y matar microbios. Típicamente, las emulsiones usadas en estas técnicas son las nanoemulsiones de aceite de soja, con partículas de 400 a 600 nanómetros de diámetro. El proceso no es químico, como otros tipos de tratamientos antipatógenos, sino físico. Las gotitas son pequeñas y tienen una gran tensión superficial por lo tanto la fuerza de unión con otros lípidos es mayor. El aceite es emulsionado con detergentes para estabilizar la emulsión (las gotitas no pueden unirse unas con otras), así que se encuentran con otra clase de lípidos con una membrana bacteriana o con un alguna capa de virus, forzando a los lípidos a unirse unos con los otros. En una escala de masa, desintegra efectivamente la membrana y mata al patógeno.
Cabe destacar que la emulsión de aceite de soja no causa daños a las células normales de humanos ni a las células de la mayoría de los organismos superiores. Las excepciones son los espermatozoides y las células sanguíneas, que son vulnerables a las nanoemulsiones debido a sus estructuras de las membranas. Por esta razón, las nanoemulsiones de este tipo no son usados en intravenosas.
La aplicación más efectiva de este tipo de nanoemulsión es para la desinfección de superficies. Algunos tipos de nanoemulsiones se han mostrado efectivos en la destrucción del HIV-1 y varios patógenos de la tuberculosis, por ejemplo, en superficies no porosas.
Químicamente en una emulsión hablamos de una "fase dispersa" y otra "fase dispersante", por ejemplo, en casa podemos dispersar aceite de cocina en el agua del grifo y obtenemos una emulsión, la fase dispersa sería el aceite y el agua la dispersante. También podemos encontrar emulsiones en las que el agua actué de fase dispersa. Las emulsiones son inestables y las dos fases, dispersa y dispersante, tienden a separarse. Para evitarlo en la formulación de este tipo de productos fitosanitarios, es frecuente, el uso de uno o varios emulsionantes, que dan estabilidad a la mezcla evitando la separación de las fases. La acción de estos emulsionantes puede verse alterada por el tipo de agua usada, sobre todo si usamos aguas duras. EW significa emulsión de aceite en agua y EC concentrado emulsionable.
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