E33 Emulsificação

Tópico

Uma emulsão é uma dispersão de gotículas de um líquido, como este óleo, em outro líquido, como esta água, ou vice-versa. Essa emulsão é termodinamicamente instável porque a criação da área interfacial que separa essas gotículas do líquido disperso do líquido circundante sempre requer um custo energético positivo. Portanto, essa emulsão necessita de um emulsificante, como a lecitina da gema do ovo, uma proteína da mesma gema ou mostarda, que se adsorve nessa interface entre os dois líquidos e reduz a tensão interfacial entre eles, estabilizando assim as gotículas do líquido disperso. O fato de esse emulsificante reduzir ainda mais a tensão interfacial entre esses dois líquidos torna a emulsão mais estável.

Essa redução adicional da tensão interfacial entre os dois líquidos torna a emulsão mais estável. A pressão de Laplace indica que uma pequena gotícula desse líquido disperso experimenta uma pressão interna maior do que uma gotícula grande do mesmo líquido. Essa diferença de pressão interna impulsiona a coalescência entre as duas gotículas, um processo de maturação de Ostwald no qual essas pequenas gotículas eventualmente se fundem com as gotículas maiores, destruindo a emulsão. O emulsificante que estabiliza essas gotículas resiste a essa coalescência, retardando assim a ruptura da emulsão. Como a gotícula é menor, de acordo com a pressão de Laplace, sua pressão interna é consequentemente maior e, portanto, a coalescência em direção a uma gotícula maior ocorre mais rapidamente.

O tamanho dessas gotículas do líquido disperso é determinado pela interação entre as forças de ruptura turbulenta, que outro modelo descreve como capazes de quebrar uma grande gotícula desse líquido disperso, e a tensão interfacial entre os dois líquidos, que resiste à deformação dessa grande gotícula. O número de Weber compara essas forças de ruptura turbulenta com essa tensão interfacial. Enquanto o número de Weber da gotícula do líquido disperso exceder um valor crítico, a gotícula continua a se fragmentar em gotículas ainda menores. Abaixo desse valor crítico, a gotícula permanece estável contra essas forças de ruptura turbulenta. Se essas forças de ruptura turbulenta forem mais intensas, com maior energia turbulenta dissipando-se nos vórtices menores do líquido que as contém, o número de Weber dessa gota do líquido disperso será consequentemente maior e, portanto, a gota se fragmentará em gotas ainda menores.

Portanto, este modelo, com essa coalescência e esse tamanho de gota determinado pelo número de Weber com que se abriu, descreve, no preparo da maionese, como a gema do ovo fornece a lecitina que reduz drasticamente a tensão interfacial entre o óleo e a água, enquanto uma agitação vigorosa dessa mistura fornece a energia turbulenta necessária para quebrar o óleo em gotículas muito pequenas dentro da água: a adição desse óleo deve ser feita, no entanto, lentamente, pois adicioná-lo rapidamente excede a capacidade da lecitina de cobrir, a tempo, a nova interface que cada nova gota de óleo está criando, causando, consequentemente, a separação da maionese em vez de sua emulsificação. O fato de essas gotas de óleo disperso, dentro dessa maionese já formada, se aproximarem da fração máxima de fase dispersa que corresponde ao empacotamento mais denso possível de esferas, significa que essas mesmas gotas, para continuarem a se empacotar ainda mais densamente dentro dessa maionese, devem se deformar e deixar de ser esféricas para se tornarem poliédricas, conferindo, consequentemente, a essa maionese a textura semissólida que a caracteriza.

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