Mathematical modeling of Pickering emulsions stabilization process by solid nanoparticles

Kashyrina, Ya.; Muratov, O.; Sokolskyi, G.; Miroshnikov, O.

Мета дослідження - передбачення та вивчення умов для стабілізації харчових і косметичних емульсій ефектом Пікерінга, що забезпечує можливість математичного моделювання умов для найефективнішої стабілізації емульсій. Вивчено модельні емульсії з введеними твердими наночастинками на основі води і тригліцеридів карбонових кислот, таких як трибутират (C4), трикаприлат (C6) і триолеат гліцерину, льняної олії (суміш тригліцеридів кислот: 9 - 11 % пальмітинової та стеаринової, 13 - 29 % олеїнової, 15 - 30 % лінолевої, 44 - 61 % ліноленової кислот) та їх етилові естери з подібним складом, а також парфумерна олія. Обчислення поверхневого натягу та стабільності для модельних харчових і косметичних емульсій виконано за допомогою програмного забезпечення MathCAD-2000 за методом Бінкса. Розраховано значення вільної енергії сферичної наночастинки (в одиницях kBT, T = 298 K) на поверхні поділу фаз вода/олія (трибутирин, трикапроїн, триолеїн, льняна олія та їх етилові естери, парфумерна олія). Стабільність частинки характеризується енергетичним бар'єром з боку однієї з рідин. У зв'язку з тим, що енергетичні профілі є параболами, отримано інформацію про величину бар'єрів і положення мінімуму, коли частинка переміщується від мінімуму з координатою zm у воду (z = -1) і в олію (z = 1). Найкращі значення цієї енергії для твердого емульгатора складають приблизно 2830 (у льняній олії та в їх естерах), 4010 (парфумерна олія), 400 (триолеїн) і 150 kBT (трибутирин). Визначено, що наночастинка кремнезему, яка має 50 % гідрофільної поверхні, має кращі властивості стабілізації. Доведено можливість теоретичного передбачення умов для стабілізації харчових і косметичних емульсій ефектом Пікерінга. Оптимальний вибір матеріалу наночастинки для стабілізації відповідає кремнезему з 50-відсотковою гідрофільністю поверхні.


	Наукова періодика України		Ukrainian food journal