Článok sa zaoberá prepojením medzi vodou, medom, ich hustotou, viskozitou a využitím v kozmetike a medicíne. Okrem toho sa zameriava na viskozitu ako fyzikálny jav, ktorý ovplyvňuje vlastnosti kvapalín a ich využitie v rôznych oblastiach.
Úvod
Med je cenený pre svoje liečivé a kozmetické vlastnosti už od staroveku. Využíva sa ako liečivý zábal na zapálené vyrážky, hydratačná maska a šetrný umývací prostriedok na tvár. Terapeutické využitie medu je doložené už na sumerských tabuľkách z obdobia 3000 rokov pred naším letopočtom. Moderné štúdie potvrdzujú jeho účinnosť a objasňujú mechanizmus jeho účinku.
Liečivé a kozmetické vlastnosti medu
Liečivé účinky medu sú výsledkom súhry viacerých faktorov. Med je účinný proti širokému spektru mikroorganizmov, vrátane multirezistentných baktérií odolných voči antibiotikám.
Zloženie medu
Med obsahuje:
- Sacharidy (95-99% sušiny)
- Antioxidanty (predovšetkým flavonoidy, z ktorých pinocembrin je unikátny pre med a propolis)
- Organické kyseliny (octová, butánová, citrónová, jantárová, mliečna, jablčná, pyroglutámová, glukónová a viaceré aromatické kyseliny)
Mechanizmy účinku medu
- Viskozita: Vysoká hustota medu predstavuje fyzickú bariéru pred infekciou mikroorganizmami.
- Ochranný film: Med vytvára na pokožke ochranný film a udržiava ju hydratovanú, čím zabezpečuje dostatok kyslíka a živín pre traumatizované tkanivá prostredníctvom prúdenia lymfy.
- Antibakteriálny účinok: Med pôsobí bakteriostaticky (zastavuje rast/množenie baktérií) alebo baktericídne (usmrcuje baktérie).
- Kyslé pH: pH medu (3,2-4,5) je ideálne pre pleť, pretože väčšina patogénnych baktérií potrebuje pre svoj život vyššie pH.
- Osmotický efekt: Vysoký obsah cukru v mede „vysaje“ vodu z buniek baktérií a kvasiniek, čím ich usmrtí.
- Peroxid vodíka: Po nariedení medu sa uvoľňuje peroxid vodíka, ktorý pôsobí antibakteriálne. Vzniká chemickou reakciou pôsobením enzýmu glukózo-oxidázy.
- Regenerácia tkaniva: Med priamo asistuje v procese obnovy poškodeného tkaniva a skracuje dobu hojenia. Stimuluje bunky imunitného systému k proliferácii a produkcii látok zúčastňujúcich sa imunitnej odpovede.
Viskozita: Od teórie po praktické využitie
Viskozita je základný princíp vo fyzike aj v chémii, ktorý definuje odpor kvapaliny voči prúdeniu. "Lepivosť" alebo "hrúbka" bráni pohybu medzi vrstvami kvapaliny. Začneme tým, že si rozoberieme definíciu viskozity a faktory, ktoré ju ovplyvňujú. Následne sa budeme venovať jej rôznym využitiam v našom každodennom živote a pomôžeme vám oceniť jej všadeprítomnú úlohu.
Prečítajte si tiež: Pohľad na slovenskú kuchyňu
Definícia a faktory ovplyvňujúce viskozitu
Viskozita je mierou vnútorného trenia kvapaliny alebo, jednoduchšie povedané, jej odporu voči prúdeniu. Čím vyššia je viskozita kvapaliny, tým pomalšie tečie.
- Kvapaliny vs. Plyny: Viskozita kvapalín vzniká v dôsledku kohéznych síl medzi molekulami. Čím sú tieto sily silnejšie, tým je viskozita vyššia. V prípade plynov sa so zvyšujúcou sa teplotou zvyšuje aj rýchlosť molekúl plynu. Táto vyššia rýchlosť má za následok častejšie zrážky medzi molekulami, čo vedie k väčšiemu odporu pri prúdení.
- Teplota: V kvapalinách so zvyšujúcou sa teplotou viskozita všeobecne klesá. Je to preto, že zvýšená tepelná energia, ktorá prichádza s vyššími teplotami, umožňuje molekulám prekonať medzimolekulové sily, ktoré ich držia pohromade. Oproti tomu, viskozita plynov má tendenciu rásť so zvyšujúcou sa teplotou. Vyššie teploty znamenajú vyššiu kinetickú energiu molekúl plynu, čo vedie k častejším zrážkam.
- Tlak: V prípade väčšiny kvapalín je viskozita relatívne neovplyvnená zmenami tlaku. Pri plynoch sa viskozita naopak mierne zvyšuje so zvyšujúcim sa tlakom.
- Molekulárna povaha: Molekulárna povaha kvapaliny je rozhodujúcim faktorom ovplyvňujúcim viskozitu. Väčšie a zložitejšie molekuly majú zvyčajne vyššiu viskozitu v dôsledku zvýšeného trenia medzi molekulami.
Využitie viskozity v každodennom živote
Úlohu viskozity v našom živote zvykneme často prehliadať, napriek tomu je to základná vlastnosť kvapalín, ktorá nás ovplyvňuje rôznymi spôsobmi.
- Varenie: Od hustoty omáčok až po prúdenie oleja na varenie je viskozita kľúčovým faktorom vo svete kulinárstva.
- Maľovanie: Viskozita farby určuje jej ľahkosť aplikácie a stupeň krytia.
- Motorové oleje: Viskozita motorového oleja je kľúčová pre správne mazanie a fungovanie motora.
Výpočet viskozity
Viskozita meria odpor kvapaliny voči prúdeniu a možno ju vypočítať pomocou niekoľkých metód vrátane Stokesovho zákona a Poiseuillovho zákona.
- Stokesov zákon: sa zvyčajne uplatňuje v situáciách, v ktorých sa malá guľa pohybuje tekutinou svojou koncovou rýchlosťou.
- Poiseuillov zákon: opisuje prúdenie viskóznych kvapalín dlhými valcovými rúrami. Možno ho použiť aj na výpočet viskozity, ak sú známe objemový prietok, tlakový rozdiel, polomer a dĺžka potrubia.
Dôležité je poznamenať, že tieto zákony a vzorce poskytujú idealizované výsledky.
Kozmetika a emulzie
Výroba vlastnej prírodnej kozmetiky zahŕňa mnoho možných produktov, od bylinného pleťového toneru cez jemné čistiace mlieko alebo krémové telové mlieko až po voňavý pleťový olej. Kozmetický výrobok, ktorý je na prvom mieste v zozname požadovaných výrobkov, je ošetrujúci krém na tvár. Z tohto dôvodu sa budeme venovať charakteristickej štruktúre emulzie a rozdielom medzi rôznymi typmi výrobkov.
Prečítajte si tiež: Recepty na minerálnu vodu s uhorkou
Štruktúra emulzie
Aby ste pochopili obvyklé recepty na krémy, najskôr by sme vám chceli vysvetliť štruktúru emulzie. Vysvetlenie fáz:
- Tuková fáza: Srdce našich emulzií tvoria oleje. Ak sa vyžaduje pevnejšia konzistencia krému, pridávajú sa vosky, estery vosku a mastné alkoholy, ktoré dodávajú konzistenciu a ktoré zvyšujú viskozitu emulzie, napr. cetylalkohol, cetylpalmitát, glycerolmonostearát, behenylalkohol a myristylmyristát. Výhodou je, že tieto takzvané mastné alkoholy a estery voskov zlepšujú stabilitu emulzie: „koemulgujú“. Znateľnú konzistenciu dodávajú aj vosky (včelí vosk, mimóza, berry fruit atď.). Do tukovej fázy sú zahrnuté aj naše prírodné kozmetické emulgátory na báze rastlinných tukov (zvyčajne kokosový olej ). Medzi tukové látky tiež rátame skvalán a fytosteroly (Avocadin®, Phytosteryl Macadamiate atď.). Považujú sa za zmäkčovadlá, t.j.
- Vodná fáza: Vodná fáza v podstate zahrňuje všetky vodné zložky, ako je voda a kvapaliny, ktoré ju čiastočne nahrádzajú, napr. hydroláty. Rastlinné oleje, vosky, maceráty … pre pokožku:- zvlhčujúce (kyselina hyalurónová, rastlinný glycerín …)- proti starnutiu a antioxidačné (koenzým Q10, Algo'boost Jeunesse …)- upokojujúce (alantoín, bisabolol, éterický olej z harmančeka … .. Konzervant je tu nevyhnutný. Teplota zahrievania vodnej a olejovej fázy pri výrobe emulzií sa odporúča okolo 70 až 80 ° C pre väčšinu emulgátorov a koemulgátorov (okrem samozrejme studených). Poradie zavádzania fáz :V našich receptoch sa často odporúča zaviesť vodnú fázu do olejovej fázy, bez ohľadu na typ emulzie (V / O alebo O / V). Odvážte svoje ingrediencie a pripravte si dve fázy v dvoch rôznych miskách. Studená emulgácia je veľmi špecifická pre použitý emulgátor.
Typy emulzií a ich využitie
Najdôležitejšie je rozhodnúť sa, ktoré fázové proporcie tuku a vody vyhovujú vašej pokožke. V nasledujúcom zozname sú pomenované klasické typy výrobkov a ich preferovaná vhodnosť. Tieto informácie slúžia ako sprievodca pri výbere dostupných základných receptov.
- Sérum, ľahký hydrodisperzný gél (5-10% tukovej fázy): Prevažne oleje s nízkou viskozitou, žiadne až malé podiely látok zvyšujúcich konzistenciu, zriedka vosky. Vhodné ako produkt samostatnej starostlivosti o mastnú, poškodenú pokožku a ako zvlhčovacie sérum pre normálnu a suchú pokožku.
- Bohatý hydrodisperzný gél, krémová tekutina (10 - 20% tuková fáza): Hlavne oleje a malé množstvo masla, malé množstvá (do 1%) faktorov konzistencie, žiadne alebo malé množstvo (do 1%) voskov. Možno použiť Emulprot, stearát sacharózy približne 2 - 3%.
- Lotion, krémová tekutina, ľahký krém (15-25% tuková fáza): Prevažne oleje, maslá a malé množstvá lipidov, ktoré dodávajú konzistenciu (1-1,5% mastných alkoholov a estery voskov), nie s nízkym obsahom vosku, t.j. 0,5 - 1%). Vhodný ako produkt samostatnej starostlivosti o normálnu, mierne mastnú pleť, pre zmiešanú pleť alebo pre zrelú pleť so sklonom k škvrnám.
- Hydratačné krémy, „denné krémy“ (25-35% tuková fáza): Oleje a maslá (20-30% maslového podielu počítaného na oleje), stredný podiel faktorov konzistencie (1,5-3% mastných alkoholov a stearátov), nízky podiel vosku (0,5-1,5%).
- Bohaté krémy, "nočné krémy", telové krémy (od 35% tukovej fázy): Oleje a vyšší podiel masla, pridanie lipidov, ktoré dodávajú konzistenciu (mastné alkoholy, stearáty, vosky, kyselina stearová atď.).
Emulgácia a stabilita emulzií
Keď miešame pleťové mlieko alebo krém, chemicky vyrobíme emulziu. Emulzia je zmes (disperzia) látok, ktoré sú nemiešateľné. V kozmetike používame emulzie vyrobené z vody a tuku (oleje, rastlinné maslá a vosky). V normálnom stave sa dve fázy oddeľujú: ľahší olej pláva na vrchu a je jasne definovaný - emulzie sú preto spočiatku prirodzene nestabilné. Ak ním energicky zatrasiete (z fyzikálneho hľadiska dodáte energiu), dve fázy prasknú v nespočetné množstvo kvapôčok, ktoré sa dočasne zmiešajú, a vznikne takzvaná krátkodobá emulzia. Tieto dve fázy sa však opäť oddeľujú, pretože kvapky vody a oleja majú tendenciu prúdiť a vytvárať veľké kvapky vody alebo oleja, kým sa obe fázy opäť úplne neoddelia: voda dole, tuk hore. Aby sme mohli spojiť vodnú a olejovú fázu do emulzie, potrebujeme emulgátor: Emulgátory sú látky s vodou milujúcou (hydrofilnou) a tukomilnou (lipofilnou) časťou. Majú vlastnosť znižovať medzifázové napätie oboch látok tak, aby sa ľahšie miešali; preto sa im hovorí aj „povrchovo aktívne látky“, do ktorých sú zahrnuté silne hydrofilné, povrchovo aktívne látky. Správajú sa k obidvom fázam tak, že sa ich hydrofilná časť viaže na molekuly vody a lipofilná na molekuly tuku. Okolo kvapôčok vytvárajú medzipovrchový film, ktorý im bráni v toku.
Rozhodujúcim faktorom pre typ emulzie, ktorá sa vytvára, je - okrem iných faktorov, ako je objemový pomer dvoch fáz (tuk a voda) a výrobný proces, použitý emulgátor. Existuje takzvané Bancroftovo pravidlo, ktoré hovorí, že fáza, v ktorej sa emulgátor lepšie rozpúšťa, sa stáva vonkajšou fázou (takzvaná kontinuálna fáza). Takže lipofilné emulgátory majú tendenciu vytvárať emulzie voda v oleji a hydrofilné emulzie majú tendenciu vytvárať emulzie olej vo vode. Emulzný typ sa tiež vyznačuje takzvanou hodnotou HLR/HLB, hydrofilno-lipofilnou rovnováhou, ktorá popisuje tendenciu emulgátora viac sa rozpúšťať vo vodnej alebo v olejovej fáze.
Ak emulgujeme emulziu s emulgátorom a mastným alkoholom (cetylalkohol, cetearylalkohol) alebo voskovým esterom (cetylpalmitát, myristylmyristát), obidve dohromady tvoria fázu (3) emulzie O / V, takzvanú tekutú kryštalickú gélovú fázu, v ktorej je medzi vodomilné póly molekúl, ktoré sa vyrovnávajú ako lamely, zabudovaná voda z vonkajšej fázy. Tieto gélové štruktúry prechádzajú emulziou ako sieť alebo špongia. Pri kozmetickom použití je to voľná (takzvaná objemová) voda, ktorá okamžite hydratuje, uvoľňuje účinné látky a ochladzuje, zatiaľ čo voda interlamelárne viazaná pôsobí ako zásoba vlhkosti a účinných látok, t. j. Na výrobu svojich krémov potrebujete vhodný emulgátor, ktorý spája tukovú a vodnú fázu do emulzie. V zásade sú všetky emulzie termodynamicky nestabilné; Rôzne procesy v emulzii nevyhnutne vedú k fyzikálne vyvolaným štrukturálnym zmenám v priebehu času, ktoré vedú k nestabilite a dokonca k fázovej separácii. Kozmetický priemysel preto používa špeciálne výrobné procesy a pomocné materiály na spomalenie starnutia emulzií - nemožno ho úplne zastaviť.
Prečítajte si tiež: Torta s námorníckym motívom
Faktory stability emulzií:
- Rozumné plánovanie emulgačného systému: Stabilná emulzia vyžaduje emulgačný systém šitý na mieru olejom a tukom, ktoré obsahuje. Pri použití jedného emulgátora si predstavte olejovú kvapku, ktorá je potiahnutá hydrofilným emulgátorom. Následne si predstavte kombináciu prvého emulgátora s iným. Druhý emulgátor v tomto príklade je lipofilnejší, má menšiu hydrofilnú hlavu a ponorí sa hlbšie do olejovej kvapky medzi medzerami v medzifázovom filme. Oba emulgátory spolu vytvárajú výrazne hustejší medzifázový film. Kombinácie emulgátorov s rôznymi nábojmi sa osvedčili, t.j. tie, ktoré sú vyrobené z aniónových a neiónových emulgátorov.
- Zvýšenie viskozity vodnej fázy: O / V emulzia získava fyzickú stabilitu zo skutočnosti, že vo vnútornej fáze (rozptýlené malé kvapôčky) sa bráni v súčasnom prúdení, čo sa primárne dosahuje filmom tvoreným emulgátorom okolo kvapôčok. Ak má táto vonkajšia fáza nízku viskozitu, kvapôčky sa pohybujú voľnejšie a relatívne ľahko sa zrazia - to môže viesť k tomu, že rýchlejšie vytvárajú agregáty (t. J. Zhlukujú sa napr. ak sa film emulgátora trhá alebo presakuje). Ak je vonkajšia fáza vysoko viskózna, obmedzuje to však pohyblivosť kvapôčok - riziko kolízie je oveľa menšie - hovoríme tiež o kinetickej stabilizácii. Gélové činidlá, ktoré sa tiež nazývajú hydrokoloidy (polysacharidy, ako je kyselina hyalurónová, xantán, Siligel®, Konjac, deriváty celulózy atď.) Niekedy vytvárajú medzivrstvy ako klasické emulgátory a zosilňujú účinok filmu emulgátora; paralelne ich gélové siete vedú k vyššej viskozite vodnej fázy; zvyšuje sa tým teplotná tolerancia emulzie - tá zostáva pri zmenených teplotách stabilná. Koemulgátory, ako je cetylalkohol, cetylpalmitát, cetearylalkohol, behenylalkohol, myristylmyristát a glycerolmonostearát, tvoria s emulgátorom tekuté kryštalické gélové fázy, v ktorých je voda uchovávaná interlamelárne a ktoré tiahnu vodnou fázou ako sieť a zvyšujú jej viskozitu.
- Veľkosť častíc vnútornej fázy: Ďalším stabilizačným faktorom je veľkosť častíc vo vnútornej dispergovanej fáze: čím je menšia a rovnomernejšia veľkosť kvapôčok oleja, tým je emulzia stabilnejšia - ak je k dispozícii dostatok emulgátora na pokrytie výsledných rozhraní. Je preto dôležité dispergovať tukové a vodné fázy s vysokým energetickým prísunom, aby sa tuky rýchlo rozpadli na malé kvapôčky a umožnilo emulgátoru rýchle obsadzovanie rastúcich rozhraní. Potom sa emulzia pomaly mieša za studena pri nízkych otáčkach (strojom alebo ručne a špachtľou). Prípadne môžete použiť intervalovú metódu: Emulzia sa mieša vysokorýchlostným mixérom v niekoľkých intervaloch asi 1 minútu a nechá sa 2 minúty odpočívať, kým sa mieša takmer studená.
- Teplota spracovania: Každý emulgátor má svoju optimálnu teplotu spracovania. Je to dôležité, aby emulgátor mohol vykonávať svoju úlohu čo najrýchlejšie a zakrývať rozhrania. Počas výroby je veľmi dôležité pomaly a postupne zapracovávať vodnú fázu, aby sa mohla stabilne zabudovať do emulznej štruktúry.
Motorové oleje: Viskozita ako kľúčový parameter
Motorový olej je základná technická kvapalina a zohráva kľúčovú rolu pri fungovaní motora. Ide o zmes základových olejov a rôznych prísad, ktorá je starostlivo namiešaná tak, aby váš motor šiel ako hodinky. Jeho primárnou úlohou je mazanie, nakoľko v motore sa neustále pohybujú tisíce súčiastok, ktoré sa o seba trú a bez oleja by sa rýchlo opotrebovali a poškodili. Okrem mazania olej odvádza aj teplo. Spaľovanie paliva v motore totiž produkuje obrovské teplo, a olej ho absorbuje a odvádza ho preč. Ďalšou dôležitou funkciou oleja je čistenie. Pri spaľovaní paliva totiž vznikajú nečistoty a usadeniny. Olej tieto nečistoty zachytáva a odnáša ich do olejového filtra, ktorý ich odfiltruje, vďaka čomu zostáva motor čistý. Celkovo olej vytvára ochrannú vrstvu, ktorá zabraňuje všetkým týmto škodlivým vplyvom. Je teda jasné, že motorový olej je oveľa viac, ako len mazivo.
Typy motorových olejov
Podľa zloženia a vlastností s ním súvisiacich existujú tri základné typy oleja a to minerálny, syntetický a polosyntetický. Minerálny olej je najzákladnejší typ, ktorý získavaný priamo z ropy. Je to najekonomickejšia voľba, no s najkratšou životnosťou a iba základnými vlastnosťami. Naopak, syntetický olej predstavuje vrchol v technológii motorových olejov. Vyrába sa chemickou syntézou, čo mu umožňuje dosiahnuť vynikajúce vlastnosti. Výhody oboch typov potom spája polosyntetický olej.
Viskozita motorového oleja
Viskozita znamená v podstate hustotu oleja. Motorový olej má rôznu hustotu, ktorá sa mení s teplotou. Preto na obale oleja nájdete dve čísla, napríklad 5W-30. Čím je toto číslo nižšie, tým je olej redší a ľahšie sa dostane k súčiastkam motora pri studenom štarte. Druhé číslo naopak hovorí, ako sa olej správa pri vysokých teplotách.