Emulsion Knowledge

1. EEMMUULLSSIIOONNSS

2. EEMMUULLSSIIOONNSS
 IInnttrroodduuccttiioonn
 TTyyppeess ooff eemmuullssiioonnss
 EEmmuullssiiffyyiinngg aaggeennttss
 MMeetthhooddss ooff PPrreeppaarraattiioonn ooff EEmmuullssiioonnss
 TTeessttss ffoorr eemmuullssiioonn ttyyppeess
 EEmmuullssiioonn SSttaabbiilliittyy
 PPhhaassee IInnvveerrssiioonn
 EEmmuullssiioonn BBrreeaakkiinngg
 GGeenneerraall GGuuiiddeelliinneess

3. IInnttrroodduuccttiioonn
EEMMUULLSSIIOONNSS
 An emulsion iiss aa ddiissppeerrssiioonn iinn wwhhiicchh tthhee ddiissppeerrsseedd
pphhaassee iiss ccoommppoosseedd ooff ssmmaallll gglloobbuulleess ooff aa lliiqquuiidd
ddiissttrriibbuutteedd tthhrroouugghhoouutt aa vveehhiiccllee iinn wwhhiicchh iitt iiss
iimmmmiisscciibbllee..

4. CCllaassssiiffiiccaattiioonn ooff eemmuullssiioonnss ::
 Based on dispersed phase
Oil in Water (O/W): Oil droplets dispersed in water
Water in Oil (W/O): Water droplets dispersed in oil
 Based on size of liquid droplets
0.2 – 50 mm Macroemulsions (Kinetically Stable)
0.01 – 0.2 mm Microemulsions (Thermodynamically Stable)

5. e !! Emulsions ennccoouunntteerreedd iinn eevveerryyddaayy lliiffee
Pesticide Asphalt Skin cream
Metal cutting oils Margarine Ice cream
SSttaabbiilliittyy ooff eemmuullssiioonnss mmaayy bbee eennggiinneeeerreedd ttoo vvaarryy ffrroomm
sseeccoonnddss ttoo yyeeaarrss ddeeppeennddiinngg oonn aapppplliiccaattiioonn

6. General Types ooff PPhhaarrmmaacceeuuttiiccaall EEmmuullssiioonnss::
 11)) LLoottiioonnss
 22)) LLiinniimmeennttss
 3)) CCrreeaammss
 44)) OOiinnttmmeennttss
 55)) VViittaammiinn ddrrooppss

7. Theories ooff EEmmuullssiiffiiccaattiioonn::
 11)) SSuurrffaaccee TTeennssiioonn TThheeoorryy::
-- lloowweerriinngg ooff iinntteerrffaacciiaall tteennssiioonn..
 22)) OOrriieenntteedd--WWeeddggee TThheeoorryy::
-- mmoonnoo mmoolleeccuullaarr llaayyeerrss ooff eemmuullssiiffyyiinngg aaggeennttss
aarree ccuurrvveedd aarroouunndd aa ddrroopplleett ooff tthhee iinntteerrnnaall
pphhaassee ooff tthhee eemmuullssiioonn..
 33)) IInntteerrffaacciiaall ffiillmm tthheeoorryy::
-- AA ffiillmm ooff eemmuullssiiffyyiinngg aaggeenntt pprreevveennttss tthhee
ccoonnttaacctt aanndd ccoosslleesscciinngg ooff tthhee ddiissppeerrsseedd pphhaassee..

8. EEmmuullssiiffyyiinngg AAggeennttss::
IItt iiss aa ssuubbssttaannccee wwhhiicchh ssttaabbiilliizzeess aann eemmuullssiioonn ..
Pharmaceutically acceptable emulsifiers must also :
 be stable .
 be compatible with other ingredients .
 be non – toxic .
 possess little odor , taste , or color .
 not interfere with the stability of efficacy of the
active agent .

9. EEmmuullssiiffyyiinngg AAggeennttss::
 11)) CCaarrbboohhyyddrraattee MMaatteerriiaallss::
-- AAccaacciiaa,, TTrraaggaaccaanntthh,, AAggaarr,, PPeeccttiinn.. oo//ww eemmuullssiioonn..
 22)) PPrrootteeiinn SSuubbssttaanncceess::
--GGeellaattiinn,, EEgggg yyoollkk,, CCaaeessiinn oo//ww eemmuullssiioonn..
 33)) HHiigghh MMoolleeccuullaarr WWeeiigghhtt AAllccoohhoollss::
-- SStteeaarryyll AAllccoohhooll,, CCeettyyll AAllccoohhooll,, GGllyycceerryyll MMoonnoo
sstteeaarraattee oo//ww eemmuullssiioonn,, cchhoolleesstteerrooll ww//oo eemmuullssiioonn..

10.  44)) WWeettttiinngg AAggeennttss::
AAnniioonniicc,, CCaattiioonniicc,, NNoonniioonniicc
oo//ww eemmuullssiioonn
ww//oo eemmuullssiioonn
 55)) FFiinneellyy ddiivviiddeedd ssoolliiddss::
BBeennttoonniittee,, MMaaggnneessiiuumm HHyyddrrooxxiiddee,,
AAlluummiinnuumm HHyyddrrooxxiiddee oo//ww eemmuullssiioonn..

11. Methods ooff PPrreeppaarraattiioonn ooff EEmmuullssiioonnss::
11)) CCoonnttiinneennttaall oorr DDrryy GGuumm MMeetthhoodd::
""44::22::11"" MMeetthhoodd
44 ppaarrttss ((vvoolluummeess)) ooff ooiill
22 ppaarrttss ooff wwaatteerr
11 ppaarrtt ooff gguumm

12. 2) EEnngglliisshh oorr wweett GGuumm MMeetthhoodd::
44 ppaarrttss ((vvoolluummeess)) ooff ooiill
22 ppaarrttss ooff wwaatteerr
11 ppaarrtt ooff gguumm

13. 3) Bottle oorr FFoorrbbeess BBoottttllee MMeetthhoodd::
uusseeffuull ffoorr eexxtteemmppoorraanneeoouuss pprreeppaarraattiioonn ooff eemmuullssiioonn ffrroomm
vvoollaattiillee ooiillss oorr oolleeaaggiinnoouuss ssuubbssttaannccee ooff llooww vviissccoossiittyy..
ppoowwddeerreedd aaccaacciiaa
++ DDrryy bboottttllee
22 ppaarrttss ooff ooiill
TThhiiss mmeetthhoodd iiss nnoott ssuuiittaabbllee ffoorr vviissccoouuss ooiillss ((ii..ee.. hhiigghh
vviissccoossiittyy ooiill))..

14. Emulsion TTyyppee aanndd MMeeaannss ooff DDeetteeccttiioonn::
TTeessttss ffoorr EEmmuullssiioonn TTyyppee ((WW//OO oorr OO//WW eemmuullssiioonnss))
11)) DDiilluuttiioonn TTeesstt::
-- oo//ww eemmuullssiioonn ccaann bbee ddiilluutteedd wwiitthh wwaatteerr..
-- ww//oo eemmuullssiioonn ccaann bbee ddiilluutteedd wwiitthh ooiill..
22)) CCoonndduuccttiivviittyy TTeesstt::
CCoonnttiinnuuoouuss pphhaassee wwaatteerr >> CCoonnttiinnuuoouuss pphhaassee ooiill..

15. 33)) DDyyee--SSoolluubbiilliittyy TTeesstt::
-- wwaatteerr ssoolluubbllee ddyyee wwiillll ddiissssoollvvee iinn tthhee aaqquueeoouuss
pphhaassee..
-- ooiill ssoolluubbllee ddyyee wwiillll ddiissssoollvvee iinn tthhee ooiill pphhaassee..
44)) RReeffrraaccttiivvee iinnddeexx mmeeaassuurreemmeenntt
55)) FFiilltteerr ppaappeerr tteesstt

16. Emulsions aarree KKiinneettiiccaallllyy SSttaabbllee!!
RRaattee ooff ccooaalleesscceennccee –– mmeeaassuurree ooff eemmuullssiioonn ssttaabbiilliittyy..
IItt ddeeppeennddss oonn::
((aa)) PPhhyyssiiccaall nnaattuurree ooff tthhee iinntteerrffaacciiaall ssuurrffaaccttaanntt ffiillmm
FFoorr MMeecchhaanniiccaall ssttaabbiilliittyy,, ssuurrffaaccttaanntt ffiillmmss aarree cchhaarraacctteerriizzeedd
bbyy ssttrroonngg llaatteerraall iinntteerrmmoolleeccuullaarr ffoorrcceess aanndd hhiigghh eellaassttiicciittyy
((AAnnaallooggoouuss ttoo ssttaabbllee ffooaamm bbuubbbblleess))

17. ((bb)) EElleeccttrriiccaall oorr sstteerriicc bbaarrrriieerr
SSiiggnniiffiiccaanntt oonnllyy iinn OO//WW eemmuullssiioonnss..
IInn ccaassee ooff nnoonn--iioonniicc eemmuullssiiffyyiinngg aaggeennttss,, cchhaarrggee mmaayy aarriissee dduuee ttoo
((ii)) aaddssoorrppttiioonn ooff iioonnss ffrroomm tthhee aaqquueeoouuss pphhaassee oorr
((iiii)) ccoonnttaacctt cchhaarrggiinngg ((pphhaassee wwiitthh hhiigghheerr ddiieelleeccttrriicc ccoonnssttaanntt iiss
cchhaarrggeedd ppoossiittiivveellyy))
NNoo ccoorrrreellaattiioonn bbeettwweeeenn ddrroopplleett cchhaarrggee aanndd eemmuullssiioonn ssttaabbiilliittyy iinn
WW//OO eemmuullssiioonnss
SStteerriicc bbaarrrriieerr –– ddeehhyyddrraattiioonn aanndd cchhaannggee iinn hhyyddrrooccaarrbboonn cchhaaiinn
ccoonnffoorrmmaattiioonn..

18. ((cc)) VViissccoossiittyy ooff tthhee ccoonnttiinnuuoouuss pphhaassee
((mmaannyy eemmuullssiioonn aarree mmoorree ssttaabbllee iinn ccoonncceennttrraatteedd ffoorrmm tthhaann wwhheenn
ddiilluutteedd..))
VViissccoossiittyy mmaayy bbee iinnccrreeaasseedd bbyy aaddddiinngg nnaattuurraall oorr ssyynntthheettiicc
tthhiicckkeenniinngg aaggeennttss..

19. ((dd)) SSiizzee ddiissttrriibbuuttiioonn ooff ddrroopplleettss
EEmmuullssiioonn wwiitthh aa ffaaiirrllyy uunniiffoorrmm ssiizzee ddiissttrriibbuuttiioonn iiss mmoorree ssttaabbllee
((ee)) PPhhaassee vvoolluummee rraattiioo
AAss vvoolluummee ooff ddiissppeerrsseedd pphhaassee ­ ssttaabbiilliittyy ooff eemmuullssiioonn ¯
((eevveennttuuaallllyy pphhaassee iinnvveerrssiioonn ccaann ooccccuurr))
((ff)) TTeemmppeerraattuurree
TTeemmppeerraattuurree ­,, uussuuaallllyy eemmuullssiioonn ssttaabbiilliittyy ¯
TTeemmpp aaffffeeccttss –– IInntteerrffaacciiaall tteennssiioonn,, DD,, ssoolluubbiilliittyy ooff ssuurrffaaccttaanntt,,
vviissccoossiittyy ooff lliiqquuiidd,, pphhaasseess ooff iinntteerrffaacciiaall ffiillmm..

20. IInnvveerrssiioonn ooff EEmmuullssiioonnss ((PPhhaassee iinnvveerrssiioonn))
OO//WW® WW//OO
11.. TThhee oorrddeerr ooff aaddddiittiioonn ooff tthhee pphhaasseess
WW ®OO ++ eemmuullssiiffiieerr ® WW//OO
OO ®WW ++ eemmuullssiiffiieerr ® OO//WW
22.. NNaattuurree ooff eemmuullssiiffiieerr
MMaakkiinngg tthhee eemmuullssiiffiieerr mmoorree ooiill ssoolluubbllee tteennddss ttoo pprroodduuccee aa
WW//OO eemmuullssiioonn aanndd vviiccee vveerrssaa..
33.. PPhhaassee vvoolluummee rraattiioo
OOiill//WWaatteerr rraattiioo­ ®WW//OO eemmuullssiioonn aanndd vviiccee vveerrssaa

21. 44.. TTeemmppeerraattuurree ooff tthhee ssyysstteemm
­TTeemmppeerraattuurree ooff OO//WW mmaakkeess tthhee eemmuullssiiffiieerr mmoorree
hhyyddrroopphhoobbiicc aanndd tthhee eemmuullssiioonn mmaayy iinnvveerrtt ttoo WW//OO..
55.. AAddddiittiioonn ooff eelleeccttrroollyytteess aanndd ootthheerr aaddddiittiivveess..
SSttrroonngg eelleeccttrroollyytteess ttoo OO//WW ((ssttaabbiilliizzeedd bbyy iioonniicc
ssuurrffaaccttaannttss)) mmaayy iinnvveerrtt ttoo WW//OO
EExxaammppllee.. IInnvveerrssiioonn ooff OO//WW eemmuullssiioonn ((ssttaabbiilliizzeedd bbyy
ssooddiiuumm cceettyyll ssuullffaattee aanndd cchhoolleesstteerrooll)) ttoo aa WW//OO ttyyppee
uuppoonn aaddddiittiioonn ooff ppoollyyvvaalleenntt CCaa..

22. EEmmuullssiioonn BBrreeaakkiinngg
SSeeppaarraattiioonn ooff tthhee iinntteerrnnaall pphhaassee ffrroomm tthhee eexxtteerrnnaall
pphhaassee iiss ccaalllleedd BBRREEAAKKIINNGG ooff tthhee eemmuullssiioonn.. TThhiiss iiss
iirrrreevveerrssiibbllee..
 PPrrootteecctt eemmuullssiioonnss aaggaaiinnsstt tthhee eexxttrreemmeess ooff ccoolldd aanndd
hheeaatt..
 EEmmuullssiioonnss mmaayy bbee aaddvveerrsseellyy aaffffeecctteedd bbyy mmiiccrroobbiiaall
ccoonnttaammiinnaattiioonn..

23. GGeenneerraall GGuuiiddeelliinneess::
11.. TTyyppee ooff eemmuullssiioonn ddeetteerrmmiinneedd bbyy tthhee pphhaassee iinn wwhhiicchh
eemmuullssiiffiieerr iiss ppllaacceedd..
22.. EEmmuullssiiffyyiinngg aaggeennttss tthhaatt aarree pprreeffeerreennttiiaallllyy ooiill ssoolluubbllee ffoorrmm
WW//OO eemmuullssiioonnss aanndd vviiccee vveerrssaa..
33.. MMoorree ppoollaarr tthhee ooiill pphhaassee,, tthhee mmoorree hhyyddrroopphhiilliicc tthhee
eemmuullssiiffiieerr sshhoouulldd bbee.. MMoorree nnoonn--ppoollaarr tthhee ooiill pphhaassee mmoorree
lliippoopphhiilliicc tthhee eemmuullssiiffiieerr sshhoouulldd bbee..

24. إعداد وتقديم :
سلطانة الفغم  ندى العصيمي 
غادة الحمود  زينة العبد الكريم 