Emulgointiaineen tai emulgointiaineen määritelmä

Kutsutaan myös emulgaattoriksi ja emulgointiaineeksi, emulgointiaine on kemiallinen aine tai yhdiste, jota käytetään auttamaan emulsioiden valmistuksessa ja stabiloinnissa. Emulsio on maitomaisen näköinen neste, joka sisältää pieniä hiukkasia tai pisaroita toisesta liukenemattomasta aineesta suspensiossa. Tämä tarkoittaa, että ne ovat aineita, jotka estävät nesteitä, jotka eivät normaalisti sekoitu, erottumasta faaseihin, jotka ovat helposti erotettavissa paljaalla silmällä.

Emulsiot ovat hyvin yleisiä jokapäiväisen elämän eri aloilla, samoin kuin kemiassa, biologiassa ja muissa tieteissä. Monet elintarviketuotteet, joita kulutamme päivittäin, ovat emulsioita. Joitakin yleisiä esimerkkejä ovat maito, jäätelö, majoneesi, sinappi ja vinegretti.

Toisaalta monet maalit ovat myös emulsioita veden, öljyjen ja epäorgaanisten pigmenttien välillä. Kaikki nämä emulsiot vaativat emulgointiaineen lisäämisen stabiilisuuden säilyttämiseksi. Jos ei, ne eroavat lopulta kahteen eri vaiheeseen.

Termi emulgointiaine tulee latinan sanasta emulsus , joka asiayhteydestä riippuen voidaan ymmärtää lypsäksi tai sekoitettuna. Tämä viittaa siihen, että maito on veden ja rasvan emulsio liuenneiden proteiinien ja sokereiden kanssa, ja myös siihen, että emulsiot ovat stabiileja sekoittumattomien nesteiden seoksia.

Emulgointiaineiden tyypit

Emulgaattorit voidaan luokitella kolmen pääkriteerin mukaan:

• Sen sähkövarauksen mukaan vesipitoisessa väliaineessa.
• Sen liukoisuuden tai hydrofiilisen/lipofiilisen tasapainon mukaan
• Niiden sisältämien funktionaalisten ryhmien mukaan.

Emulgointiaineiden tyypit niiden sähkövarauksen mukaan vesipitoisissa väliaineissa

Veteen liuotettuna emulgaattorit voivat ionisoitua, jolloin syntyy neljä erilaista kemiallista lajia:

• Kationiset emulgaattorit: nämä ovat niitä, jotka saavat positiivisen varauksen, kun ne liuotetaan veteen. Nämä emulgaattorit ovat tehokkaita happamassa pH:ssa, mutta eivät ole hyviä liuoksissa, joissa on korkea suolapitoisuus, koska suolan negatiiviset ionit pyrkivät vastustamaan emulgaattorin positiivista varausta rajoittaen sen tehokkuutta.
• Anioniset emulgaattorit: ne ovat hyvin yleisiä. Ne muodostavat negatiivisesti varautuneita ioneja ja ovat erityisen hyödyllisiä liuoksissa, joiden pH on alkalinen. Ne eivät myöskään ole tehokkaita väliaineissa, joissa on korkea suolapitoisuus, samoista syistä kuin kationit.
• Ionittomat tai neutraalit emulgaattorit: kuten nimensä osoittaa, ne eivät muodosta ioneja veteen liuotettuna. Niiden tehokkuuteen ei vaikuta pH, suolojen tai muiden emulgointiaineiden läsnäolo, minkä vuoksi ne ovat teollisuuden laajimmin käytettyjä, mukaan lukien suositut emulgaattorit, kuten mono- ja diglyseridit.
• Amfoteeriset emulgaattorit: näillä voi olla sekä positiivinen että negatiivinen varaus vesiliuoksessa, mikä tekee niistä käyttökelpoisia monilla pH-arvoilla, lukuun ottamatta sen isoelektristä pistettä vastaavaa pH:ta. Soijalesitiini on yksi suosituimmista.

Emulgointiaineiden tyypit niiden liukoisuuden tai hydrofiilisen/lipofiilisen tasapainon mukaan

Emulgaattorit voidaan luokitella sen mukaan, kuinka vesiliukoisia tai rasvaliukoisia ne ovat. Tämä asteikko, jota kutsutaan hydrofiiliseksi/lipofiiliseksi tasapainoksi (HLB), vaihtelee nollasta (0) noin kahteenkymmeneen (20), ja sen avulla voidaan puolestaan ​​luokitella emulgointiaineet kahteen suureen ryhmään:

• Hydrofiiliset emulgaattorit: Niiden HLB on välillä 10-18, joten ne liukenevat paljon paremmin veteen kuin öljyyn. Tästä syystä suurin vuorovaikutus tapahtuu vesifaasin kanssa, jolloin sen pintajännitys pienenee lähes nollaan, mikä helpottaa öljy-vedessä-emulsioiden muodostumista, joissa vesi on jatkuva faasi ja öljy dispergoituu siihen. pieniä pisaroita.
• Lipofiiliset emulgaattorit: ne ovat juuri hydrofiilisten emulgointiaineiden vastakohta. Niiden HLB on yleensä välillä 3-6, ja siksi ne liukenevat paremmin öljyyn kuin veteen. Niitä käytetään vesi-dispergoitujen öljyemulsioiden valmistukseen.

Emulgointiaineiden tyypit niiden sisältämien funktionaalisten ryhmien mukaan

On olemassa erittäin laaja valikoima erilaisia ​​koostumuksia ja rakenteita sisältäviä emulgointiaineita eri käyttötarkoituksiin. Pelkästään elintarviketeollisuudessa voidaan erottaa yli 14 emulgointiaineperhettä niiden sisältämän funktionaalisen ryhmän mukaan, joista voidaan mainita polysorbaatit, monoglyseridit, diglyseridit jne.

Miten emulgaattorit toimivat?

Emulgaattorit ovat amfifiilisiä molekyylejä, mikä tarkoittaa, että yksi osa molekyylistä (molekyylin polaarinen tai ioninen pää) on hydrofiilinen (veteen liukeneva), kun taas toinen osa on hydrofobinen tai, mikä on sama, lipofiilinen (rasvaliukoinen ) . Tämän ansiosta emulgaattorit voivat olla vuorovaikutuksessa veden ja rasvojen ja öljyjen kanssa samanaikaisesti, joten se sijaitsee aina näiden kahden rajapinnassa.

Nettovaikutus on, että emulgointiaineet pystyvät alentamaan pintajännitystä kahden sekoittumattoman nesteen rajapinnassa, mikä mahdollistaa pienempien dispergoidun faasin pisaroiden muodostumisen jatkuvassa faasissa. Yksinkertaisesti sanottuna emulgointiaine helpottaa emulsion alkumuodostusta.

Tämän lisäksi emulgointiaine auttaa myös pitämään emulsion stabiilina. Se tekee tämän estämällä pieniä pisaroita sulautumasta yhteen muodostaen suurempia pisaroita, jotka lopulta yhdistyvät erottaakseen pysyvästi kaksi faasia ja siten rikkoen emulsion.

Tapa, jolla emulgaattorit saavuttavat tämän, riippuu emulgointiaineen tyypistä. Ionien (kationisten tai anionisten) tapauksessa tämä saavutetaan sähköstaattisella hylkimisellä dispergoituneiden faasipisaroiden välillä, jotka on peitetty kerroksella yhtä varautuneita molekyylejä. Muissa tapauksissa yhteensulautumista estää emulgointiainemolekyylien steerinen esto, joka ei salli yhden pisaran nesteen joutua kosketuksiin toisen pisaran nesteen kanssa sulautuakseen yhteen. Lopuksi on tapauksia, joissa muodostuu emulgointiainekerrokseen tiukasti kiinnittyneiden vesimolekyylien kerros, mikä vaikeuttaa myös kahden lähellä olevan pisaran sulautumista.

Esimerkkejä emulgointiaineista

Viitteet

Miller, R. (2016). Emulgaattorit: tyypit ja käyttötarkoitukset. Encyclopedia of Food and Health, 498–502. https://www.researchgate.net/publication/301702384_Emulsifiers_Types_and_Uses

Kaikki Polymersissa (24.7.2020). Emulgointiaineet. Palautettu osoitteesta https://todoenpolimeros.com/2020/07/24/emulsificantes/