Definicja emulgatora lub środka emulgującego

Nazywany również emulgatorem i emulgatorem, emulgator jest substancją chemiczną lub związkiem używanym do przygotowania i stabilizacji emulsji. Emulsja jest mleczną cieczą, która zawiera małe cząstki lub krople innej nierozpuszczalnej substancji w zawiesinie. Oznacza to, że są to substancje, które zapobiegają rozdzielaniu się cieczy, które normalnie nie mieszają się, na fazy łatwo dostrzegalne gołym okiem.

Emulsje są bardzo powszechne w różnych dziedzinach życia codziennego, a także w chemii, biologii i innych naukach ścisłych. Wiele produktów spożywczych, które spożywamy na co dzień, to emulsje. Niektóre typowe przykłady to mleko, lody, majonez, musztarda i winegret.

Z drugiej strony wiele farb to także emulsje pomiędzy wodą, olejami i pigmentami nieorganicznymi. Wszystkie te emulsje wymagają dodatku środka emulgującego w celu zachowania stabilności. Jeśli nie, ostatecznie rozdzielą się na dwie różne fazy.

Termin emulgator pochodzi od łacińskiego emulsus , który w zależności od kontekstu może być rozumiany jako dojony lub zmieszany. Odnosi się to do faktu, że mleko jest emulsją wody i tłuszczu z rozpuszczonymi białkami i cukrami, a także do faktu, że emulsje są trwałymi mieszaninami niemieszających się cieczy.

Rodzaje emulgatorów

Emulgatory można sklasyfikować według trzech głównych kryteriów:

• Zgodnie z jego ładunkiem elektrycznym w środowisku wodnym.
• Według jego rozpuszczalności lub równowagi hydrofilowej/lipofilowej
• Zgodnie z zawartymi w nich grupami funkcyjnymi.

Rodzaje emulgatorów ze względu na ich ładunek elektryczny w środowisku wodnym

Po rozpuszczeniu w wodzie emulgatory mogą jonizować, tworząc cztery różne rodzaje substancji chemicznych:

• Emulgatory kationowe: są to te, które uzyskują ładunek dodatni po rozpuszczeniu w wodzie. Te emulgatory są skuteczne w kwaśnym pH, ale nie są dobre w roztworach o wysokim stężeniu soli, ponieważ ujemne jony soli mają tendencję do przeciwdziałania dodatniemu ładunkowi emulgatora, ograniczając jego skuteczność.
• Emulgatory anionowe: są bardzo powszechne. Tworzą ujemnie naładowane jony i są szczególnie przydatne w roztworach o zasadowym pH. Nie są również skuteczne w mediach o wysokiej zawartości soli z tych samych powodów, co kationiki.
• Emulgatory niejonowe lub neutralne: jak sama nazwa wskazuje, nie tworzą jonów po rozpuszczeniu w wodzie. Na ich skuteczność nie ma wpływu pH, obecność soli ani obecność innych środków emulgujących, dlatego są jednymi z najpowszechniej stosowanych w przemyśle, w tym popularnych emulgatorów, takich jak mono- i diglicerydy.
• Emulgatory amfoteryczne: mogą mieć zarówno ładunek dodatni, jak i ujemny w roztworze wodnym, co czyni je użytecznymi w szerokim zakresie wartości pH, z wyjątkiem pH odpowiadającego jego punktowi izoelektrycznemu. Lecytyna sojowa jest jedną z najpopularniejszych.

Rodzaje emulgatorów w zależności od ich rozpuszczalności lub równowagi hydrofilowej/lipofilowej

Emulgatory można sklasyfikować według skali, która wskazuje stopień ich rozpuszczalności w wodzie lub w tłuszczach. Skala ta, zwana równowagą hydrofilowo-lipofilową (HLB), rozciąga się od zera (0) do około dwudziestu (20) i pozwala z kolei podzielić emulgatory na dwie duże grupy:

• Emulgatory hydrofilowe: mają HLB między 10-18, więc są znacznie lepiej rozpuszczalne w wodzie niż w oleju. Z tego powodu największe oddziaływanie zachodzi z fazą wodną, ​​obniżając jej napięcie powierzchniowe prawie do zera, co ułatwia tworzenie emulsji typu olej w wodzie, w których fazą ciągłą jest woda, a olej jest w niej rozproszony. małe krople.
• Emulgatory lipofilowe: są przeciwieństwem emulgatorów hydrofilowych. Zwykle mają HLB między 3 a 6 i dlatego są lepiej rozpuszczalne w oleju niż w wodzie. Stosowane są do sporządzania dyspergowanych w wodzie emulsji olejowych.

Rodzaje emulgatorów ze względu na zawarte w nich grupy funkcyjne

Istnieje bardzo szeroka gama emulgatorów o różnych składach i strukturach oraz do różnych zastosowań. W samym tylko przemyśle spożywczym można wyróżnić ponad 14 rodzin emulgatorów według zawartej w nich grupy funkcjonalnej, wśród których można wymienić polisorbaty, monoglicerydy, diglicerydy itp.

Jak działają emulgatory?

Emulgatory są cząsteczkami amfifilowymi, co oznacza, że ​​jedna część cząsteczki (polarny lub jonowy koniec cząsteczki) jest hydrofilowa (rozpuszczalna w wodzie), a druga część jest hydrofobowa lub co to samo lipofilowa (rozpuszczalna w tłuszczach ) . Pozwala to emulgatorom na jednoczesną interakcję z wodą, tłuszczami i olejami, dlatego zawsze znajduje się na styku między nimi.

Efektem netto jest to, że środki emulgujące są w stanie obniżyć napięcie powierzchniowe na granicy faz dwóch niemieszających się cieczy, umożliwiając tworzenie się mniejszych kropelek fazy rozproszonej w fazie ciągłej. Mówiąc najprościej, emulgator ułatwia wstępne tworzenie emulsji.

Oprócz tego emulgator pomaga również w utrzymaniu stabilności emulsji. Robi to, zapobiegając koalescencji małych kropelek poprzez koalescencję, tworząc większe kropelki, które ostatecznie łączą się, trwale oddzielając dwie fazy, a tym samym rozbijając emulsję.

Sposób, w jaki emulgatory to osiągają, zależy od rodzaju emulgatora. W przypadku jonów (kationowych lub anionowych) uzyskuje się to poprzez odpychanie elektrostatyczne między kropelkami fazy rozproszonej, które są pokryte warstwą jednakowo naładowanych cząsteczek. W innych przypadkach koalescencji zapobiega zawada przestrzenna cząsteczek emulgatora, która nie pozwala na kontakt cieczy z jednej kropli z cieczą z drugiej w celu stopienia. Wreszcie zdarzają się przypadki, w których tworzy się warstwa cząsteczek wody mocno przyczepiona do warstwy emulgatora, co również utrudnia połączenie dwóch pobliskich kropel.

Przykłady emulgatorów

Bibliografia

Miller, R. (2016). Emulgatory: rodzaje i zastosowania. Encyklopedia żywności i zdrowia, 498–502. https://www.researchgate.net/publication/301702384_Emulsifiers_Types_and_Uses

Wszystko w polimerach (24 lipca 2020). Emulgatory. Odzyskane z https://todoenpolimeros.com/2020/07/24/emulsificantes/