Definición de emulsionante o agente emulsificante

También llamado emulgente y emulsificante, un emulsionante es una sustancia o compuesto químico que se utiliza para ayudar a preparar y estabilizar emulsiones. Una emulsión es un líquido de aspecto lechoso que contiene en suspensión pequeñas partículas o gotas de otra sustancia insolubles en aquel. Esto quiere decir que son sustancias que evitan que líquidos que normalmente no se mezclan se separen en fases fácilmente distinguibles a simple vista.

Las emulsiones son muy comunes en distintos ámbitos de la vida diaria, así como en química, biología y otras ciencias. Muchos productos alimenticios que consumimos todos los días son emulsiones. Algunos ejemplos comunes son la leche, los helados, la mayonesa, la mostaza y las vinagretas.

Por otro lado, muchas pinturas también son emulsiones entre agua, aceites y pigmentos inorgánicos. Todas estas emulsiones requieren la adición de un agente emulsionante para mantener la estabilidad. De lo contrario, eventualmente se separarán en dos fases diferentes.

El término emulsionante proviene del latín emulsus que, según el contexto, se puede entender como ordeñado o mezclado. Esto hace referencia al hecho de que la leche es una emulsión entre agua y grasas con proteínas y azúcares disueltos y también al hecho de que las emulsiones son mezclas estables de líquidos inmiscibles.

Tipos de agentes emulsionantes

Los emulsionantes se pueden clasificar según tres criterios principales:

• Según su carga eléctrica en medios acuosos.
• Según su solubilidad o balance hidrofílico/lipofílico
• Según los grupos funcionales que contienen.

Tipos de emulsionantes según su carga eléctrica en medios acuosos

Al disolverse en agua, los emulsionantes pueden ionizarse dando origen a cuatro tipos diferentes de especies químicas:

• Emulsionantes catiónicos: estos son los que adquieren una carga positiva al disolverse en agua. Estos emulsionantes son efectivos en pH ácido pero no son buenos en solucione con concentraciones altas de sales, ya que los iones negativos de la sal tienden a contrarrestar la carga positiva del emulsionante limitando su efectividad.
• Emulsionantes aniónicos: son muy comunes. Forman iones con carga negativa y son particularmente útiles en soluciones con pH alcalino. Tampoco son efectivos en medios con alto contenido de sales por las mismas razones que los catiónicos.
• Emulsionantes no iónicos o neutros: como su nombre lo indica, no forman iones al disolverse en agua. Su efectividad no se ve afectada ni por el pH, ni por la presencia de sales ni por la presencia de otros agentes emulsionantes, por lo que son algunos de los más utilizados en la industria, incluyendo emulsionantes populares como los mono- y diglicéridos.
• Emulsionantes anfóteros: estos pueden poseer carga tanto positiva como negativa en solución acuosa lo que los hace útiles en un amplio rango de valores de pH, a excepción del pH correspondiente a su punto isoeléctrico. La lecitina de soya es uno de los más populares.

Tipos de emulsionantes según su solubilidad o balance hidrofílico/lipofílico

Los emulsionantes se pueden clasificar de acuerdo a una escala que indica qué tan hidrosolubles o liposolubles son. Esta escala, denominada balance hidrofílico/lipofílico (HLB, por sus siglas en inglés), va desde cero (0) hasta alrededor de veinte (20) y permite a su vez clasificar a los agentes emulsificantes en dos grandes grupos:

• Emulsionantes hidrofílicos: Tienen un HLB de entre 10-18 por lo que son mucho más solubles en agua que en aceite. Por esta razón, la mayor interacción se da con la fase acuosa, reduciendo su tensión superficial casi a 0 lo que permite que facilita la formación de emulsiones de aceite en agua en las que el agua es la fase continua y el aceite se dispersa en ella en forma de pequeñas gotas.
• Emulsionantes lipofílicos: son justo lo opuesto a los hidrofílicos. Suelen tener un HLB de entre 3 y 6 y, por lo tanto, son más solubles en aceite que en agua. Se utilizan para preparar emulsiones de agua dispersa en aceite.

Tipos de emulsionantes según los grupos funcionales que contienen

Existe una muy amplia variedad de emulsionantes con composiciones y estructuras diferentes y para diferentes aplicaciones. Solo en la industria alimenticia se pueden distinguir más de 14 familias de emulsionantes según el grupo funcional que contienen, entre los que se pueden mencionar los polisorbatos, los monoglicéridos, los diglicéridos, etc.

¿Cómo funcionan los emulsionantes?

Los emulsionantes son moléculas amfifílicas, lo que significa que una parte de la molécula (el extremo polar o iónico de la molécula) es hidrofílica (soluble en agua), mientras que la otra parte es hidrofóbica o, lo que es lo mismo, lipofílica (soluble en grasas). Esto les permite a los emulsionantes interactuar al mismo tiempo con el agua y con las grasas y aceites por lo que siempre se ubica en la interface entre los dos.

El efecto neto es que los agentes emulsionantes logran disminuir la tensión superficial en la interface de los dos líquidos inmiscibles, lo que permite la formación de gotas más pequeñas de la fase dispersa dentro de la fase continua. En pocas palabras, el emulsionante facilita la formación inicial de la emulsión.

Además de esto, el emulsionante también ayuda a mantener la emulsión estable. Esto lo hace al evitar que las pequeñas gotas se fusionen por medio de la coalescencia para formar gotas más grandes que, ultimadamente, se fusionan para separar definitivamente ambas fases y romper así la emulsión.

La manera como los emulsionantes logran esto depende del tipo de emulsionante. En el caso de los iónicos (catiónicos o aniónicos), esto se logra por la repulsión electrostática entre las gotas de fase dispersa que están cubiertas por una capa de moléculas con cargas iguales. En otros casos, la coalescencia se evita por impedimento estérico de las moléculas del emulsionante que no deja que el líquido de una gota entre en contacto con el de otra para poder fusionarse. Por últimos, hay casos en los que se forma una capa de moléculas de agua firmemente unidas a la capa de emulsionante que también dificulta la fusión entre dos gotas cercanas.

Ejemplos de emulsionantes

Referencias

Miller, R. (2016). Emulsifiers: Types and Uses. Encyclopedia of Food and Health, 498–502. https://www.researchgate.net/publication/301702384_Emulsifiers_Types_and_Uses

Todo en Polímeros (24 de julio de 2020). Emulsificantes. Recuperado de https://todoenpolimeros.com/2020/07/24/emulsificantes/