Definition von Emulgator oder Emulgator

Ein Emulgator, auch Emulgator und Emulgator genannt, ist eine chemische Substanz oder Verbindung, die zur Herstellung und Stabilisierung von Emulsionen verwendet wird. Eine Emulsion ist eine milchig aussehende Flüssigkeit, die kleine Partikel oder Tropfen einer anderen unlöslichen Substanz in Suspension enthält. Das bedeutet, dass es sich um Substanzen handelt, die verhindern, dass Flüssigkeiten, die sich normalerweise nicht vermischen, sich in Phasen trennen, die mit bloßem Auge leicht unterscheidbar sind.

Emulsionen sind in verschiedenen Bereichen des täglichen Lebens sowie in der Chemie, Biologie und anderen Wissenschaften weit verbreitet. Viele Lebensmittel, die wir täglich zu uns nehmen, sind Emulsionen. Einige gängige Beispiele sind Milch, Eiscreme, Mayonnaise, Senf und Vinaigrettes.

Andererseits sind viele Farben auch Emulsionen zwischen Wasser, Ölen und anorganischen Pigmenten. Alle diese Emulsionen erfordern die Zugabe eines Emulgators, um die Stabilität aufrechtzuerhalten. Wenn nicht, werden sie sich schließlich in zwei verschiedene Phasen trennen.

Der Begriff Emulgator kommt vom lateinischen emulsus , was je nach Kontext als gemolken oder gemischt verstanden werden kann. Dies bezieht sich auf die Tatsache, dass Milch eine Emulsion aus Wasser und Fett mit gelösten Proteinen und Zuckern ist, und auch auf die Tatsache, dass Emulsionen stabile Mischungen nicht mischbarer Flüssigkeiten sind.

Arten von Emulgatoren

Emulgatoren lassen sich nach drei Hauptkriterien einteilen:

• Entsprechend seiner elektrischen Ladung in wässrigen Medien.
• Je nach Löslichkeit oder hydrophilem/lipophilem Gleichgewicht
• Je nach den enthaltenen funktionellen Gruppen.

Arten von Emulgatoren nach ihrer elektrischen Ladung in wässrigen Medien

Wenn sie in Wasser gelöst werden, können Emulgatoren ionisieren, wodurch vier verschiedene Arten von chemischen Spezies entstehen:

• Kationische Emulgatoren: Dies sind solche, die beim Auflösen in Wasser eine positive Ladung annehmen. Diese Emulgatoren sind bei saurem pH-Wert wirksam, aber nicht gut in Lösungen mit hohen Salzkonzentrationen, da die negativen Ionen des Salzes dazu neigen, der positiven Ladung des Emulgators entgegenzuwirken, was seine Wirksamkeit einschränkt.
• Anionische Emulgatoren: Sie sind sehr verbreitet. Sie bilden negativ geladene Ionen und sind besonders nützlich in Lösungen mit alkalischem pH-Wert. Auch in stark salzhaltigen Medien sind sie aus den gleichen Gründen wie Kationen nicht wirksam.
• Nichtionische oder neutrale Emulgatoren: Wie ihr Name schon sagt, bilden sie keine Ionen, wenn sie in Wasser gelöst werden. Ihre Wirksamkeit wird nicht durch den pH-Wert, das Vorhandensein von Salzen oder das Vorhandensein anderer Emulgatoren beeinflusst, weshalb sie zu den am häufigsten verwendeten in der Industrie gehören, einschließlich beliebter Emulgatoren wie Mono- und Diglyceride.
• Amphotere Emulgatoren: Diese können in wässriger Lösung sowohl eine positive als auch eine negative Ladung aufweisen, was sie in einem weiten Bereich von pH-Werten nützlich macht, mit Ausnahme des pH-Werts, der ihrem isoelektrischen Punkt entspricht. Sojalecithin ist eines der beliebtesten.

Arten von Emulgatoren nach ihrer Löslichkeit oder ihrem hydrophilen/lipophilen Gleichgewicht

Emulgatoren können nach einer Skala eingeteilt werden, die angibt, wie wasserlöslich oder fettlöslich sie sind. Diese als hydrophiles/lipophiles Gleichgewicht (HLB) bezeichnete Skala reicht von null (0) bis etwa zwanzig (20) und ermöglicht wiederum die Einteilung von Emulgatoren in zwei große Gruppen:

• Hydrophile Emulgatoren: Sie haben einen HLB-Wert zwischen 10-18, sind also viel besser in Wasser löslich als in Öl. Aus diesem Grund tritt die größte Wechselwirkung mit der wässrigen Phase auf, wodurch ihre Oberflächenspannung auf fast 0 reduziert wird, was die Bildung von Öl-in-Wasser-Emulsionen erleichtert, in denen Wasser die kontinuierliche Phase ist und Öl darin dispergiert ist kleine Tropfen.
• Lipophile Emulgatoren: Sie sind genau das Gegenteil von hydrophilen. Sie haben in der Regel einen HLB-Wert zwischen 3 und 6 und sind daher in Öl besser löslich als in Wasser. Sie werden verwendet, um in Wasser dispergierte Ölemulsionen herzustellen.

Arten von Emulgatoren nach den enthaltenen funktionellen Gruppen

Es gibt eine sehr große Vielfalt an Emulgatoren mit unterschiedlichen Zusammensetzungen und Strukturen und für unterschiedliche Anwendungen. Allein in der Lebensmittelindustrie lassen sich mehr als 14 Familien von Emulgatoren nach den enthaltenen funktionellen Gruppen unterscheiden, unter denen Polysorbate, Monoglyceride, Diglyceride usw. genannt werden können.

Wie wirken Emulgatoren?

Emulgatoren sind amphiphile Moleküle, was bedeutet, dass ein Teil des Moleküls (das polare oder ionische Ende des Moleküls) hydrophil (wasserlöslich) ist, während der andere Teil hydrophob oder, was dasselbe ist, lipophil (fettlöslich) ist . Dadurch können Emulgatoren gleichzeitig mit Wasser und Fetten und Ölen interagieren, befinden sich also immer an der Grenzfläche zwischen beiden.

Der Nettoeffekt besteht darin, dass die Emulgatoren in der Lage sind, die Oberflächenspannung an der Grenzfläche der beiden nicht mischbaren Flüssigkeiten zu senken, wodurch die Bildung kleinerer Tröpfchen der dispergierten Phase innerhalb der kontinuierlichen Phase ermöglicht wird. Einfach ausgedrückt erleichtert der Emulgator die anfängliche Bildung der Emulsion.

Darüber hinaus trägt der Emulgator auch dazu bei, die Emulsion stabil zu halten. Dies geschieht, indem verhindert wird, dass die kleinen Tröpfchen durch Koaleszenz zu größeren Tröpfchen verschmelzen, die schließlich verschmelzen, um die beiden Phasen dauerhaft zu trennen und so die Emulsion zu brechen.

Wie Emulgatoren dies erreichen, hängt von der Art des Emulgators ab. Im Fall von Ionen (kationisch oder anionisch) wird dies durch elektrostatische Abstoßung zwischen Tröpfchen einer dispergierten Phase erreicht, die von einer Schicht aus gleich geladenen Molekülen bedeckt sind. In anderen Fällen wird die Koaleszenz durch sterische Hinderung der Emulgatormoleküle verhindert, die es der Flüssigkeit eines Tropfens nicht erlaubt, mit der eines anderen in Kontakt zu kommen, um zu verschmelzen. Schließlich gibt es Fälle, in denen sich eine fest mit der Emulgatorschicht verbundene Schicht aus Wassermolekülen bildet, die auch das Verschmelzen zweier benachbarter Tröpfchen erschwert.

Beispiele für Emulgatoren

Verweise

Miller, R. (2016). Emulgatoren: Arten und Verwendungen. Enzyklopädie der Ernährung und Gesundheit, 498–502. https://www.researchgate.net/publication/301702384_Emulsifiers_Types_and_Uses

Alles in Polymeren (24. Juli 2020). Emulgatoren. Wiederhergestellt von https://todoenpolimeros.com/2020/07/24/emulsificantes/