EMULGATOR: PROCES EMULSJI, ASPEKTY MOLEKULARNE, ZASTOSOWANIA - CHEMIA - 2026

Emulgujący lub emulgator może stanowić dowolny związek zdolny do stabilizowania emulsji, przez dłuższy czas. Jego funkcją jest zasadniczo „bratanie” dwóch cieczy lub faz, które w normalnych warunkach nie mogą się zjednoczyć; to znaczy, aby utworzyć mieszaninę o jednorodnym wyglądzie.

Klasycznym przykładem opisującym znaczenie emulgatora jest szklanka oleju i wody. Olej będzie umieszczony na górze, z mniejszą gęstością, a woda na dole. Obie ciecze nie mogą się łączyć, są niemieszalne (nie można ich mieszać), ponieważ ich międzycząsteczkowe powinowactwa różnią się od siebie; woda jest polarna, a olej niepolarny.

Masło orzechowe częściowo zawdzięcza swoją konsystencję i gęstość dodanemu emulgatorowi. Źródło: Pixabay.

Jeśli jednak do niejednorodnej i dwufazowej mieszaniny wody (w) -olej (o) doda się żółtko jaja, energicznie wstrząsając, utworzy się emulsja typu woda w oleju (w / o), jeśli olej zostanie zdyspergowany i w mniejszym stopniu; lub olej w wodzie (o / w), jeśli teraz to woda jest rozproszona. W ten sposób żółtko jaja staje się emulgatorem.

Z powyższego, dodając inne dodatki, otrzymujemy majonez. Podobnie jak majonez, inne produkty spożywcze, takie jak margaryna, masło orzechowe, mleko, sosy pomidorowe, dressingi itp., Są wytwarzane przez dodanie emulgatora.

Proces emulsji

Proces powstawania emulsji. Źródło: Gabriel Bolívar.

Emulgator pozwala więc na utworzenie emulsji z dwóch niemieszających się cieczy lub mieszanin. Emulsje w / o i o / w to dwa najważniejsze przypadki. Powyższy obrazek pokazuje w uproszczony sposób to, co wyjaśniono powyżej.

Zauważ, że mamy dwie ciecze: niebieskawą i żółtą, które tworzą dwufazową niejednorodną mieszaninę. Są niemieszalne, więc nie łączą się, tworząc jednorodną mieszaninę. Jednak gdy dodawany jest emulgator (stały lub ciekły), interweniuje w taki sposób, że tworzą się globulki lub zdyspergowane cząstki żółtej cieczy.

Gdyby żółte cząstki zdołały się zetknąć, mielibyśmy ponownie żółtą fazę, jak na początku. Im mniejsze te cząstki, tym gładsza i bardziej jednorodna będzie otrzymana mieszanina. Dlatego z tej hipotetycznej mieszanki zobaczylibyśmy zieloną mieszankę; ale żółte cząstki można byłoby łatwo zwizualizować pod mikroskopem.

W tym miejscu pojawiają się stabilizatory, związki, które są odpowiedzialne za zapobieganie koalescencji rozproszonych cząstek i dodatkowo zwiększają jednorodność emulsji; to znaczy, nie „podzieli się” na dwie fazy.

Molekularne aspekty emulsji

Molekularnie proces tworzenia emulsji jest dość dynamiczny i istnieje kilka teorii, które próbują wyjaśnić działanie emulgatora. Jednak wszystkie mają coś wspólnego, a mianowicie fakt, że emulgator musi być jedną lub większą liczbą cząsteczek amfifilowych (lub amfipatycznych); Są to te, które mają charakter zarówno niepolarny, jak i polarny.

Cząsteczkę amfifilową można porównać do lizaka: głowa jest polarna, hydrofilowa; podczas gdy pręt lub ogon jest niepolarny, hydrofobowy. Dwie ciecze są niemieszalne, ponieważ zasadniczo różnica w ich biegunowości jest bardzo duża. Emulgator oddziałuje jednocześnie z obiema cieczami.

Jego polarna głowa jest skierowana w kierunku cieczy polarnej. Z drugiej strony apolarny ogon stara się oddziaływać z apolarną cieczą. W zależności od dominującej cieczy lub fazy, cząsteczki amfifilowe mają tendencję do tworzenia miceli; powiedzmy, kapsułki, w których zamknięte są cząsteczki rozproszonej cieczy.

Na przykład, żółte kuleczki zostałyby otoczone przez amfifilowe cząsteczki emulgatora, których zewnętrzna część oddziałuje z fazą ciągłą lub cieczą (w większej proporcji, niebieska), a także odpycha inne kuleczki. Jednak micele poruszają się, co spowoduje, że prędzej czy później skończą się ich separacją i pojawieniem się żółtej fazy.

Zastosowania emulgatorów

Emulgatory wpływają na kremową konsystencję lodów. Źródło: Pexels.

Bez istnienia emulgatorów czy emulgatorów nie byłoby możliwe wytwarzanie emulsji, które mają ogromne znaczenie w przemyśle spożywczym i farmaceutycznym. Podczas gdy formulacja takich produktów zawiera również środki zagęszczające i stabilizatory, emulgatory pomagają mieszaninom uzyskać masę i teksturę.

Lepkości otrzymanych emulsji mogą być wyższe niż lepkości oryginalnych niemieszających się cieczy. Dowodzi tego majonez. Ale końcowa lepkość może być również niższa, a otrzymana mieszanina jest gładsza. Zatem emulgatory mają kluczowe znaczenie dla konsystencji żywności, a tym samym dla jej smaku.

Produkty wymagające emulgatorów

Wśród niektórych produktów spożywczych wymagających emulgatorów mamy:

-Mleko jest emulsją o / w, która dzięki zawartości białka może działać jako emulgator.

-Masło i margaryna, obie bez emulsji.

-Pan, za twardość i świeżość.

-Directions.

-Czekoladki, w przypadku których modyfikują swoją lepkość podczas przemysłowej produkcji w batonach lub formach.

-Lody, ponieważ białka mleka stabilizują połączenie tłuszczów i wody, oprócz dodania dodatkowych emulgatorów przegrupowują je (częściowo destabilizują), aby mieszanka mogła zawierać powietrze.

-Ciasteczka.

-Kremy do twarzy.

-Pomadka.

-Maści.

-Ser.

-Ciastka.

Przykłady emulgatorów

Wspomniano, że cząsteczki emulgatorów muszą w zasadzie być amfifilowe. Z drugiej strony środki powierzchniowo czynne również mają tę właściwość. Nie oznacza to jednak, że cząsteczka amfifilowa jest środkiem powierzchniowo czynnym (tak jak w przypadku białek).

Dlatego środki powierzchniowo czynne są dobrym wyborem przy wyborze emulgatora; chociaż są sole, które spełniają tę samą funkcję. Możliwość zastosowania któregokolwiek z nich będzie zależeć od składu i właściwości chemicznych produktu.

Podobnie nie wszystkie emulgatory są amfifilowe, ponieważ może się zdarzyć, że oddziałują ze składnikami mieszaniny (białkami, tłuszczami, cukrami itp.), Uzyskując w ten sposób homogenizację całości. Dlatego na koniec zostaną wymienione niektóre przykłady emulgatorów:

-Estry kwasów tłuszczowych

-Monoglicerydy

-Diglicerydy

-Lecytyna (występująca w żółtku jaja)

-Guma arabska

-Pektyna

-Rdza skrobia

-Galareta

-Glikol polietylenowy

-Maltitol

-Cytrynian wapnia

-Mleczany sodu i potasu

-Alginian sodu

-Agar

-Guma Karaya

-Celuloza

-Etoksylowane alkohole

- Stearoilomleczan sodu i wapnia

-Polisorbaty 20, 40, 60 i 80 (klasa spożywcza)

-Lactitol

Jak widać, dostępnych jest wiele emulgatorów, a każdy z nich ma swoją funkcjonalność, czy to do żywności, kremów, syropów, detergentów, balsamów itp.

Bibliografia

1. Whitten, Davis, Peck & Stanley. (2008). Chemia (8th ed.). CENGAGE Learning.
2. Wikipedia. (2020). Emulsja. Odzyskane z: en.wikipedia.org
3. Redaktorzy Encyclopaedia Britannica. (20 marca 2019). Emulgator. Encyclopædia Britannica. Odzyskany z: britannica.com
4. Specjalne składniki żywności UE. (2020). Emulgatory. Odzyskany z: specialtyfoodingredients.eu
5. Autor gościnny. (10 kwietnia 2015). Emulsifiers at Work: Applications Across Industries (Infografika). Odzyskany z: Knowledge.ulprospector.com
6. Ruben. (1 lutego 2012). Emulgatory w lodach. Odzyskany z: icecreamscience.com