Emulgowanie

Emulgowanie
Polecane artykuły
  • Emulgowanie – to operacja fizykochemiczna, w czasie której jest wytwarzana emulsja, tzn. jednorodny układ dyspersyjny, składający się z dwóch cieczy niemieszających się ze sobą [E.H. Lada 2008, s. 65], przy czym co najmniej jedna z nich jest rozproszona w postaci drobnych kropelek w innej, nie mieszającej się z nią cieczy [T. Drapała 1994, s. 137]. Jedna z tych cieczy jest tzw. fazą wewnętrzną (rozproszoną, zdyspergowaną), druga natomiast – fazą zewnętrzną (dyspergującą, ciągłą). W przetwórstwie spożywczym mamy do czynienia z emulsjami złożonymi z fazy tłuszczowej i fazy wodnej. W zależność od wzajemnego układu faz, wielkości rozproszonych cząstek, a także stężenia składników tworzących fazy, rozróżnia się emulsje typu [E.H. Lada 2008, s. 65]:
  • olej w wodzie (o/w) - cząsteczki substancji powierzchniowo czynnych spełniających rolę emulgatora są skierowane częścią hydrofilową do środka kropelki wody, natomiast grupy hydrofobowe skierowane są do zewnątrz do fazy olejowej [T. Drapała 1994, s. 138]; fazą ciągłą jest woda, a rozproszoną – tłuszcz (np. majonez, mleko) [E.H. Lada 2008, s. 65],
  • woda w oleju (w/o) - cząsteczki emulgatora kierują się swymi grupami hydrofobowymi ku kropli oleju, natomiast grupy hydrofilowe są skierowane na zewnątrz, ku otaczającej je fazie wodnej [T. Drapała 1994, s. 138] fazą ciągłą jest tłuszcz, a rozproszoną – woda (np. masło, margaryna).
  • Emulsje należą do układów koloidalnych, mimo że wielkość kuleczek znacznie przekracza 0,1 µm [E.H. Lada 2008, s. 65]. Zemulgowane kropelki cieczy mają zazwyczaj rozmiary większe od rozmiarów cząstek koloidowych, ich średnica bowiem wynosi od 10-7 do 10–4 m. Emulsja stanowi na ogół układ nietrwały, ponieważ małe kropelki cieczy dążą do zlewania się w większe krople uzyskując przez to mniejszą sumaryczną powierzchnię, a tym samym mniejszą energię powierzchniową [T. Drapała 1994, s. 137]. Drobne kropelki tłuszczu mogą być utrzymywane w środowisku wodnym w stanie rozproszenia koloidalnego, jedynie przy udziale cząsteczek mających zdolność zmniejszania napięcia powierzchniowego, czyli [T. Kędryna 2004, s. 119] odpowiednich stabilizatorów, zwanych emulgatorami [T. Drapała 1994, s. 137]. Emulsję wytwarza się za pomocą urządzeń zwanych emulserami (pompy emulsyjne, homogenizatory o różnej konstrukcji). Są to urządzenia z intensywnymi mieszadłami bądź działające na zasadzie przetłaczania mieszaniny przez sita o drobnych oczkach [H. Mikułowska 1995, s. 54-55].
  • Emulgatorem jest substancja, która wykazuje rozpuszczalność w obu emulgowanych cieczach [T. Kędryna 2004, s. 119]. Cząsteczka skutecznego środka emulgującego może być opisana jako cząsteczka o jednym końcu rozpuszczalnym w oleju, a drugim końcu rozpuszczalnym w wodzie. Końcem rozpuszczalnym w oleju może być łańcuch alkilowy, a rozpuszczalnym w wodzie – grupa jonowa (np. jon karboksylowy lub amoniowy) albo grupa tworząca wiązania wodorowe, np. grupa wodorotlenowa [L. Pauling, P. Pauling 1983, s. 268 – 269]. Gdy emulgatorem jest elektrolit, wtedy – na skutek adsorpcji jonów - kropelki cieczy ładują się jednoimiennie i odpychają elektrostatycznie, co chroni je przed łączeniem się w większe krople. Gdy na powierzchni kuleczek cieczy są adsorbowane cząsteczki substancji powierzchniowo czynnych, wtedy następuje obniżenie ich energii powierzchniowej. Wreszcie, gdy na powierzchni kropelek cieczy są adsorbowane substancje wielkocząsteczkowe, mogą one nadawać tym kropelkom pewną trwałość mechaniczną [T. Drapała 1994, s. 137].

Emulgatory można podzielić na 3 grupy: lipofilne koloidy, substancje sproszkowane o właściwościach wysokodyspersyjnych oraz związki powierzchniowo czynne. Najważniejszą grupę stanowią związki powierzchniowo czynne:

  • anionowe, np. mydła, siarczany wyższych alkoholi (siarczan cetylosodowy i laurylosodowy), emulgatory fosforanowe (ortofosforany wyższych alkoholi),
  • kationowe, np. wyższe alkohole (cetylowy), cholesterol, oksyetylowane wyższe alkohole, estry (stearynian glicerolu), pochodne sorbitanu (estry – Spany i oksyetylowane estry – Tweeny) [E. Bruchajzer 2008, s. 427].

Bibliografia

  • Duda I. (red.), Słownik pojęć towaroznawczych, Wydawnictwo Akademii Ekonomicznej w Krakowie, Kraków 1994
  • Drapała T., Chemia dla szkół przemysłu spożywczego, Wydawnictwa Szkolne i Pedagogiczne, Warszawa 1994
  • Kędryna T., Chemia ogólna z elementami biochemii dla studentów kierunków medycznych i przyrodniczych, ZamKor, Kraków 1994
  • Pauling L., Pauling P., Chemia, Państwowe Wydawnictwo Naukowe, Warszawa 1983
  • Piotrowski J. K. (red.), Podstawy toksykologii. Kompendium dla studentów szkół wyższych, Wydawnictwa Naukowo – Techniczne, Warszawa 2009
  • Gilewicz, P., Tal-Figiel, B., Figiel, W., & Kwiecień, M. (2012). Nowoczesne rozwiązania w zakresie wytwarzania i kontroli jakości emulsji. Czasopismo Techniczne. Chemia, 109(2-Ch), 25-40.

Autor: Natalia Kozik