Unter bestimmten Bedingungen bilden zwei nicht mischbare Flüssigkeiten, von denen eine Partikel (Tröpfchen oder Flüssigkristalle) enthält, die in der anderen dispergiert sind, ein System, das als Emulsion bezeichnet wird. Emulsionen sind in der industriellen und landwirtschaftlichen Produktion, im täglichen Leben und bei physiologischen Phänomenen weit verbreitet. Eine Emulsion ist ein thermodynamisch instabiles System. Um die Emulgierung durchzuführen und eine gewisse Stabilität der Emulsion zu erreichen, muss eine dritte Substanz hinzugefügt werden, die die Grenzflächenenergie verringern kann.

Der Emulgator ist der Schlüssel zur Stabilität der Emulsion, meist verschiedene Arten von Tensiden. Allerdings sind nicht alle Tenside als Emulgatoren geeignet, so dass die Auswahl der Emulgatoren bei der Herstellung von Emulsionen zu einer Schlüsselfrage wird.

Entsprechend den unterschiedlichen Eigenschaften von in Wasser oder Wasser in Öl dispergiertem Öl werden Emulgatoren grob in Wasser-in-Öl (W/O) und Öl-in-Wasser (O/W) eingeteilt, und die Stabilität der Emulgierung wird hauptsächlich durch das Gleichgewicht zwischen hydrophilen und lipophilen Gruppen in den Molekülen der Emulgatoren bestimmt. Dieses Gleichgewicht wird gewöhnlich als HLB-Wert ausgedrückt. Dieser Wert liegt in der Regel zwischen 1 und 20, je näher an 1, desto lipophiler, je näher an 20, desto hydrophiler.

Die Rolle der Lebensmittel-Emulgatoren sind vor allem in drei Aspekte unterteilt: ① reduzieren Öl - Wasser-Grenzflächenspannung, Förderung der Emulgierung, in der Öl - Wasser - Emulgator-Schnittstelle zu einem Phasengleichgewicht, Stabilisierung von Emulgatoren zu bilden; ② Interaktion mit Stärke und Eiweiß und anderen Komponenten, um die Struktur und rheologischen Eigenschaften des Lebensmittels zu verbessern; ③ Verbesserung der Kristallisation des Fettes Öl.

Zusammenfassung des HLB-Wertes von üblicherweise verwendeten Emulgatoren

Handelsname

Chinesischer Name

Typ

HLB

—

Ölsäure

Anion

1

Spanne 85

Sorbitantrioleat, wasserfrei

Nichtionisch

1.8

Arlacel 85

Sorbitan-Trioleat

Nichtionisch

1.8

Atlas G-1706

Polyoxyethylen-Sorbitol-Bienenwachsderivat

Nichtionisch

2

Spanne 65

Sorbitantristearat, wasserfrei

Nichtionisch

2.1

Arlacel 65

Sorbitantristearat

Nichtionisch

2.1

Atlas G-1050

Polyoxyethylen-Sorbitanhexastearat

Nichtionisch

2.6

Emcol EO-50

Ethylenglykol-Fettsäureester

Nichtionisch

2.7

Emcol ES-50

Ethylenglykol-Fettsäureester

Nichtionisch

2.7

Atlas G-1704

Polyoxyethylen-Sorbitol-Bienenwachsderivat

Nichtionisch

3

Emcol PO-50

Propylenglykol-Fettsäureester

Nichtionisch

3.4

Atlas G-922

Propylenglykolmonostearat

Nichtionisch

3.4

"Rein"

Propylenglykolmonostearat

Nichtionisch

3.4

Atlas G-2158

Propylenglykolmonostearat

Nichtionisch

3.4

Emcol PS-50

Propylenglykol-Fettsäureester

Nichtionisch

3.4

Emcol EL-50

Ethylenglykol-Fettsäureester

Nichtionisch

3.6

Emcol PP-50

Propylenglykol-Fettsäureester

Nichtionisch

3.7

Arlacel C

Sorbitan-Sesquioleat, wasserfrei

Nichtionisch

3.7

Arlacel 83

Sorbitan-Sesquioleat, wasserfrei

Nichtionisch

3.7

AtlasG-2859

Polyoxyethylen-Sorbitan-4.5-Oleat

Nichtionisch

3.7

Atmul 67

Glycerinmonostearat

Nichtionisch

3.8

Atmul 84

Glycerinmonostearat

Nichtionisch

3.8

Tegin 515

Glycerinmonostearat

Nichtionisch

3.8

Aldo 33

Glycerinmonostearat

Nichtionisch

3.8

"Rein"

Glycerinmonostearat

Nichtionisch

3.8

Ohlan

Hydroxyliertes Lanolin

Nichtionisch

4

AriasG-1727

Polyoxyethylen-Sorbitol-Bienenwachsderivat

Nichtionisch

4

Emcol PM-50

Propylenglykol-Fettsäureester

Nichtionisch

4.1

Spanne 80

Sorbitan-Monooleat

Nichtionisch

4.3

Arlacel 80

Sorbitan-Monooleat

Nichtionisch

4.3

Atlas G-917

Propylenglykolmonolaurat

Nichtionisch

4.5

AtlasG-385l

Propylenglykolmonolaurat

Nichtionisch

4.5

EmcolPL-50

Propylenglykol-Fettsäureester

Nichtionisch

4.5

Spanne 60

Sorbitanmonostearat

Nichtionisch

4.7

Arlacel 60

Sorbitanmonostearat

Nichtionisch

4.7

AtlasG-2139

Diethylenglykolmonooleat

Nichtionisch

4.7

Emcol DO-50

Diethylenglykol-Fettsäureester

Nichtionisch

4.7

AtlasG-2146

Diethylenglykolmonostearat

Nichtionisch

4.7

Emcol DS-50

Diethylenglykol-Fettsäureester

Nichtionisch

4.7

Ameroxol OE-2

Polyoxyethylen (2EO) oleylether

Nichtionisch

5

AtlasG-1702

Polyoxyethylen-Sorbitol-Bienenwachsderivat

Nichtionisch

5

Emcol DP-50

Diethylenglykol-Fettsäureester

Nichtionisch

5.1

Aldo 28

Glycerinmonostearat

Nichtionisch

5.5

Tegin

Glycerinmonostearat

Nichtionisch

5.5

Emcol DM-50

Diethylenglykol-Fettsäureester

Nichtionisch

5.6

Glucat-SS

Methylglucosid-Sesquistearat-Kasein

Nichtionisch

6

AtlasG-1725

Polyoxyethylen-Sorbitol-Bienenwachsderivat

Nichtionisch

6

AtlasG-2124

Diethylenglykolmonolaurat

Nichtionisch

6.1

Emcol DL-50

Diethylenglykol-Fettsäureester

Nichtionisch

6.1

Glaurin

Diethylenglykolmonolaurat

Nichtionisch

6.5

Spanne 40

Sorbitanmonopalmitat

Nichtionisch

6.7

Arlacel 40

Sorbitanmonopalmitat

Nichtionisch

6.7

AtlasG-2242

Polyoxyethylendioleat

Nichtionisch

7.5

AtlasG-2147

Tetraethylenglykolmonostearat

Nichtionisch

7.7

AtlasG-2140

Tetraethylenglykolmonooleat

Nichtionisch

7.7

AtlasG-2800

Polyoxypropylen-Mannitoldioleat

Nichtionisch

8

Atlas G-1493

Polyoxyethylen-Sorbitan-Lanolin-Ölsäure-Derivat

Nichtionisch

8

Atlas G-1425

Polyoxyethylen-Sorbitol-Lanolin-Derivat

Nichtionisch

8

Atlas G-3608

Polyoxypropylenstearat

Nichtionisch

8

Solulan 5

Polyoxyethylen (5EO) Lanolinether

Nichtionisch

8

Spanne 20

Sorbitan-Laurat

Nichtionisch

8.6

Arlacel 20

Sorbitan-Laurat

Nichtionisch

8.6

Emulphor VN-430

Polyoxyethylenfettsäure

Nichtionisch

8.6

Atbs G-2111

Polyoxyethylen-Oxypropylen-Oleat

Nichtionisch

9

Atlas G-1734

Polyoxyethylen-Sorbitol-Bienenwachsderivat

Nichtionisch

9

Atlas G-2125

Tetraethylenglykolmonolaurat

Nichtionisch

9.4

Brij 30

Polyoxyethylen-Lauryl-Ether

Nichtionisch

9.5

Tween 61

Polyoxyethylen (4EO) Sorbitanmonostearat wasserfrei

Nichtionisch

9.6

Atlas G-2154

Hexaethylenglykolmonostearat

Nichtionisch

9.6

Splulan PB-5

Polyoxypropylen (5PO) Lanolinether

Nichtionisch

10

Tween 81

Polyoxyethylen(5EO)sorbitanmonooleat

Nichtionisch

10

Atlas G-1218

Polyoxyethylen-Ester von gemischten Fettsäuren und Harzsäuren

Nichtionisch

10.2

Atlas G-3806

Polyoxyethylen-Cetyl-Ether

Nichtionisch

10.3

Tween 65

Polyoxyethylen (20EO) Sorbitantristearat, wasserfrei

Nichtionisch

10.5

Atlas G-3705

Polyoxyethylen-Lauryl-Ether

Nichtionisch

10.8

Tween 85

Polyoxyethylen (20EO) Sorbitantrioleat wasserfrei

Nichtionisch

11

Atlas G-2116

Polyoxyethylen-Oxypropylen-Oleat

Nichtionisch

11

Atlas G-1790

Polyoxyethylen-Lanolin-Derivat

Nichtionisch

11

Atlas G-2142

Polyoxyethylenmonooleat

Nichtionisch

11.1

Myrj 45

Polyoxyethylenmonostearat

nichtionisch

11.1

Atlas G-2141

Polyoxyethylenmonooleat

Nichtionisch

11.4

P.E.G.400 Monooleat

Polyoxyethylenmonooleat

Nichtionisch

11.4

Atlas G-2076

Polyoxyethylenmonopalmitat

Nichtionisch

11.6

S-541

Polyoxyethylenmonostearat

Nichtionisch

11.6

P.E.G.400 Monostearat

Polyoxyethylenmonostearat

Nichtionisch

11.6

Atlas G-3300

Alkarylsulfonat

Anionisch

11.7

–

Triethanolamin-Oleat

anionisch

12

Ameroxl OE-10

Polyoxyethylen (10EO) oleylether

Nichtionisch

12

Atlas G-2127

Polyoxyethylenmonolaurat

Nichtionisch

12.8

Igepal CA-630

Polyoxyethylenalkylphenol

Nichtionisch

12.8

Solulan 98

Polyoxyethylen (10EO) acetyliertes Lanolin-Derivat

Nichtionisch

13

Atlas G-1431

Polyoxyethylen-Sorbitol-Lanolin-Derivat

Nichtionisch

13

Atlas G-1690

Polyoxyethylenalkylarylether

Nichtionisch

13

S-307

Polyoxyethylenmonolaurat

Nichtionisch

13.1

P.E.G 400 Monolurat

Polyoxyethylenmonolaurat

Nicht-ionisch

13.1

Atlas G-2133

Polyoxyethylen-Lauryl-Ether

Nichtionisch

13.1

Atlas G-1794

Polyoxyethylen-Rizinusöl

Nichtionisch

13.3

Emulphor EL-719

Polyoxyethylen-Pflanzenöl

Nichtionisch

13.3

Tween 21

Polyoxyethylen (4EO) Sorbitanmonolaurat wasserfrei

Nichtionisch

13.3

Renex 20

Polyoxyethylen-Ester mit Fettsäuren und Harzsäuren

Nichtionisch

13.5

Atlas G-1441

Polyoxyethylen-Sorbitol-Lanolin-Derivat

Nichtionisch

14

Solulan C-24

Polyoxyethylen-(24EO)-Cholesterinether

Nichtionisch

14 Solulan PB-20

Solulan PB-20

Polyoxypropylen(20PO)-Lanolin-Ether

Nichtionisch

14

NP10

TX10

Nicht-ionisch

14.5

Atlas G-7596j

Polyoxyethylen-Sorbitanmonolaurat wasserfrei

Nichtionisch

14.9

Tween 60

Polyoxyethylen (20EO) Sorbitanmonostearat wasserfrei

Nichtionisch

14.9

Ameroxol OE-20

Polyoxyethylen (20EO) oleylether

Nichtionisch

15

Glucamat SSE-20

Polyoxyethylen(20EO)methylglucosid-Sesquioleat

Nichtionisch

15 Glucamat

Solulan 16

Polyoxyethylen(16EO)-Lanolin-Ether

Nichtionisch

15

Solulan 25

Polyoxyethylen(25EO)-Lanolin-Ether

Nichtionisch

15

Solulan 97

Polyoxyethylen (9EO) acetyliertes Lanolin-Derivat

Nichtionisch

15

Tween 80

Polyoxyethylen (20EO) Sorbitan Monooleat wasserfrei

Nichtionisch

15

Myrj 49

Polyoxyethylenmonostearat

Nichtionisch

15

Altlas G-2144

Polyoxyethylenmonooleat

Nichtionisch

15.1

Atlas G-3915

Polyoxyethylenoleyläther

Nichtionisch

15.3

Atlas G-3720

Polyoxyethylen-Octadecanol

Nichtionisch

15.3

Atlas G-3920

Polyoxyethylen-Oleyl-Alkohol

Nichtionisch

15.4

Emulphor ON-870

Polyoxyethylen-Fettalkohol

Nichtionisch

15.4

Atlas G-2079

Polyethylenglykol-Monopalmitat

Nichtionisch

15.5

Tween 40

Polyethylenoxid (20EO) Sorbitanmonopalmitat wasserfrei

Nichtionisch

15.6

Atlas G-3820

Polyoxyethylen-Cetyl-Alkohol

Nichtionisch

15.7

Atlas G-2162

Polyoxyethylen-Oxypropylenstearat

Nichtionisch

15.7

Atlas G-1741

Polyoxyethylen-Sorbitol-Lanolin-Derivat

Nichtionisch

16

Myrj 51

Polyoxyethylenmonostearat

Nichtionisch

16

Atlas G-7596P

Polyoxyethylen wasserfreies Sorbitanmonolaurat

Nichtionisch

16.3

Atlas G-2129

Polyoxyethylenmonolaurat

Nichtionisch

16.3

Atlas G-3930

Polyoxyethylenoleyläther

Nichtionisch

16.6

Tween 20

Polyoxyethylen (20EO) Sorbitanmonolaurat wasserfrei

Nichtionisch

16.7

Brij 35

Polyoxyethylen-Lauryl-Ether

Nichtionisch

16.9

Myrj 52

Polyoxyethylenmonostearat

Nichtionisch

16.9

Myrj 53

Polyoxyethylenmonostearat

Nichtionisch

17.9

-Natriumoleat

Natriumoleat

Anionisch

18

Atlas G-2159

Polyoxyethylen-Monostearat

Nichtionisch

18.8

-Kaliumoleat

Kaliumoleat

Anionisch

20

Atlas G-263

Natrium-N-hexadecyl-N-ethylmorpholinoethylsulfat

Kationisch

25-30

Texapon K-12

Reines Natriumlaurylsulfat

Anionisch

40

HLB-Wert und Auswahl des optimalen Emulgators[1]

Jeder Emulgator hat einen bestimmten HLB-Wert, und es ist oft schwierig für einen einzelnen Emulgator, die Emulgieranforderungen eines Mehrkomponentensystems zu erfüllen. In der Regel werden verschiedene Emulgatoren mit unterschiedlichen HLB-Werten gemischt, um einen Hybrid-Emulgator zu bilden, der nicht nur die Anforderungen komplexer Systeme erfüllen, sondern auch die Emulgierwirkung erheblich verbessern kann. Um ein Öl-Wasser-System zu emulgieren, können die folgenden Schritte unternommen werden, um den besten Emulgator auszuwählen.

I. Bestimmung des optimalen HLB-Wertes für ein Öl-Wasser-System

Wählen Sie ein Paar von Emulgatoren mit großen Unterschieden in den HLB-Werten, z. B. Span-60 (HLB = 4,3) und Tween-80 (HLB = 15), formuliert in einer Reihe von gemischten Emulgatoren mit verschiedenen HLB-Werten in verschiedenen Anteilen, und verwenden Sie dann diese Reihe von gemischten Emulgatoren, um eine Reihe von Emulsionen aus einem bestimmten Öl-Wasser-System zu machen. Die Emulgiereffizienz jeder Emulsion (kann durch die Stabilitätszeit der Emulsion dargestellt werden, kann auch durch andere stabile Eigenschaften dargestellt werden), und die berechnete HLB des gemischten Emulgators, Diagramm, eine glockenförmige Kurve, und die Kurve mit der höchsten Spitze des entsprechenden HLB-Wertes, der das angegebene System des erforderlichen HLB-Wertes emulgiert.

Natürlich kann der beste HLB-Wert durch die Verwendung eines gemischten Emulgators erzielt werden, aber dieser Emulgator ist möglicherweise nicht der effizienteste. Die Effizienz eines Emulgators bedeutet, dass die Emulgatorkonzentration, die zur Stabilisierung einer bestimmten Emulsion erforderlich ist, die niedrigste und billigste ist. Ein Emulgator, der teuer ist, aber eine viel niedrigere Konzentration erfordert, kann auch effizienter sein als ein Emulgator, der billiger und konzentrierter ist.

II. Bestimmung des Emulgators

Unter der Voraussetzung, dass der erforderliche HLB-Wert des ausgewählten Emulgatorsystems erhalten bleibt, werden mehrere Emulgatorpaare ausgewählt und so gemischt, dass der HLB-Wert jedes gemischten Emulgators dem nach der obigen Methode ermittelten Wert entspricht. Das spezifizierte System wird mit diesen Emulgatoren emulgiert, die Stabilität wird gemessen und die Emulgiereffizienz wird verglichen, bis das effizienteste Emulgatorpaar gefunden ist.

Es sei darauf hingewiesen, dass die Konzentration der Emulgatoren hier nicht erwähnt wird, was jedoch keinen Einfluss auf diese Auswahlmethode hat, da der für die Herstellung einer stabilen Emulsion erforderliche HLB-Wert nur wenig mit der Konzentration der Emulgatoren zu tun hat. Erst im Bereich der Emulsionsinstabilität, wenn die Emulgatorkonzentration sehr niedrig ist oder die Konzentration der inneren Phase zu hoch ist, wird diese Methode beeinträchtigt [2].

Bei der Auswahl eines Emulgators nach der HLB-Methode sollte nicht nur der optimale HLB-Wert, sondern auch die Affinität des Emulgators zur dispergierten Phase und zum Dispersionsmedium berücksichtigt werden. Ein idealer Emulgator sollte nicht nur eine starke Affinität zur Ölphase, sondern auch eine starke Affinität zur wässrigen Phase haben.

Durch Mischen eines Emulgators mit einem kleinen HLB-Wert mit einem Emulgator mit einem großen HLB-Wert entsteht ein gemischter Film mit einer starken Affinität sowohl für die Ölphase als auch für die Wasserphase, der beide Anforderungen gleichzeitig erfüllen kann. Daher ist die Verwendung von gemischten Emulgatoren effektiver als die Verwendung eines einzelnen Emulgators.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die Methode zur Bestimmung der Emulgatorformel, die für die Emulgierung eines bestimmten Systems erforderlich ist, darin besteht, ein Emulgatorpaar willkürlich auszuwählen, das Mischungsverhältnis innerhalb eines bestimmten Bereichs zu ändern und dann die Arten und Verhältnisse der zusammengesetzten Emulgatoren zu ändern, um den höchsten HLB-Wert zu erhalten, wobei jedoch der erforderliche HLB-Wert beibehalten werden muss, bis die höchste Effizienz des zusammengesetzten Emulgators gefunden ist.

Bei der Herstellung von stabilisierten Emulsionen ist die Auswahl des am besten geeigneten Emulgators zur Erzielung des besten Emulgiereffekts von zentraler Bedeutung. Es gibt keine perfekte Theorie für die Auswahl von Emulgatoren.

Der HLB-Wert von Tensiden ist von großer Bedeutung für die Auswahl von Emulgatoren und die Bestimmung der Dosierung von zusammengesetzten Emulgatoren, und sein Vorteil zeigt sich vor allem in seiner Additivität, die einfach berechnet werden kann; das Problem ist, dass andere Faktoren beim HLB-Wert nicht berücksichtigt werden, vor allem der Einfluss der Temperatur, der in den letzten Jahren bei den nichtionischen Emulgatoren mit hoher Dosierung besonders deutlich wird.

Außerdem kann der HLB-Wert nur grob die Art der zu bildenden Emulsion vorhersagen und nicht die Emulgatorkonzentration zum Zeitpunkt der optimalen Emulgierung und auch nicht die Stabilität der resultierenden Emulsion. Daher ist die Anwendung des HLB-Werts zur Auswahl von Emulgatoren eine effektivere Methode, die jedoch auch gewisse Einschränkungen aufweist und in Kombination mit anderen Methoden in der Praxis angewandt werden muss.