Bizonyos körülmények között két nem keverhető folyadék, az egyik részecskékkel (cseppek vagy folyadékkristályok) diszpergált a másikban a rendszer kialakulása az úgynevezett emulzió. Az emulziókat széles körben használják az ipari és mezőgazdasági termelésben, a mindennapi életben és az élettani jelenségekben. Emulzió termodinamikailag instabil rendszer, annak érdekében, hogy végezzen emulgeálás és kap egy bizonyos stabilitást az emulzió, hogy adjunk egy harmadik anyag, amely képes csökkenteni a határfelületi energia "ez az anyag az úgynevezett emulgeálószer.

Az emulgeálószer az emulzió stabilitásának kulcsa, többnyire különböző típusú felületaktív anyagok. Azonban nem minden felületaktív anyag alkalmas emulgeálószerként, így az emulgeálószerek kiválasztása az emulziók készítése során kulcskérdéssé válik.

A vízben diszpergált olaj vagy olajban diszpergált víz különböző tulajdonságai szerint az emulgeálószerek nagyjából víz az olajban (W/O) típusú és olaj a vízben (O/W) típusú emulgeálószerekre oszthatók, és az emulgeálás stabilitását elsősorban az emulgeálószerek molekuláiban lévő hidrofil és lipofil csoportok egyensúlya határozza meg. Ezt az egyensúlyt általában HLB-értékkel fejezik ki. Ez az érték általában 1~20, minél közelebb van az 1-hez, annál lipofilabb, minél közelebb van a 20-hoz, annál hidrofilebb.

Az élelmiszer-emulgeálószerek szerepe elsősorban három szempont szerint oszlik meg: ① csökkenti az olaj - víz határfelületi feszültséget, elősegíti az emulgeálódást, az olaj - víz - emulgeálószer határfelületen fázisegyensúlyt képez, stabilizálja az emulgeálószereket; ② kölcsönhatás a keményítővel és fehérjével és más összetevőkkel az élelmiszer szerkezetének és reológiai tulajdonságainak javítása érdekében; ③ javítja a zsírolaj kristályosodását.

Az általánosan használt emulgeálószerek HLB-értékének összefoglalása

Kereskedelmi név

Kínai név

Típus

HLB

—

Olajsav

Anion

1

Span 85

Szorbitántrioleát, vízmentes

Nemionos

1.8

Arlacel 85

Szorbitán-trioleát

Nemionos

1.8

Atlas G-1706

Polioxietilén-szorbitol méhviasz-származék

Nemionos

2

Span 65

Szorbitán-trisztearát, vízmentes

Nemionos

2.1

Arlacel 65

Szorbitán-trisztearát

Nemionos

2.1

Atlas G-1050

Polioxietilén-szorbitán-hexasztearát

Nemionos

2.6

Emcol EO-50

Etilén-glikol zsírsavészter

Nemionos

2.7

Emcol ES-50

Etilénglikol zsírsavészter

Nemionos

2.7

Atlas G-1704

Polioxietilén-szorbitol méhviasz-származék

Nemionos

3

Emcol PO-50

Propilénglikol zsírsavészter

Nemionos

3.4

Atlas G-922

propilénglikol-monosztearát

Nemionos

3.4

"Tiszta"

propilénglikol-monosztearát

Nemionos

3.4

Atlas G-2158

propilénglikol-monosztearát

Nemionos

3.4

Emcol PS-50

propilénglikol zsírsavészter

Nemionos

3.4

Emcol EL-50

Etilénglikol zsírsavészter

Nemionos

3.6

Emcol PP-50

Propilénglikol zsírsavészter

Nemionos

3.7

Arlacel C

Szorbitán-szeszkvioleát, vízmentes

Nemionos

3.7

Arlacel 83

Szorbitán-szeszkvioleát, vízmentes

Nemionos

3.7

AtlasG-2859

Polioxi-etilén-szorbitán 4,5 oleát

Nemionos

3.7

Atmul 67

Glicerin-monosztearát

Nemionos

3.8

Atmul 84

Glicerin-monosztearát

Nemionos

3.8

Tegin 515

Glicerin-monosztearát

Nemionos

3.8

Aldo 33

Glicerin-monosztearát

Nemionos

3.8

"Tiszta"

Glicerin-monosztearát

Nemionos

3.8

Ohlan

Hidroxilált lanolin

Nemionos

4

AriasG-1727

Polioxietilén-szorbitol méhviasz-származék

Nemionos

4

Emcol PM-50

Propilénglikol zsírsavészter

Nemionos

4.1

Span 80

Szorbitán-monooleát

Nemionos

4.3

Arlacel 80

Szorbitán-monooleát

Nemionos

4.3

Atlas G-917

propilénglikol-monolaurát

Nemionos

4.5

AtlasG-385l

propilénglikol-monolaurát

Nemionos

4.5

EmcolPL-50

propilénglikol zsírsavészter

Nemionos

4.5

Span 60

Szorbitán-monosztearát

Nemionos

4.7

Arlacel 60

Szorbitán-monosztearát

Nemionos

4.7

AtlasG-2139

Dietilénglikol-monooleát

Nemionos

4.7

Emcol DO-50

Dietilénglikol zsírsavészter

Nemionos

4.7

AtlasG-2146

Dietilénglikol-monosztearát

Nemionos

4.7

Emcol DS-50

Dietilénglikol zsírsavészter

Nemionos

4.7

Ameroxol OE-2

Polioxietilén (2EO) oleiléter

Nemionos

5

AtlasG-1702

Polioxietilén-szorbitol méhviasz-származék

Nemionos

5

Emcol DP-50

Dietilénglikol zsírsavészter

Nemionos

5.1

Aldo 28

Glicerin-monosztearát

Nemionos

5.5

Tegin

Glicerin-monosztearát

Nemionos

5.5

Emcol DM-50

Dietilénglikol zsírsavészter

Nemionos

5.6

Glucate-SS

Metil-glükozid szeszkvisztearát kazein

Nemionos

6

AtlasG-1725

Polioxietilén-szorbitol méhviasz-származék

Nemionos

6

AtlasG-2124

Dietilénglikol-monolaurát

Nemionos

6.1

Emcol DL-50

Dietilénglikol zsírsavészter

Nemionos

6.1

Glaurin

Dietilénglikol-monolaurát

Nemionos

6.5

Span 40

Szorbitán-monopalmitát

Nemionos

6.7

Arlacel 40

Szorbitán-monopalmitát

Nemionos

6.7

AtlasG-2242

Polioxi-etilén-dioleát

Nemionos

7.5

AtlasG-2147

Tetraetilén-glikol-monosztearát

Nemionos

7.7

AtlasG-2140

Tetraetilén-glikol-monooleát

Nemionos

7.7

AtlasG-2800

Polioxipropilén-mannitol-dioleát

Nemionos

8

Atlas G-1493

Polioxietilén-szorbitán-lanolin-olajsav-származék

Nemionos

8

Atlas G-1425

Polioxietilén-szorbitol-lanolin származék

Nemionos

8

Atlas G-3608

Polioxipropilén-sztearát

Nemionos

8

Solulan 5

Polioxietilén (5EO) lanolinéter

Nemionos

8

Span 20

Szorbitán-laurát

Nemionos

8.6

Arlacel 20

Szorbitán-laurát

Nemionos

8.6

Emulphor VN-430

Polioxi-etilén zsírsav

Nemionos

8.6

Atbs G-2111

Polioxietilén-oxipropilén-oleát

Nemionos

9

Atlas G-1734

Polioxietilén-szorbitol méhviasz-származék

Nemionos

9

Atlas G-2125

Tetraetilén-glikol-monolaurát

Nemionos

9.4

Brij 30

Polioxietilén-lauril-éter

Nemionos

9.5

Tween 61

Polioxietilén (4EO) szorbitán-monosztearát vízmentes

Nemionos

9.6

Atlas G-2154

Hexaetilén-glikol-monosztearát

Nemionos

9.6

Splulan PB-5

Polioxipropilén (5PO) lanolinéter

Nemionos

10

Tween 81

Polioxietilén(5EO) szorbitán-monooleát

Nemionos

10

Atlas G-1218

Vegyes zsírsavak és gyantasavak polioxietilén észterei

Nemionos

10.2

Atlas G-3806

Polioxietilén cetiléter

Nemionos

10.3

Tween 65

Polioxietilén (20EO) szorbitán-trisztearát vízmentes

Nemionos

10.5

Atlas G-3705

Polioxietilén-lauril-éter

Nemionos

10.8

Tween 85

Polioxietilén (20EO) szorbitán-trioleát vízmentes

Nemionos

11

Atlas G-2116

Polioxietilén-oxipropilén-oleát

Nemionos

11

Atlas G-1790

Polioxi-etilén lanolin-származék

Nemionos

11

Atlas G-2142

Polioxietilén-monooleát

Nemionos

11.1

Myrj 45

Polioxietilén-monosztearát

nemionos

11.1

Atlas G-2141

Polioxietilén-monooleát

Nemionos

11.4

P.E.G.400 monooleát

Polioxietilén-monooleát

Nemionos

11.4

Atlas G-2076

Polioxietilén-monopalmitát

Nemionos

11.6

S-541

Polioxietilén-monosztearát

Nemionos

11.6

P.E.G.400 monosztearát

Polioxietilén-monosztearát

Nemionos

11.6

Atlas G-3300

Alkaryl-szulfonát

Anionos

11.7

–

Trietanolamin-oleát

anionos

12

Ameroxl OE-10

Polioxi-etilén (10EO) oleil-éter

Nemionos

12

Atlas G-2127

Polioxietilén-monolaurát

Nemionos

12.8

Igepal CA-630

Polioxietilén-alkil-fenol

Nemionos

12.8

Solulan 98

Polioxietilén (10EO) acetilált lanolinszármazék

Nemionos

13

Atlas G-1431

Polioxietilén-szorbitol-lanolin származék

Nemionos

13

Atlas G-1690

Polioxietilén-alkil-aril-éter

Nemionos

13

S-307

Polioxietilén-monolaurát

Nemionos

13.1

P.E.G 400 monolurát

Polioxietilén-monolaurát

Nem ionos

13.1

Atlas G-2133

Polioxietilén-lauril-éter

Nemionos

13.1

Atlas G-1794

Polioxietilén ricinusolaj

Nemionos

13.3

Emulphor EL-719

Polioxi-etilén növényi olaj

Nemionos

13.3

Tween 21

Polioxietilén (4EO) szorbitán-monolaurát vízmentes

Nemionos

13.3

Renex 20

Zsírsavakat és gyantasavakat tartalmazó polioxietilén-észter

Nemionos

13.5

Atlas G-1441

Polioxietilén-szorbitol-lanolin származék

Nemionos

14

Solulan C-24

Polioxietilén (24EO) koleszteril-éter

Nemionos

14 Solulan PB-20

Solulan PB-20

Polioxipropilén(20PO) lanolinéter

Nemionos

14

NP10

TX10

Nem ionos

14.5

Atlas G-7596j

Polioxi-etilén-szorbitán-monolaurát vízmentes

Nemionos

14.9

Tween 60

Polioxietilén (20EO) szorbitán-monosztearát vízmentes

Nemionos

14.9

Ameroxol OE-20

Polioxi-etilén (20EO) oleil-éter

Nemionos

15

Glükamát SSE-20

Polioxietilén(20EO)metilglükozid-szeszkvioleát

Nemionos

15 Glükamát

Solulan 16

Polioxi-etilén(16EO)-lanolinéter

Nemionos

15

Solulan 25

Polioxi-etilén(25EO)-lanolinéter

Nemionos

15

Solulan 97

Polioxietilén (9EO) acetilált lanolinszármazék

Nemionos

15

Tween 80

Polioxietilén (20EO) szorbitán-monooleát vízmentes

Nemionos

15

Myrj 49

Polioxietilén-monosztearát

Nemionos

15

Altlas G-2144

Polioxietilén-monooleát

Nemionos

15.1

Atlas G-3915

Polioxietilén-oleiléter

Nemionos

15.3

Atlas G-3720

Polioxietilén-oktadecanol

Nemionos

15.3

Atlas G-3920

Polioxietilén-oleilalkohol

Nemionos

15.4

Emulphor ON-870

Polioxi-etilén zsíralkohol

Nemionos

15.4

Atlas G-2079

Polietilén-glikol-monopalmitát

Nemionos

15.5

Tween 40

Polietilén-oxid (20EO) szorbitán-monopalmitát vízmentes

Nemionos

15.6

Atlas G-3820

Polioxietilén cetil-alkohol

Nemionos

15.7

Atlas G-2162

Polioxietilén-oxipropilén-sztearát

Nemionos

15.7

Atlas G-1741

Polioxietilén-szorbitol-lanolin származék

Nemionos

16

Myrj 51

Polioxietilén-monosztearát

Nemionos

16

Atlas G-7596P

Polioxietilén vízmentes szorbitán-monolaurát

Nemionos

16.3

Atlas G-2129

Polioxietilén-monolaurát

Nemionos

16.3

Atlas G-3930

Polioxietilén-oleiléter

Nemionos

16.6

Tween 20

Polioxietilén (20EO) szorbitán-monolaurát vízmentes

Nemionos

16.7

Brij 35

Polioxietilén-lauril-éter

Nemionos

16.9

Myrj 52

Polioxietilén-monosztearát

Nemionos

16.9

Myrj 53

Polioxietilén-monosztearát

Nemionos

17.9

-Nátrium-oleát

Nátrium-oleát

Anionos

18

Atlas G-2159

Polioxietilén-monosztearát

Nemionos

18.8

-kálium-oleát

Kálium-oleát

Anionos

20

Atlas G-263

Nátrium-N-hexadecil-N-etil-morfolinoetil-szulfát

Kationos

25-30

Texapon K-12

Tiszta nátrium-lauril-szulfát

Anionos

40

HLB-érték és az optimális emulgeálószer kiválasztása[1]

Minden emulgeálószer sajátos HLB-értékkel rendelkezik, és gyakran nehéz egyetlen emulgeálószerrel teljesíteni egy többkomponensű rendszer emulgeálási követelményeit. Általában különböző HLB-értékű emulgeátorokat kevernek össze hibrid emulgeálószerré, amely nemcsak az összetett rendszerek követelményeinek felel meg, hanem az emulgeáló hatást is jelentősen javítja. Egy olaj-víz rendszer emulgeálásához a következő lépésekkel lehet kiválasztani a legjobb emulgeálószert.

I. Az optimális HLB-érték meghatározása olaj-víz rendszerben

Válasszon ki egy olyan emulgeálószerpárt, amelynek HLB-értékei nagyban különböznek, például Span-60 (HLB = 4,3) és Tween-80 (HLB = 15), és állítsa össze különböző arányú, különböző HLB-értékű emulgeálószerek sorozatává, majd használja ezt a vegyes emulgeálószerek sorozatát egy meghatározott olaj-víz rendszerből egy sor emulzió előállítására. Az egyes emulziók emulgeálási hatékonysága (az emulzió stabilitási ideje által ábrázolható, más stabil tulajdonságokkal is ábrázolható), és a kevert emulgeálószer számított HLB-értéke, grafikon, harang alakú görbe, és a megfelelő HLB-érték legmagasabb csúcsával rendelkező görbe, amely emulgeálja a megadott rendszer meghatározott HLB-értékét.

Nyilvánvaló, hogy a legmegfelelőbb HLB-értéket vegyes emulgeálószerrel lehet elérni, de ez az emulgeálószer nem biztos, hogy a legjobb hatékonyságú. Egy emulgeálószer hatékonysága azt jelenti, hogy az adott emulzió stabilizálásához szükséges emulgeálószer koncentrációja a legalacsonyabb és legolcsóbb. A drága, de sokkal kisebb koncentrációt igénylő emulgeálószer is lehet hatékonyabb, mint az olcsóbb és koncentráltabb emulgeálószer.

II. Az emulgeálószer meghatározása

A kiválasztott emulgeáló rendszer kívánt HLB-értékének fenntartása alapján több emulgeálószerpárt választanak ki és kevernek össze úgy, hogy az egyes kevert emulgeálószerek HLB-értéke a fenti módszerrel meghatározott érték legyen. A megadott rendszert ezekkel az emulgeálószerekkel emulgeálják, mérik a stabilitást, és összehasonlítják az emulgeálás hatékonyságát, amíg meg nem találják a leghatékonyabb emulgeálószerpárt.

Érdemes megjegyezni, hogy az emulgeálószerek koncentrációját itt nem említik, de ez nem befolyásolja ezt a kiválasztási módszert, mivel a stabil emulzió előállításához szükséges HLB-értéknek kevés köze van az emulgeálószerek koncentrációjához. Ez a módszer az emulzió instabilitásának azon régiójára van hatással, amikor az emulgeálószer koncentrációja nagyon alacsony vagy a belső fázis koncentrációja túl magas [2].

Az emulgeálószer HLB-módszerrel történő kiválasztásakor nemcsak az optimális HLB-értéket kell figyelembe venni, hanem az emulgeálószer diszpergált fázishoz és a diszpergáló közeghez való affinitását is. Az ideális emulgeálószer nemcsak az olajfázissal, hanem a vizes fázissal is erős affinitással kell, hogy rendelkezzen.

Egy kis HLB-értékű emulgeálószer és egy nagy HLB-értékű emulgeálószer keverésével olyan kevert film jön létre, amely mind az olajfázis, mind a vízfázis iránt erős affinitással rendelkezik, és amely mindkét követelményt egyszerre képes kielégíteni. Ezért a kevert emulgeálószerek használata hatékonyabb, mint az egyetlen emulgeálószer használata.

Összefoglalva, egy meghatározott rendszer emulgeálásához szükséges emulgeálószer-képlet meghatározásának módszere az, hogy önkényesen kiválasztunk egy emulgeálószer-párt, megváltoztatjuk a keverési arányt egy bizonyos tartományon belül, majd megváltoztatjuk a vegyület emulgeálószerek típusát és arányát a legmagasabb HLB-érték elérése érdekében, de még mindig fenn kell tartani a szükséges HLB-értéket, amíg a vegyület emulgeálószer legmagasabb hatékonyságát meg nem találjuk.

A stabilizált emulziók előállítása során a legjobb emulgeáló hatás elérése érdekében a legmegfelelőbb emulgeálószer kiválasztása a kulcskérdés. Az emulgeálószerek kiválasztására nincs tökéletes elmélet.

A felületaktív anyagok HLB-értéke nagy értéket képvisel az emulgeálószerek kiválasztásában és a vegyes emulgeálószerek adagolásának meghatározásában, és előnye főként az additivitásában tükröződik, amely egyszerűen kiszámítható; a probléma az, hogy más tényezőket nem vesznek figyelembe a HLB-értékre, különösen a hőmérséklet hatását, amely különösen az utóbbi években nagy dózisú nemionos emulgeálószereknél kiemelkedő.

Ezenkívül a HLB-érték csak nagyjából tudja megjósolni a kialakítandó emulzió típusát, és nem tudja megadni az emulgeálószer koncentrációját az optimális emulgeálás időpontjában, és nem tudja megjósolni a keletkező emulzió stabilitását sem. Ezért a HLB-érték alkalmazása az emulgeálószerek kiválasztására hatékonyabb módszer, de ennek is vannak bizonyos korlátai, és a gyakorlati alkalmazásokban más módszerekkel kombinálva kell alkalmazni.