Belirli koşullar altında, birbirine karışmayan iki sıvıdan, biri içinde dağılmış parçacıklar (damlacıklar veya sıvı kristaller) bulunan diğerinin oluşturduğu sisteme emülsiyon denir. Emülsiyonlar endüstriyel ve tarımsal üretimde, günlük hayatta ve fizyolojik olaylarda yaygın olarak kullanılmaktadır. Emülsiyon termodinamik olarak kararsız bir sistemdir, emülsifikasyonu gerçekleştirmek ve emülsiyonun belirli bir kararlılığını elde etmek için, arayüzey enerjisini azaltabilecek üçüncü bir madde eklemek gerekir' bu maddeye emülgatör denir.

Emülgatör, çoğunlukla çeşitli yüzey aktif madde türleri olmak üzere emülsiyonun stabilitesinin anahtarıdır. Bununla birlikte, tüm yüzey aktif maddeler emülgatör olarak uygun değildir, bu nedenle emülsiyonların hazırlanmasında emülgatörlerin nasıl seçileceği önemli bir konu haline gelir.

Suda dağılmış yağın veya yağda dağılmış suyun farklı özelliklerine göre, emülgatörler kabaca yağ içinde su (W/O) tipi ve su içinde yağ (O/W) tipi olarak ikiye ayrılır ve emülsifikasyonun kararlılığı esas olarak emülgatör moleküllerindeki hidrofilik ve lipofilik grupların dengesi tarafından belirlenir. Bu denge genellikle HLB değeri olarak ifade edilir. Bu değer genellikle 1~20'dir, 1'e ne kadar yakınsa o kadar lipofilik, 20'ye ne kadar yakınsa o kadar hidrofiliktir.

Gıda emülgatörlerinin rolü temel olarak üç yöne ayrılır: ① yağ - su ara yüzey gerilimini azaltmak, emülsifikasyonu teşvik etmek, yağ - su - emülgatör arayüzünde bir faz dengesi oluşturmak, emülgatörlerin stabilizasyonu; ② gıdanın yapısını ve reolojik özelliklerini iyileştirmek için nişasta ve protein ve diğer bileşenlerle etkileşim; ③ yağın kristalleşmesini iyileştirmek.

Yaygın olarak kullanılan emülgatörlerin HLB değerlerinin özeti

Ticari isim

Çince İsim

Tip

HLB

—

Oleik asit

Anyon

1

Açıklık 85

Sorbitan trioleat, susuz

Noniyonik

1.8

Arlacel 85

Sorbitan trioleat

Noniyonik

1.8

Atlas G-1706

Polioksietilen sorbitol balmumu türevi

Noniyonik

2

Açıklık 65

Sorbitan tristearat, susuz

Noniyonik

2.1

Arlacel 65

Sorbitan tristearat

Noniyonik

2.1

Atlas G-1050

Polioksietilen sorbitan hekzastearat

Noniyonik

2.6

Emcol EO-50

Etilen Glikol Yağ Asidi Ester

Noniyonik

2.7

Emcol ES-50

Etilen glikol yağ asidi esteri

Noniyonik

2.7

Atlas G-1704

Polioksietilen sorbitol balmumu türevi

Noniyonik

3

Emcol PO-50

Propilen glikol yağ asidi esteri

Noniyonik

3.4

Atlas G-922

Propilen glikol monostearat

Noniyonik

3.4

"Saf"

Propilen Glikol Monostearat

Noniyonik

3.4

Atlas G-2158

Propilen Glikol Monostearat

Noniyonik

3.4

Emcol PS-50

Propilen Glikol Yağ Asidi Ester

Noniyonik

3.4

Emcol EL-50

Etilen glikol yağ asidi esteri

Noniyonik

3.6

Emcol PP-50

Propilen glikol yağ asidi esteri

Noniyonik

3.7

Arlacel C

Sorbitan seskioleat, susuz

Noniyonik

3.7

Arlacel 83

Sorbitan seskioleat, susuz

Noniyonik

3.7

AtlasG-2859

Polioksietilen sorbitan 4.5 oleat

Noniyonik

3.7

Atmul 67

Gliserol monostearat

Noniyonik

3.8

Atmul 84

Gliserol monostearat

Noniyonik

3.8

Tegin 515

Gliserol monostearat

Noniyonik

3.8

Aldo 33

Gliserol monostearat

Noniyonik

3.8

"Saf"

Gliserol monostearat

Noniyonik

3.8

Ohlan

Hidroksillenmiş lanolin

Noniyonik

4

AriasG-1727

Polioksietilen sorbitol balmumu türevi

Noniyonik

4

Emcol PM-50

Propilen glikol yağ asidi esteri

Noniyonik

4.1

Açıklık 80

Sorbitan monooleat

Noniyonik

4.3

Arlacel 80

Sorbitan monooleat

Noniyonik

4.3

Atlas G-917

Propilen glikol monolaurat

Noniyonik

4.5

AtlasG-385l

Propilen glikol monolaurat

Noniyonik

4.5

EmcolPL-50

Propilen Glikol Yağ Asidi Ester

Noniyonik

4.5

Açıklık 60

Sorbitan monostearat

Noniyonik

4.7

Arlacel 60

Sorbitan monostearat

Noniyonik

4.7

AtlasG-2139

Dietilen glikol monooleat

Noniyonik

4.7

Emcol DO-50

Dietilen glikol yağ asidi esteri

Noniyonik

4.7

AtlasG-2146

Dietilen glikol monostearat

Noniyonik

4.7

Emcol DS-50

Dietilen glikol yağ asidi esteri

Noniyonik

4.7

Ameroxol OE-2

Polioksietilen (2EO) oleyl eter

Noniyonik

5

AtlasG-1702

Polioksietilen sorbitol balmumu türevi

Noniyonik

5

Emcol DP-50

Dietilen glikol yağ asidi esteri

Noniyonik

5.1

Aldo 28

Gliserol monostearat

Noniyonik

5.5

Tegin

Gliserol monostearat

Noniyonik

5.5

Emcol DM-50

Dietilen glikol yağ asidi esteri

Noniyonik

5.6

Glukat-SS

Metil glukozit seskistearat kazein

Noniyonik

6

AtlasG-1725

Polioksietilen sorbitol balmumu türevi

Noniyonik

6

AtlasG-2124

Dietilen glikol monolaurat

Noniyonik

6.1

Emcol DL-50

Dietilen glikol yağ asidi esteri

Noniyonik

6.1

Glaurin

Dietilen glikol monolaurat

Noniyonik

6.5

Açıklık 40

Sorbitan monopalmitat

Noniyonik

6.7

Arlacel 40

Sorbitan monopalmitat

Noniyonik

6.7

AtlasG-2242

Polioksietilen dioleat

Noniyonik

7.5

AtlasG-2147

Tetraetilen glikol monostearat

Noniyonik

7.7

AtlasG-2140

Tetraetilen glikol monooleat

Noniyonik

7.7

AtlasG-2800

Polioksipropilen mannitol dioleat

Noniyonik

8

Atlas G-1493

Polioksietilen sorbitan lanolin oleik asit türevi

Noniyonik

8

Atlas G-1425

Polioksietilen sorbitol lanolin türevi

Noniyonik

8

Atlas G-3608

Polioksipropilen stearat

Noniyonik

8

Solulan 5

Polioksietilen (5EO) lanolin eter

Noniyonik

8

Span 20

Sorbitan Laurat

Noniyonik

8.6

Arlacel 20

Sorbitan Laurat

Noniyonik

8.6

Emulphor VN-430

Polioksietilen yağ asidi

Noniyonik

8.6

Atbs G-2111

Polioksietilen oksipropilen oleat

Noniyonik

9

Atlas G-1734

Polioksietilen sorbitol balmumu türevi

Noniyonik

9

Atlas G-2125

Tetraetilen glikol monolaurat

Noniyonik

9.4

Brij 30

Polioksietilen Lauril Eter

Noniyonik

9.5

61 Arası

Polioksietilen (4EO) sorbitan monostearat susuz

Noniyonik

9.6

Atlas G-2154

Heksaetilen Glikol Monostearat

Noniyonik

9.6

Splulan PB-5

Polioksipropilen (5PO) lanolin eter

Noniyonik

10

81 Arası

Polioksietilen (5EO) sorbitan monooleat

Noniyonik

10

Atlas G-1218

Karışık yağ asitleri ve reçine asitlerinin polioksietilen esterleri

Noniyonik

10.2

Atlas G-3806

Polioksietilen setil eter

Noniyonik

10.3

65 Yaş Arası

Polioksietilen (20EO) sorbitan tristearat susuz

Noniyonik

10.5

Atlas G-3705

Polioksietilen Lauril Eter

Noniyonik

10.8

Ara 85

Polioksietilen (20EO) Sorbitan Trioleat Susuz

Noniyonik

11

Atlas G-2116

Polioksietilen Oksipropilen Oleat

Noniyonik

11

Atlas G-1790

Polioksietilen lanolin türevi

Noniyonik

11

Atlas G-2142

Polioksietilen monooleat

Noniyonik

11.1

Myrj 45

Polioksietilen monostearat

noniyonik

11.1

Atlas G-2141

Polioksietilen monooleat

Noniyonik

11.4

P.E.G.400 monooleat

Polioksietilen monooleat

Noniyonik

11.4

Atlas G-2076

Polioksietilen monopalmitat

Noniyonik

11.6

S-541

Polioksietilen monostearat

Noniyonik

11.6

P.E.G.400 monostearat

Polioksietilen monostearat

Noniyonik

11.6

Atlas G-3300

Alkaryl sülfonat

Anyonik

11.7

–

Trietanolamin oleat

anyonik

12

Ameroxl OE-10

Polioksietilen (10EO) oleyl eter

Noniyonik

12

Atlas G-2127

Polioksietilen monolaurat

Noniyonik

12.8

Igepal CA-630

Polioksietilen alkil fenol

Noniyonik

12.8

Solulan 98

Polioksietilen (10EO) asetillenmiş lanolin türevi

Noniyonik

13

Atlas G-1431

Polioksietilen sorbitol lanolin türevi

Noniyonik

13

Atlas G-1690

Polioksietilen alkil aril eter

Noniyonik

13

S-307

Polioksietilen monolaurat

Noniyonik

13.1

P.E.G 400 monolurat

Polioksietilen monolaurat

İyonik olmayan

13.1

Atlas G-2133

Polioksietilen Lauril Eter

Noniyonik

13.1

Atlas G-1794

Polioksietilen hint yağı

Noniyonik

13.3

Emulphor EL-719

Polioksietilen Bitkisel Yağ

Noniyonik

13.3

21 Yaş Arası

Polioksietilen (4EO) Sorbitan Monolaurat Susuz

Noniyonik

13.3

Renex 20

Yağ asitleri ve reçine asitleri ile polioksietilen ester

Noniyonik

13.5

Atlas G-1441

Polioksietilen sorbitol lanolin türevi

Noniyonik

14

Solulan C-24

Polioksietilen (24EO) kolesteril eter

Noniyonik

14 Solulan PB-20

Solulan PB-20

Polioksipropilen (20PO) lanolin eter

Noniyonik

14

NP10

TX10

İyonik olmayan

14.5

Atlas G-7596j

Polioksietilen sorbitan monolaurat susuz

Noniyonik

14.9

Tween 60

Polioksietilen (20EO) sorbitan monostearat susuz

Noniyonik

14.9

Ameroxol OE-20

Polioksietilen (20EO) oleyl eter

Noniyonik

15

Glukamat SSE-20

Polioksietilen (20EO) metil glukozit seskioleat

Noniyonik

15 Glukamat

Solulan 16

Polioksietilen (16EO) lanolin eter

Noniyonik

15

Solulan 25

Polioksietilen (25EO) lanolin eter

Noniyonik

15

Solulan 97

Polioksietilen (9EO) asetillenmiş lanolin türevi

Noniyonik

15

Tween 80

Polioksietilen (20EO) Sorbitan Monooleat Susuz

Noniyonik

15

Myrj 49

Polioksietilen monostearat

Noniyonik

15

Altlas G-2144

Polioksietilen monooleat

Noniyonik

15.1

Atlas G-3915

Polioksietilen oleyl eter

Noniyonik

15.3

Atlas G-3720

Polioksietilen oktadekanol

Noniyonik

15.3

Atlas G-3920

Polioksietilen oleyl alkol

Noniyonik

15.4

Emulphor ON-870

Polioksietilen yağ alkolü

Noniyonik

15.4

Atlas G-2079

Polietilen Glikol Monopalmitat

Noniyonik

15.5

Tween 40

Polietilen Oksit (20EO) Sorbitan Monopalmitat Susuz

Noniyonik

15.6

Atlas G-3820

Polioksietilen Setil Alkol

Noniyonik

15.7

Atlas G-2162

Polioksietilen oksipropilen stearat

Noniyonik

15.7

Atlas G-1741

Polioksietilen sorbitol lanolin türevi

Noniyonik

16

Myrj 51

Polioksietilen monostearat

Noniyonik

16

Atlas G-7596P

Polioksietilen susuz sorbitan monolaurat

Noniyonik

16.3

Atlas G-2129

Polioksietilen monolaurat

Noniyonik

16.3

Atlas G-3930

Polioksietilen oleyl eter

Noniyonik

16.6

20 Yaş Arası

Polioksietilen (20EO) Sorbitan Monolaurat Susuz

Noniyonik

16.7

Brij 35

Polioksietilen Lauril Eter

Noniyonik

16.9

Myrj 52

Polioksietilen monostearat

Noniyonik

16.9

Myrj 53

Polioksietilen monostearat

Noniyonik

17.9

-Sodyum oleat

Sodyum oleat

Anyonik

18

Atlas G-2159

Polioksietilen Monostearat

Noniyonik

18.8

-Potasyum Oleat

Potasyum oleat

Anyonik

20

Atlas G-263

Sodyum N-hekzadesil-N-etilmorfolinoetil sülfat

Katyonik

25-30

Texapon K-12

Saf sodyum lauril sülfat

Anyonik

40

HLB değeri ve optimum emülgatör seçimi[1]

Her emülgatörün belirli bir HLB değeri vardır ve tek bir emülgatörün çok bileşenli bir sistemin emülsifikasyon gereksinimlerini karşılaması genellikle zordur. Genellikle, farklı HLB değerlerine sahip çeşitli emülgatörler, yalnızca karmaşık sistemlerin gereksinimlerini karşılamakla kalmayıp aynı zamanda emülsifikasyon etkisini de büyük ölçüde artırabilen bir hibrit emülgatör oluşturmak için karıştırılır. Bir yağ-su sistemini emülsifiye etmek için, en iyi emülgatörü seçmek üzere aşağıdaki adımlar atılabilir.

I. Yağ-su sistemi için optimum HLB değerinin belirlenmesi

HLB değerlerinde büyük farklılıklar olan bir çift emülgatör seçin, örneğin Span-60 (HLB = 4.3) ve Tween-80 (HLB = 15), farklı oranlarda farklı HLB değerlerine sahip bir dizi karışık emülgatör halinde formüle edin ve ardından belirli bir yağ-su sisteminden bir dizi emülsiyon yapmak için bu karışık emülgatör serisini kullanın. Her emülsiyonun emülsifikasyon verimliliği (emülsiyonun stabilite süresi ile temsil edilebilir, diğer stabil özelliklerle de temsil edilebilir) ve karışık emülgatörün hesaplanan HLB'si, grafik, çan şeklinde bir eğri ve gerekli HLB değerinin belirtilen sistemini emülsifiye eden karşılık gelen HLB değerinin en yüksek tepe noktasına sahip eğri.

Açıkçası, en uygun HLB değeri karışık bir emülgatör kullanılarak elde edilebilir, ancak bu emülgatör en iyi verimliliğe sahip olmayabilir. Bir emülgatörün verimliliği, belirtilen emülsiyonu stabilize etmek için gereken emülgatör konsantrasyonunun en düşük ve en ucuz olduğu anlamına gelir. Pahalı olan ancak çok daha düşük konsantrasyon gerektiren emülgatör, daha ucuz ve daha konsantre olan emülgatörden daha verimli olabilir.

II. Emülgatör tayini

Seçilen emülsifikasyon sisteminin gerekli HLB değerini korumak amacıyla, birkaç çift emülgatör seçilir ve karıştırılır, böylece karıştırılan her bir emülgatörün HLB değeri yukarıdaki yöntemle belirlenen değer olur. Belirlenen sistem bu emülgatörlerle emülsifiye edilir, stabilite ölçülür ve en verimli emülgatör çifti bulunana kadar emülsifikasyon verimliliği karşılaştırılır.

Burada emülgatörlerin konsantrasyonundan bahsedilmediğini belirtmek gerekir, ancak kararlı bir emülsiyonun hazırlanması için gereken HLB değerinin emülgatörlerin konsantrasyonu ile çok az ilgisi olduğundan, bu seçim yöntemini etkilemez. Emülsiyon kararsızlığı bölgesinde, emülgatör konsantrasyonu çok düşük olduğunda veya iç faz konsantrasyonu çok yüksek olduğunda, bu yöntem etkilenir [2].

HLB yöntemini kullanarak bir emülgatör seçerken, sadece optimum HLB değeri dikkate alınmamalı, aynı zamanda emülgatörün dağılan faza ve dağıtıcı ortama olan afinitesi de dikkate alınmalıdır. İdeal bir emülgatör sadece yağ fazı ile güçlü bir afiniteye sahip olmamalı, aynı zamanda sulu faz ile de güçlü bir afiniteye sahip olmalıdır.

Küçük HLB değerine sahip bir emülgatörün büyük HLB değerine sahip bir emülgatörle karıştırılmasıyla, hem yağ fazı hem de su fazı için güçlü bir afiniteye sahip olan ve aynı anda her iki gereksinimi de karşılayabilen karışık bir film oluşturulur. Bu nedenle, karışık emülgatörlerin kullanımı tek bir emülgatörün kullanımından daha etkilidir.

Özetlemek gerekirse, belirli bir sistemin emülsifikasyonu için gerekli emülgatör formülüne karar verme yöntemi, keyfi olarak bir çift emülgatör seçmek, karıştırma oranını belirli bir aralıkta değiştirmek ve ardından en yüksek HLB değerini elde etmek için bileşik emülgatörlerin türlerini ve oranlarını değiştirmektir, ancak yine de bileşik emülgatörün en yüksek verimi bulunana kadar gerekli HLB değerini korumak gerekir.

Stabilize emülsiyonların hazırlanmasında, en iyi emülsifikasyon etkisini elde etmek için en uygun emülgatörün seçimi kilit konudur. Emülgatörlerin seçimi için mükemmel bir teori yoktur.

Yüzey aktif maddelerin HLB değeri, emülgatörlerin seçilmesinde ve bileşik emülgatörlerin dozajının belirlenmesinde büyük değere sahiptir ve avantajı esas olarak basitçe hesaplanabilen eklenebilirliğine yansır; sorun, HLB değeri üzerinde diğer faktörlerin, özellikle de son yıllarda büyük dozajlı noniyonik emülgatörlerde özellikle öne çıkan sıcaklığın etkisinin dikkate alınmamasıdır.

Buna ek olarak, HLB değeri sadece oluşacak emülsiyon tipini kabaca tahmin edebilir ve optimum emülsifikasyon sırasındaki emülgatör konsantrasyonunu veremez veya ortaya çıkan emülsiyonun stabilitesini tahmin edemez. Bu nedenle, emülgatörleri seçmek için HLB değerini uygulamak daha etkili bir yöntemdir, ancak aynı zamanda bazı sınırlamaları vardır ve pratik uygulamalarda diğer yöntemlerle birlikte başvurulması gerekir.