EMULGÁTOR: EMULZNÝ PROCES, MOLEKULÁRNE ASPEKTY, APLIKÁCIE - CHÉMIA - 2026

Emulgátor alebo emulgátor je akákoľvek zlúčenina schopná stabilizovať emulziu po značne dlhú dobu. Jeho funkcia je v podstate funkciou „bratenia“ dvoch kvapalín alebo fáz, ktoré sa za normálnych podmienok nemôžu zjednotiť; to znamená vytvoriť zmes homogénneho vzhľadu.

Klasický príklad toho, čo emulgátor znamená, je pohár oleja a vody. Olej bude umiestnený hore, s nižšou hustotou, zatiaľ čo voda bude dole. Obidve kvapaliny sa nemôžu spojiť, sú nemiešateľné (nemôžu sa miešať), pretože ich intermolekulové afinity sa navzájom líšia; voda je polárna a ropa nepolárna.

Arašidové maslo vďačí čiastočne za svoju konzistenciu a hrúbku pridanému emulgátoru. Zdroj: Pixabay.

Ak sa však k heterogénnej a dvojfázovej zmesi voda (w) - olej (o) pridá vaječný žĺtok, za silného pretrepania sa vytvorí emulzia voda v oleji (w / o), ak je olej dispergovaný. av menšej miere; alebo olej vo vode (o / w), ak je to práve voda, ktorá je rozptýlená. Vaječný žĺtok sa tak stáva emulgátorom.

Z vyššie uvedeného, ​​pridaním ďalších prísad, získame majonézu. Rovnako ako majonéza, ďalšie potravinárske výrobky, ako je margarín, arašidové maslo, mlieko, paradajkové omáčky, dresingy atď., Sa vyrábajú vďaka pridaniu emulgátora.

Emulzný proces

Proces tvorby emulzie. Zdroj: Gabriel Bolívar.

Emulgátor tak umožňuje vytvorenie emulzie z dvoch nemiešateľných kvapalín alebo zmesí. Emisie bez vody a bez oleja sú dva najdôležitejšie prípady. Obrázok hore ukazuje zjednodušeným spôsobom to, čo bolo vysvetlené vyššie.

Všimnite si, že máme dve tekutiny: modrú a žltú, ktoré tvoria dvojfázovú heterogénnu zmes. Sú nemiešateľné, takže sa nespájajú a vytvárajú homogénnu zmes. Ak sa však emulgátor pridá (tuhá alebo kvapalná), zasahuje tak, že sa vytvoria guľôčky alebo dispergované častice žltej kvapaliny.

Keby sa žlté častice dokázali spojiť, opäť by sme mali žltú fázu ako na začiatku. Čím sú tieto častice menšie, tým bude výsledná zmes plynulejšia a rovnomernejšia. Z tejto hypotetickej zmesi by sme teda videli zelenú kombináciu; ale že žlté častice by sa dali ľahko vizualizovať pod mikroskopom.

Tam prichádzajú stabilizátory, zlúčeniny, ktoré sú zodpovedné za zabránenie koalescencie dispergovaných častíc a ďalej predlžujú homogenitu emulzie; to znamená, že sa „nerozdelí“ na dve fázy.

Molekulárne aspekty emulzie

Molekulárne je emulzný proces pomerne dynamický a existuje niekoľko teórií, ktoré sa snažia vysvetliť pôsobenie emulgátora. Všetky však zdieľajú niečo spoločné, a to je skutočnosť, že emulgátor musí byť jedna alebo viac amfifilných (alebo amfipatických) molekúl; Sú to tie, ktoré majú nepolárny aj polárny charakter.

Amfifilnú molekulu je možné porovnávať s lízatkom: hlava je polárna, hydrofilná; zatiaľ čo tyč alebo chvost sú nepolárne, hydrofóbne. Dve kvapaliny sú nemiešateľné, pretože v zásade je rozdiel ich polarity veľmi veľký. Emulgátor interaguje súčasne s oboma tekutinami.

Jej polárna hlava je orientovaná v smere polárnej kvapaliny. Na druhej strane sa nepolárny chvost snaží interagovať s nepolárnou tekutinou. V závislosti od prevládajúcej kvapaliny alebo fázy majú amfifilické molekuly tendenciu tvoriť micely; napríklad kapsuly, v ktorých sú uzavreté molekuly dispergovanej kvapaliny.

Napríklad by žlté guľôčky boli obklopené amfifilnými molekulami emulgátora, ktorých vonkajšia časť interaguje s kontinuálnou fázou alebo tekutinou (väčšej časti, modrá) a tiež odpudzuje ďalšie guľôčky. Avšak micely sa pohybujú, čo spôsobí, že sa skôr alebo neskôr skončí separáciou a spôsobí vznik žltej fázy.

Použitie emulgátorov

Emulgátory prispievajú k krémovej textúre zmrzliny. Zdroj: Pexels.

Bez existencie emulgátorov alebo emulgátorov by nebolo možné vyrobiť emulzie, ktoré majú obrovský význam v potravinárskom a farmaceutickom priemysle. Aj keď formulácia takýchto výrobkov obsahuje aj zahusťovadlá a stabilizátory, emulgátory pomáhajú zmesiam rozvíjať telo a textúru.

Viskozita získaných emulzií môže byť vyššia ako viskozita pôvodných nemiešateľných kvapalín. Majonéza dokazuje tento bod. Konečná viskozita však môže byť tiež nižšia, výsledná zmes je hladšia. Emulgátory sú teda kľúčové pre konzistenciu potravín, a teda aj pre ich príchute.

Výrobky, ktoré vyžadujú emulgátory

Medzi niektoré z potravinárskych výrobkov, ktoré vyžadujú emulgátory, máme:

- Mlieko, ktoré je emulziou typu olej vo vode, schopné pôsobiť ako emulgátor vďaka obsahu bielkovín.

-Maslo a margarín, oboje bez emulzie.

- Pan, kvôli jeho tvrdnutiu a čerstvosti.

-Smery.

- čokolády, kde menia svoju viskozitu počas priemyselnej výroby v tyčiach alebo formách.

- Zmrzliny, pretože mliečne bielkoviny stabilizujú kombináciu tukov a vody, okrem pridania ďalších emulgátorov ich preskupia (čiastočne destabilizujú), aby zmes mohla obsahovať vzduch.

-Cookies.

-Faciálne krémy.

-Lipstick.

-Ointments.

-Cheese.

-Cakes.

Príklady emulgátorov

Bolo uvedené, že molekuly emulgátorov musia byť v zásade amfifilné. Na druhej strane povrchovo aktívne látky majú túto vlastnosť. To však neznamená, že amfifilná molekula je povrchovo aktívna látka (ako je to v prípade proteínov).

Preto sú povrchovo aktívne látky dobrou voľbou pri výbere emulgátora; hoci existujú soli, ktoré vykonávajú rovnakú funkciu. Realizovateľnosť použitia ktorejkoľvek z nich bude závisieť od zloženia a chemických vlastností produktu.

Podobne nie všetky emulgátory sú amfifilné, pretože môžu interagovať so zložkami zmesi (proteíny, tuky, cukry atď.), Čím sa dosiahne homogenizácia celku. Preto budú uvedené niektoré príklady emulgátorov:

- Estery mastných kyselín

-Monoglycerides

-Diglycerides

-Lecitín (nachádzajúci sa vo vaječnom žĺtku)

Arabská guma

-Pectin

-Rusty škrob

-Jelly

-Polyetylénglykol

-Maltitol

- Citran vápenatý

- laktáty sodné a draselné

- Alginát sodný

-Agar

-Karaya guma

celulózy

-Etoxylované alkoholy

- stearoyllaktát sodný a vápenatý

- polysorbáty 20, 40, 60 a 80 (potravinárska kvalita)

-Lactitol

Ako je vidieť, existuje veľa emulgátorov a každý z nich má funkčnosť, či už ide o jedlo, krémy, sirupy, detergenty, pleťové vody, atď.

Referencie

1. Whitten, Davis, Peck a Stanley. (2008). chémia (8. vydanie). CENGAGE Learning.
2. Wikipedia. (2020). Emulzie. Obnovené z: en.wikipedia.org
3. Editori encyklopédie Britannica. (20. marca 2019). Emulgátor. Encyclopædia Britannica. Získané z: britannica.com
4. Osobitné potravinové prísady EÚ. (2020). Emulgátory. Získané z: specialtyfoodingredients.eu
5. Hosťujúci autor. (2015, 10. apríla). Emulgátory pri práci: Aplikácie naprieč odvetviami (Infographic). Obnovené z: knowledge.ulprospector.com
6. Ruben. (1. februára 2012). Emulgátory v zmrzline. Získané z: icecreamscience.com