Een emulgator, ook wel emulgator en emulgator genoemd, is een chemische stof of verbinding die wordt gebruikt om emulsies te helpen bereiden en stabiliseren. Een emulsie is een melkachtige vloeistof die kleine deeltjes of druppels van een andere onoplosbare stof in suspensie bevat. Dit betekent dat het stoffen zijn die voorkomen dat vloeistoffen die normaal gesproken niet mengen zich scheiden in fasen die gemakkelijk te onderscheiden zijn met het blote oog.
Emulsies zijn heel gebruikelijk in verschillende gebieden van het dagelijks leven, maar ook in scheikunde, biologie en andere wetenschappen. Veel voedingsproducten die we dagelijks consumeren zijn emulsies. Enkele veel voorkomende voorbeelden zijn melk, ijs, mayonaise, mosterd en vinaigrettes.
Aan de andere kant zijn veel verven ook emulsies tussen water, oliën en anorganische pigmenten. Al deze emulsies vereisen de toevoeging van een emulgator om de stabiliteit te behouden. Zo niet, dan zullen ze uiteindelijk uiteenvallen in twee verschillende fasen.
De term emulgator komt van het Latijnse emulsus dat, afhankelijk van de context, kan worden opgevat als gemolken of gemengd. Dit verwijst naar het feit dat melk een emulsie is van water en vet met opgeloste eiwitten en suikers en ook naar het feit dat emulsies stabiele mengsels zijn van niet-mengbare vloeistoffen.
Soorten emulgatoren
Emulgatoren kunnen worden ingedeeld volgens drie hoofdcriteria:
- Volgens zijn elektrische lading in waterige media.
- Volgens zijn oplosbaarheid of hydrofiel/lipofiel evenwicht
- Volgens de functionele groepen die ze bevatten.
Soorten emulgatoren volgens hun elektrische lading in waterige media
Wanneer opgelost in water, kunnen emulgatoren ioniseren, wat aanleiding geeft tot vier verschillende soorten chemische soorten:
- Kationische emulgatoren: dit zijn emulgatoren die een positieve lading krijgen wanneer ze in water worden opgelost. Deze emulgatoren zijn effectief bij zure pH, maar zijn niet goed in oplossingen met hoge zoutconcentraties, aangezien de negatieve ionen van het zout de neiging hebben de positieve lading van de emulgator tegen te gaan, waardoor de effectiviteit ervan wordt beperkt.
- Anionische emulgatoren: ze zijn heel gebruikelijk. Ze vormen negatief geladen ionen en zijn vooral nuttig in oplossingen met een alkalische pH. Ze zijn ook niet effectief in media met een hoog zoutgehalte om dezelfde redenen als kationische stoffen.
- Niet-ionische of neutrale emulgatoren: zoals hun naam aangeeft, vormen ze geen ionen wanneer ze in water worden opgelost. Hun doeltreffendheid wordt niet beïnvloed door de pH, de aanwezigheid van zouten of de aanwezigheid van andere emulgatoren. Daarom behoren ze tot de meest gebruikte in de industrie, waaronder populaire emulgatoren zoals mono- en diglyceriden.
- Amfotere emulgatoren: deze kunnen zowel een positieve als een negatieve lading hebben in een waterige oplossing, waardoor ze bruikbaar zijn bij een breed scala aan pH-waarden, met uitzondering van de pH die overeenkomt met het iso-elektrische punt. Sojalecithine is een van de meest populaire.
Soorten emulgatoren volgens hun oplosbaarheid of hydrofiele/lipofiele balans
Emulgatoren kunnen worden ingedeeld volgens een schaal die aangeeft hoe oplosbaar in water of in vet ze zijn. Deze schaal, hydrofiele/lipofiele balans (HLB) genoemd, gaat van nul (0) tot ongeveer twintig (20) en maakt het op zijn beurt mogelijk om emulgatoren in twee grote groepen in te delen:
- Hydrofiele emulgatoren: Ze hebben een HLB tussen 10-18, dus ze zijn veel beter oplosbaar in water dan in olie. Om deze reden vindt de grootste interactie plaats met de waterige fase, waardoor de oppervlaktespanning tot bijna 0 wordt verlaagd, wat de vorming van olie-in-water-emulsies vergemakkelijkt waarin water de continue fase is en olie erin wordt gedispergeerd. kleine druppels.
- Lipofiele emulgatoren: ze zijn precies het tegenovergestelde van hydrofiele. Ze hebben meestal een HLB tussen 3 en 6 en zijn daarom beter oplosbaar in olie dan in water. Ze worden gebruikt om in water gedispergeerde olie-emulsies te bereiden.
Soorten emulgatoren volgens de functionele groepen die ze bevatten
Er is een zeer grote verscheidenheid aan emulgatoren met verschillende samenstellingen en structuren en voor verschillende toepassingen. Alleen al in de voedingsindustrie kunnen meer dan 14 families van emulgatoren worden onderscheiden volgens de functionele groep die ze bevatten, waaronder polysorbaten, monoglyceriden, diglyceriden, enz. kunnen worden genoemd.
Hoe werken emulgatoren?
Emulgatoren zijn amfifiele moleculen, wat betekent dat een deel van het molecuul (het polaire of ionische uiteinde van het molecuul) hydrofiel is (oplosbaar in water), terwijl het andere deel hydrofoob of, wat hetzelfde is, lipofiel is (vetoplosbaar). Hierdoor kunnen emulgatoren tegelijkertijd interageren met water en vetten en oliën, dus het bevindt zich altijd op het grensvlak tussen de twee.
Werking van een emulgator op een olie-in-water-emulsie 
Werking van een emulgator op een water-in-olie-emulsie
Het netto-effect is dat de emulgatoren in staat zijn de oppervlaktespanning op het grensvlak van de twee niet-mengbare vloeistoffen te verlagen, waardoor de vorming van kleinere druppeltjes van de gedispergeerde fase in de continue fase mogelijk wordt. Simpel gezegd, de emulgator vergemakkelijkt de eerste vorming van de emulsie.
Daarnaast helpt de emulgator ook om de emulsie stabiel te houden. Het doet dit door te voorkomen dat de kleine druppeltjes samenvloeien door samenvloeiing om grotere druppeltjes te vormen die uiteindelijk samenvloeien om de twee fasen permanent te scheiden en zo de emulsie te breken.
De manier waarop emulgatoren dit bereiken, hangt af van het type emulgator. In het geval van ionen (kationisch of anionisch) wordt dit bereikt door elektrostatische afstoting tussen gedispergeerde fasedruppeltjes die worden bedekt door een laag van gelijk geladen moleculen. In andere gevallen wordt coalescentie voorkomen door sterische hindering van de emulgatormoleculen waardoor de vloeistof van de ene druppel niet in contact kan komen met die van een andere om te fuseren. Ten slotte zijn er gevallen waarin een laag watermoleculen die stevig aan de emulgatorlaag vastzitten, wordt gevormd, waardoor het ook moeilijk wordt voor twee nabijgelegen druppels om samen te smelten.
Voorbeelden van emulgatoren
Naam toepassingen Soja lecithine Het wordt onder meer gebruikt in gebak, bij de productie van chocolade en margarine. didecyldimethylammoniumchloride Kationische oppervlakteactieve stof die vaak wordt gebruikt in cosmetische producten zoals shampoos en crèmes. Dooier Het wordt gebruikt om water en olie te emulgeren bij de bereiding van mayonaise. Polysorbaat 80 Het is een eetbare emulgator die wordt gebruikt bij de bereiding van ijs, glazuren en frituurolie.
Referenties
Molenaar, R. (2016). Emulgatoren: soorten en toepassingen. Encyclopedie van voedsel en gezondheid, 498-502. https://www.researchgate.net/publication/301702384_Emulsifiers_Types_and_Uses
Alles in polymeren (24 juli 2020). Emulgatoren. Hersteld van https://todoenpolimeros.com/2020/07/24/emulsificantes/
