EMULSIFICATOR: PROCES DE EMULSIE, ASPECTE MOLECULARE, APLICAȚII - CHIMIE - 2025

Un emulsionant sau un emulsionant este orice compus capabil să stabilizeze o emulsie pentru un timp considerabil. Funcția sa este în esență aceea de a „fraterniza” două lichide sau faze care în condiții normale nu pot unifica; adică să formeze un amestec cu aspect omogen.

Exemplul clasic pentru a aborda ce înseamnă un emulsionant este cel al unui pahar de ulei și apă. Uleiul va fi poziționat în partea de sus, cu densitate mai mică, în timp ce apa va fi în partea de jos. Ambele lichide nu se pot uni, sunt imiscibile (nu pot fi amestecate), deoarece afinitățile lor intermoleculare diferă între ele; apa este polară, iar uleiul este nepolar.

Untul de arahide își datorează parțial consistența și grosimea emulsificatorului adăugat. Sursa: Pixabay.

Cu toate acestea, dacă se adaugă un gălbenuș de ou la amestecul eterogen și bifazic de apă (w) -oil (o), agitând puternic, se va forma o emulsie de apă în ulei (fără greutate), dacă uleiul este dispersat și într-o măsură mai mică; sau ulei în apă (o / w), dacă acum este apa care este dispersată. Astfel, gălbenușul de ou devine emulsionant.

Din cele de mai sus, adăugând alți aditivi, obținem maioneza. La fel ca maioneza, alte produse alimentare cum ar fi margarina, untul de arahide, laptele, sosurile de roșii, pansamentele etc., sunt făcute prin adăugarea unui emulsionant.

Procesul de emulsie

Procesul de formare a unei emulsii. Sursa: Gabriel Bolívar.

Emulsionatorul permite astfel formarea unei emulsii din două lichide sau amestecuri imiscibile. Emulsiile w / o și o / w sunt cele mai importante două cazuri. Imaginea de mai sus arată într-un mod simplificat ceea ce a fost explicat mai sus.

Rețineți că avem două lichide: unul albăstrui și unul galben, care alcătuiesc un amestec eterogen bifazic. Sunt imiscibile, deci nu se îmbină pentru a forma un amestec omogen. Cu toate acestea, atunci când se adaugă emulgatorul (solid sau lichid), acesta intervine astfel încât se formează globule sau particule dispersate ale lichidului galben.

Dacă particulele galbene ar reuși să se coaguleze, am avea din nou o fază galbenă ca la început. Cu cât aceste particule sunt mai mici, cu atât amestecul rezultat va fi mai neted și mai uniform. Prin urmare, din acest amestec ipotetic am vedea un amestec verde; dar că particulele galbene vor fi ușor vizualizate la microscop.

Aici intră stabilizatorii, compuși responsabili de prevenirea coalescenței particulelor dispersate și prelungesc în continuare omogenitatea emulsiei; adică nu va „tăia” în două faze.

Aspecte moleculare ale emulsiei

Molecular, procesul de emulsie este destul de dinamic și există mai multe teorii care încearcă să explice acțiunea emulgatorului. Cu toate acestea, toate împărtășesc ceva în comun și acesta este faptul că emulgatorul trebuie să fie una sau mai multe molecule amfifile (sau amfipatice); Acestea sunt cele care au atât caracter apolar, cât și polar.

Molecula amfifilă poate fi comparată cu o acadea: capul este polar, hidrofil; în timp ce tija sau coada este apolară, hidrofobă. Două lichide sunt imiscibile, deoarece, în esență, diferența lor de polaritate este foarte mare. Emulsionatorul interacționează cu ambele lichide în același timp.

Capul său polar este orientat în direcția lichidului polar. Pe de altă parte, coada apolară încearcă să interacționeze cu lichidul apolar. În funcție de lichidul sau faza predominantă, moleculele amfifile tind să formeze micele; să spunem, capsule, în care sunt închise molecule de lichid dispersat.

De exemplu, globulele galbene ar fi înconjurate de moleculele amfifile ale emulgatorului, a căror parte externă interacționează cu faza continuă sau lichid (de proporție mai mare, albastru) și, de asemenea, respinge celelalte globule. Cu toate acestea, micelele se mișcă, ceea ce va determina ca mai devreme sau mai târziu acestea să se termine prin separarea și să dea naștere la apariția fazei galbene.

Aplicații de emulgatori

Emulgatorii contribuie la texturile cremoase ale înghețatei. Sursa: Pexels.

Fără existența emulgatorilor sau emulgatorilor, nu ar fi posibil să se facă emulsii, care au o importanță enormă în industria alimentară și farmaceutică. În timp ce formularea unor astfel de produse include și agenți de îngroșare și stabilizatori, emulgatorii ajută amestecurile să dezvolte corpul și textura.

Vâscozitățile emulsiilor obținute pot fi mai mari decât cele ale lichidelor originale imiscibile. Maioneza dovedește acest punct. Dar vâscozitatea finală poate fi și mai mică, amestecul rezultat fiind mai fin. Astfel, emulgatorii sunt esențiali în consistența alimentelor și, prin urmare, în aromele sale.

Produse care necesită emulgatori

Printre unele produse alimentare care necesită emulgatori avem:

-Mulcul, fiind o emulsie o / w, capabilă să acționeze ca un emulsionant datorită conținutului de proteine.

-Butter și margarină, ambele fără emulsii.

-Pan, pentru întărirea și prospețimea sa.

-Directii.

-Chocolate, unde își modifică vâscozitatea în timpul producției industriale în bare sau forme.

-Ice creme, deoarece proteinele din lapte stabilizează combinația de grăsimi și apă, pe lângă adăugarea de emulsifianți suplimentari le regrupă (parțial destabilizează), astfel încât amestecul să poată încorpora aer.

-Cookies.

-Creme faciale.

-Ruj.

-Ointments.

-Brânză.

-Cakes.

Exemple de emulgatori

S-a menționat că moleculele emulgatorilor trebuie să fie în principiu amfifile. Surfactanții, pe de altă parte, posedă și această caracteristică. Totuși, acest lucru nu implică faptul că o moleculă amfifilă este un agent tensioactiv (cum este cazul proteinelor).

Prin urmare, agenții tensioactivi sunt o alegere bună atunci când alegeți un emulsionant; deși există săruri care îndeplinesc aceeași funcție. Fezabilitatea utilizării oricăreia dintre ele va depinde de formularea și proprietățile chimice ale produsului.

De asemenea, nu toate emulgatoarele sunt amfifile, deoarece pot interacționa cu componentele unui amestec (proteine, grăsimi, zaharuri etc.), realizând astfel omogenizarea întregului. Prin urmare, și în final, vor fi enumerate câteva exemple de emulgatori:

-Este esteri cu acizi grași

-Monoglycerides

-Diglycerides

-Lecitina (care se găsește în gălbenușul de ou)

-Gumă arabică

-Pectină

-Amidon puternic

-Jeleu

-Polietilen glicol

-Maltitol

-Citrat de calciu

-Lactatele de sodiu și potasiu

-Alginat de sodiu

-Agar

-Guma de cauciuc

-Celuloză

-Alcooli etoxilați

- lactilat de stearoiil de sodiu și calciu

-Polisorbați 20, 40, 60 și 80 (grad alimentar)

-Lactitol

După cum se poate vedea, există numeroase emulgatoare disponibile și fiecare are o funcționalitate, fie pentru alimente, creme, siropuri, detergenți, loțiuni etc.

Referințe

1. Whitten, Davis, Peck și Stanley. (2008). Chimie (Ediția a VIII-a). CENGAGE Învățare.
2. Wikipedia. (2020). Emulsie. Recuperat de la: en.wikipedia.org
3. Redactorii Encyclopaedia Britannica. (20 martie 2019). Emulgator. Encyclopædia Britannica. Recuperat de la: britannica.com
4. Ingrediente alimentare de specialitate din UE. (2020). Emulgatori. Recuperat de la: specialitatea foodingredients.eu
5. Autor invitat. (2015, 10 aprilie). Emulsifieri la locul de muncă: aplicații în diferite industrii (infografic). Recuperat de la: knowledge.ulprospector.com
6. Ruben. (1 februarie 2012). Emulsifianți în înghețată. Recuperat de la: icecreamscience.com