امولسیفایر چیست؟ معرفی کامل انواع امولسیفایر
امولسیفایر چیست؟
امولسیفایر ترکیباتی هستند که مایعات غیرقابل اختلاط را در کنار هم نگه میدارند. به مخلوط این دو مایع امولسیون گفته میشود. امولسیونها از دو مایع غیر قابل اختلاط تشکیل شدهاند که یکی به صورت قطرات جداگانه در دیگری پراکنده میشود.
امولسیونهای غذایی معمولی روغن در آب و آب در روغن هستند. اکثر امولسیونها برای مدت طولانی پایدار نیستند و به سرعت به دو جزء مجزا جدا میشوند.
ترکیبات امولسیفایر که عامل تشکیل امولسیون هستند، مولکولهایی دارند که که هم دارای بخش آبدوست و هم بخش چربی دوست هستند که به ترتیب آب و روغن را جذب میکنند. انتهای چربی دوست به روغن متصل میشود در حالی که انتهای آبدوست یک لایه جذب آب در اطراف هر گلبول روغن تشکیل میدهد و به آن اجازه میدهد در آب معلق بماند.
در ادامه مقاله نحوه عملکرد این ترکیبات را با دقت بیشتری بررسی میکنیم.
انواع امولسیفایر
انواع مختلفی از امولسیفایرها با عملکردهای مختلف وجود دارد که در طیف گستردهای از صنایع و محصولات استفاده میشود. انواع امولسیفایر را میتوان براساس چهار فاکتور نوع بار الکتریکی در محلول آبی، حلالیت، تعادل هیدروفیل / لیپوفیل و گروه عاملی طبقهبندی کرد.
انواع امولسیفایر بر اساس بار الکتریکی
امولسیفایرها بر اساس بار الکتریکی گروه آبدوست هنگام حل شدن در آب، به چهاردسته تقسیم میشوند. براین اساس امولسیفایر، آنیونی، کاتیونی، غیر یونی یا آمفوتریک است.
امولسیفایر آنیونی
امولسیفایرهای آنیونی هنگام حل شدن در آب، یونهایی با بار منفی تشکیل میدهند. آنها در محدوده pH خنثی تا قلیایی مؤثر هستند و همچنین به قدرت یونی حساس هستند، بنابراین؛ در سیستمهای حاوی نمک زیاد عملکرد خوبی ندارند.
دلیل این مسئله آن است که نمک از بارهای منفی محافظت میکند، بنابراین؛ امولسیفایرهای آنیونی بیاثر میشوند و امولسیون به سرعت تجزیه میشود. سدیم استئاروئیل-2-لاکتیلات (SSL) نمونهای از امولسیفایرهای آنیونی هستند.
امولسیفایر کاتیونی
امولسیفایرهای کاتیونی یونهای با بار مثبت را در آب تشکیل میدهند و در محدوده pH اسیدی عملکرد خوبی دارند. آنها تا حدودی سمی هستند و بنابراین به عنوان افزودنیهای غذایی استفاده نمیشوند.
امولسیفایر غیریونی
امولسیفایرهای غیریونی بار خالص ندارند و یونی تشکیل نمی پدهند. آنها بسیار مؤثر هستند و با انواع دیگر امولسیفایرها سازگار هستند. به pH و غلظت نمک نسبتاً غیر حساس هستند.
مونو و دی گلیسیریدها (MDGs) جز امولسیفایرهای غیر یونی هستند.
امولسیفایر آمفوتریک
امولسیفایرهای آمفوتریک وقتی در آب حل میشوند یونهایی با بار مثبت و منفی تشکیل میدهند. آنها تحت تأثیر مقادیر pH نیستند، به جز برخی از آنها که در نزدیکی نقطه ایزوالکتریک (PH که در آن پروتئین شارژ نمیشود) مؤثر نیستند. لسیتین یک امولسیفایر آمفوتریک است.
انواع امولسیفایر بر اساس حلالیت
حلالیت یک امولسیفایر نوع امولسیونی که تشکیل میشود را تعیین میکند. فازی که امولسیفایر در آن حلالیت بیشتری دارد، به فاز پیوسته تبدیل میشود.
یکی از ویژگیهای کلیدی امولسیفایر این است که آمفی دوست هستند. این بدان معناست که یک سر مولکول چربی دوست و انتهای دیگر آن آبدوست است. انتهای چربی دوست که به آن دم گفته میشود، معمولاً یک اسید چرب با زنجیره بلند است که از چربی یا روغن درجه غذایی گرفته میشود. در آب حل نمیشود، اما در روغن حل میشود و به آن روغن دوست میگویند.
انتهای آبدوست اغلب به عنوان سر نامیده میشود و قطبی است. بنابراین؛ به راحتی در آب حل میشود و به آن آب دوست میگویند.
امولسیفایرهایی که به راحتی در آب حل میشوند (آب دوستتر) امولسیونهای O/W تولید میکنند. امولسیفایر به شدت با آب برهمکنش میکند، بنابراین؛ کشش سطحی آب را کاهش میدهد به طوری که به صفر نزدیک میشود.
آب دیگر قطرات تشکیل نمیدهد و تبدیل به فاز خارجی (پیوسته) امولسیون میشود و روغن را به صورت قطرات مجزا (فاز داخلی یا ناپیوسته) پراکنده میکند تا یک امولسیون o/w تشکیل شود.
در واقع میتوان نتیجه گرفت که هرچقدر امولسیفایر قطبیتر باشد در آب حلالیت بیشتری داشته و امولسیون روغن در آب تشکیل می دهد، و بالعکس.
انواع امولسیفایر بر اساس HLB
رایجترین سیستم مورد استفاده برای طبقهبندی امولسیفایر شاخص HLB است. HLB شاخصی از خواص حل کنندگی امولسیفایرها است و نوع امولسیون (o/w یا w/o) را نشان میدهد.
مقادیر HLB را میتوان بر اساس ساختار مولکولی امولسیفایر محاسبه کرد یا به صورت تجربی تعیین کرد. این مقادیر از 0 تا 20 متغیر است، اما برخی از امولسیفایرها به طور تجربی دارای مقادیر بالاتری نیز هستند. امولسیفایرهای با مقادیر کم HLB محلول در روغن (لیپوفیل) بیشتری هستند، در حالی که امولسیفایرهایی با مقادیر بالاتر محلول در آب (آب دوست) هستند.
به طورکلی میتوان گفت انواع مختلفی امولسیفایر با گروههای عاملی مختلف وجود دارد. این گروههای عاملی تعیینکننده بار الکتریکی امولسیفایر و شاخص HLB آن است. هرکدام از انواع امولسیفایر برای فرایند خاصی مناسب هستند.
امولسیفایر صنعتی
سورفکتانتها و امولسیفایرها به طور گسترده در بسیاری از صنایع استفاده میشوند. آنها در مواد شوینده، حشرهکشها، لوازم آرایشی، آفتکشها و حتی روانکنندههای موتور یافت میشوند.
انواع مختلفی از سورفکتانتها و انواع امولسیفایر صنعتی وجود دارد. انتخاب سورفکتانت و امولسیفایر مناسب به محصول موردنظر و فرایندهای صنعتی بستگی دارد. به عنوان مثال، گلیسریل مونو، پلی اتیلنگلیکول و روغن کرچک برخی از امولسیفایرهایی هستند که در آفتکشها و حشرهکشها برای مصارف کشاورزی استفاده میشوند. استرهای گلیکول در انواع شامپو، کرمهای پاک کننده، صابونهای مایع و ژلهای حمام استفاده میشوند.
تفاوت امولسیفایر و سورفکتانت
سورفکتانت و امولسیفایر تفاوتهای جزئی اما قابل توجهی دارند. سورفکتانتها کشش سطحی را کاهش میدهند در حالی که امولسیفایر سورفکتانتی است که امولسیون را تثبیت میکند. امولسیفایر یک سورفکتانت است که دو مایع غیر قابل اختلاط را کنار هم نگه میدارد.
نحوه عملکرد ترکیبات امولسیفایر
امولسیفایرها عوامل فعال سطحی هستند که در سطح مشترک بین دو مایع غیرقابل اختلاط عمل میکنند. نقش اصلی آنها تشکیل امولسیون و تثبیت امولسیون است.
مولکول امولسیفایر به سطح مشترک بین دو فاز (جامد، مایع یا گاز) مهاجرت میکند. امولسیون یک سیستم دوفازی متشکل از دو مایع غیرقابل اختلاط است. یکی از مایعات به صورت قطرات مجزا در دیگری پراکنده میشود و فاز ناپیوسته نامیده میشود، در حالی که مایع دیگر قطرات را احاطه کرده و فاز پیوسته نامیده میشود.
امولسیون مانند فاز پیوسته رفتار میکند. امولسیونهایی که در صنعت مواد غذایی و محصولات آرایشی رایج هستند، عبارتند از روغن در آب (o/w) که از قطرات ناپیوسته روغن پراکنده در یک ماتریس آب پیوسته و آب در روغن (w/o) که از قطرات ناپیوسته آب در یک ماتریس روغن پیوسته پراکنده شده است.
هنگام توصیف امولسیون ها، جزء “روغن” ممکن است روغن واقعی یا مواد تشکیلدهنده دیگری باشد که در آب محلول نیست. نمونههایی از امولسیونهای o/w شیر و بستنی هموژنیزه شده است، در حالی که امولسیونهای معمولی w/o شامل مارگارین، سس سالاد و سس مایونز است.
امولسیونها را میتوان به صورت مکانیکی با تکان دادن یا هم زدن تشکیل داد. با این حال، آنها برای دورههای زمانی طولانی پایدار نیستند و نسبتاً سریع به دو جزء غیر قابل اختلاط جدا میشوند. این جاست که نقش امولسیفایر که در واقع نوعی سورفکتانت است برای تثبیت امولسیونها مشخص میشود.
مولکولهای امولسیفایر حاوی یک دم چربی دوست محلول در روغن است که با روغن واکنش میدهد و یک سر آب دوست محلول در آب که با آب در فصل مشترک قطره پراکنده واکنش نشان میدهد. این فعل و انفعالات کشش سطحی قطره را کاهش میدهد و به آن اجازه میدهد که در طول اختلاط به قطرات کوچکتر تقسیم شود، بنابراین؛ به ایجاد امولسیون پایدارتر کمک میکند.
امولسیفایرها با ایجاد موانعی در اطراف قطرات پراکنده، پایداری امولسیونها را حفظ میکنند. مکانیسم تشکیل این سد با توجه به ویژگیهای امولسیفایر تعیین میشود نوع دافعه الکترواستاتیکی، ایجاد یک لایه آب “محدود” و مانع فضایی از جمله این ویژگیهاست.
مطالعه بیشتر: انواع روان کننده های صنعتی
مصارف امولسیفایرها
مصارف امولسیفایر بسیار متنوع است. میتوان گفت هر صنعتی که در آن دو مایع غیر قابل اختلاط وجود دارد به امولسیفایر نیاز دارد. از جمله صنایعی که بیشترین مصرف امولسیفایر را دارند عبارتند از:
- صنعت رنگرزی
- صنعت کشاورزی
- محصولات مراقبت شخصی و لوازم آرایشی – بهداشتی
- محصولات غذایی
کاربرد امولسیفایرها در صنایع
تعدادی از کاربرد امولسیفایرها در صنایع مختلف قابل ذکر است:
- تولید انواع امولسیون در صنعت مواد غذایی از جمله انواع سس و نوشیدنی
- تولید محصولات مراقبت شخصی و لوازم آرایشی از جمله انواع کرم دست و صورت، لوسیون، اسپری مو و ضد آفتاب
- تولید مواد شیمیایی کشاورزی، مانند روغنهای خود امولسیونپذیر در رقیق شدن با آب، کنسانترههای امولسیونی (EWs) و انواع آفت کش
- تولید مواد دارویی مانند کرمهای بیحسکننده، امولسیونهای O/W و امولسیونهای لیپیدی
- تولید رنگها و امولسیونهای رزینهای آلکیدی، امولسیونهای لاتکس و غیره
امولسیونهای قیر و صنایع نفت و گاز، در بسیاری از نفتهای خام قطرات آب وجود دارد. این قطرات باید جداسازی و حذف شوند. امولسیون کردن روغن ناخواسته با کمک امولسیفایرها یک فرایند مهم برای کنترل آلودگی لکههای نفتی در این صنعت است.
پلی سوربات ها
پلی سوربات 20 یا تویین 20 و همچنین پلی سوربات 80 جز مواد شیمیایی سورفکتانت هستند که به عنوان امولسیفایر به طور گسترده در محصولات مراقبت شخصی و آرایشی – بهداشتی استفاده میشوند. تویین 80 و تویین 20 به خصوص در سیستمهای O/W به عنوان امولسیفایر و به عنوان حلال برای اسانسها و عطرها در سیستمهای آبی و آبی / الکلی بسیار مؤثر هستند.
این دو ترکیب جز سورفکتانتهای زیست سازگار هستند به همین دلیل در صنعت مواد غذایی و داروسازی نیز کاربرد دارند. ترکیبات پلی سوربات برای پراکندگی ذرات آبگریز در محلولهای آبی به کار میروند.
اگر بخواهیم کاربردهای متنوع تویین 20 و تویین 80 را به صورت موردی بیان کنیم شامل موارد زیر خواهد بود:
- حل کننده
- تثبیت کننده
- امولسیفایر
- سورفاکتانت
- عامل مرطوب کننده
- عامل ضد الکتریسیته ساکن
- غلظت دهنده
- اصلاح کننده ویسکوزیته
- ماده تشکیل دهنده عطر
- روان کننده
خرید امولسیفایر
گروه دکتر کمیکال به عنوان تامین کننده پیشرو صنعت مواد اولیه شیمیایی صنعتی، آماده ارائه مشاوره در زمینه فرایندهای صنعتی و تأمین انواع امولسیفایر موردنیاز این صنایع میباشد. جهت خرید امولسیفایر و کسب اطلاعات بیشتر با دکتر کمیکال تماس بگیرید.
دیدگاه خود را ثبت کنید
تمایل دارید در گفتگوها شرکت کنید؟در گفتگو ها شرکت کنید.