Emulgator

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    Emulgatoren sind Hilfsstoffe, die dazu dienen, zwei nicht miteinander mischbare Flüssigkeiten, wie zum Beispiel Öl und Wasser, zu einem fein verteilten Gemisch, der sogenannten Emulsion, zu vermengen und zu stabilisieren. Ähnliches gilt für die Aufmischung von festen, nicht löslichen Stoffen in einer Flüssigkeit, um eine sogenannte Suspension zu stabilisieren. Die häufig auch als Tenside bezeichneten Hilfsstoffe finden eine breite Anwendung in der Herstellung von Arzneimitteln und Kosmetika.


    Funktion des Emulgators

    Emulgatoren werden zur Stabilisierung von Emulsionen eingesetzt. Die Stabilisierung erfolgt im Wesentlichen über drei Stabilisierungsmechanismen:

    1. Elektrostatische Stabilisierung
    2. Sterische Stabilisierung
    3. Verarmungsstabilisierung

    Elektrostatische Stabilisierung

    Bei der Elektrostatischen Stabilisierung stoßen sich die Tröpfchen der Dispersen Phase aufgrund gleicher elektrischen Ladung ab. Die Ladung kann durch unter Anderem durch Absorption geladener Emulgatoren oder Ionen entstehen. Die Ladung an der Grenzfläche der Phasen wird durch ein gegenteilig geladenes Ion kompensiert. Es entsteht eine sogenannte elektrische Doppelschicht. Die folgenden drei Modelle beschreiben den Aufbau der Doppelschicht. Helmholtz-Modell, Gouy-Chapman-Modell, Stern-Modell.

    Sterische Stabilisierung

    Emulgatoren mit großer Molekülstruktur adsorbieren in die Disperse Phase, wobei ein großer Teil in die Äußere (kontinuierlichen) Phase hinausragt. Es entsteht eine Art Hülle um das Tröfchen, welche ein Zusammenfließen (Kovaleszenz) verhindert.


    Molekularer Aufbau – Emulgator

    Aus der Funktion eines Emulgators zwischen zwei Phasen unterschiedlicher Polarität zu vermitteln ergibt sich das grundsätzliche Aufbauschema der Molekülstruktur. Dieser Aufbau wird als amphiphil bezeichnet. Grundsätzlich sind immer mindestens eine polare und mindestens eine unpolare Gruppe vorhanden.


    Systematik

    Eine Aufteilung kann in die zwei Hauptgruppen erfolgen [1]:

    1. niedermolekulare Verbindungen
    2. grenzflächenaktive Polymere

    Niedermolekulare Verbindungen

    Stache, Stang und Walstra [2;3;4] unterscheiden vier Stoffklassen innerhalb der Niedermolekularen Verbindungen:

    1. Anionische Tenside
    2. Kationische Tenside
    3. Nicht-ionische Tenside
    4. Amphotere Tenside

    Kritische Mizellbildungskonzentration

    Die kritische Mizellbildungskonzentration (CMC = Critical Micellization Concentration) beschreibt die Konzentration an Emulgator, ab welcher dieser sich zu Mizellen im Lösungsmittel zusammenlagert. Als Folge davon nimmt die bleibt die Grenzflächenspannung konstant.


    HLB-Wert

    (siehe Hauptartikel „HLB-Wert“)

    Der HLB-Wert (HLB steht für engl. hydrophilic-lipophilic balance) beschreibt das Verhältnis zwischen dem hydrophilen und lipophilem Molukülanteil von hauptsächlich nicht-ionischen Tensiden und wurde 1954 von W. C. Griffin vorgeschlagen.


    Beispiele für Emulgatoren


    Literatur & Quellen

    1. Gramdorf, S. (2011) „Schmelzeemulgieren im Hochdruckhomogenisator zur Herstellung von koloidalen festen Triglyceridpartikeln“ Von der Fakultät III – Prozesswissenschaften der Technischen Universität Berlin zur Erlangung des akademischen Grades Doktor der Ingenieurwissenschaften LINK
    2. Stache, H.: Tensid-Taschenbuch. Carl Hanser Verlag. München 1981.
    3. Stang, M.: Zerkleinern und Stabilisieren von Tropfen beim mechanischen Emulgieren. Dissertation Universität Karlsruhe, 1997.
    4. Walstra, P.: Principles of emulsion formation. Chem. Eng. Sci. Vol. 8(2):S. 333-349, 1993.

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