April 2014
Nachdem Sie diesen Artikel gelesen haben, werden Sie verstehen:
- die Grundwissenschaft der Emulsionen;
- wie Formulierer auswählen, welchen Emulgator Sie für eine bestimmte Emulsion verwenden möchten;
- wie Emulgatoren in Lebensmitteln, Ernährungsmitteln, Körper-und Haushaltspflegeprodukten, Industrieschmierstoffen, Umwelttechnologien, Biokraftstoffen und anderen Anwendungen verwendet werden.,
Die Unbeweglichkeit von Öl und Wasser hat das Sprichwort „Öl und Wasser mischen sich nicht“ und andere Ausdrücke inspiriert, die die allgemeine Inkompatibilität zweier Entitäten widerspiegeln, wie „Mein Mitarbeiter und ich sind wie Öl und Wasser.“Doch in unseren Häusern gibt es zahlreiche Beispiele für Produkte, in denen Öl und Wasser mischen: Mayonnaise, Milch, Salatdressings, Handlotion und Haarspülung, um nur einige zu nennen. Diese Beispiele stellen Emulsionen dar, bei denen es sich um stabile Mischungen winziger Tröpfchen einer nicht mischbaren Flüssigkeit in einer anderen handelt, die durch Chemikalien, sogenannte Emulgatoren, ermöglicht werden.,
Funktionsweise von Emulsionen und Emulgatoren
Einfache Emulsionen sind entweder Öl in einer wässrigen Phase suspendiert (o/w) oder Wasser in Öl suspendiert (w/o). Milch ist ein Beispiel für eine O / w-Emulsion, bei der die Fettphase oder Creme winzige Tröpfchen innerhalb der Magermilch-oder Wasserphase bildet. Im Gegensatz dazu ist Margarine eine W / o-Emulsion, die Wassertröpfchen oder Magermilch in einer Mischung aus pflanzlichen Ölen und Fett enthält. In beiden Fällen werden Emulgatoren benötigt, um zu verhindern, dass die suspendierten Tröpfchen zusammenlaufen und die Emulsion brechen.,
Jeder, der ein einfaches Öl-Essig-Salatdressing gemacht hat, weiß, dass man mit genügend Schütteln oder Wischen eine temporäre Emulsion herstellen kann. In Abwesenheit von Emulgatoren bricht diese instabile Emulsion jedoch innerhalb von Minuten zusammen und das Öl bildet eine Schicht auf dem Essig. Seit Jahrhunderten haben Köche natürliche Emulgatoren wie Eigelb, Senf oder Honig hinzugefügt, um diese Trennung zu verhindern., Heute sind eine Vielzahl von naturbasierten und synthetischen Emulgatoren für die verschiedenen Bereiche verfügbar, die von ihnen profitieren, einschließlich Lebensmittel, Nutraceuticals, Haus-und Körperpflege, Biokraftstoff, Umweltreinigung und industrielle Schmiermittelanwendungen.
Emulgatoren bilden physikalische Barrieren, die verhindern, dass Tröpfchen koaleszieren. Emulgatoren sind eine Art Tensid (siehe Sidebar) und enthalten sowohl eine hydrophile (wasserliebende oder polare) Kopfgruppe als auch einen hydrophoben (ölliebenden oder unpolaren) Schwanz. Daher werden Emulgatoren sowohl von polaren als auch von unpolaren Verbindungen angezogen., Bei Zugabe zu einer O/w-Emulsion umgeben Emulgatoren das Öltröpfchen mit ihren unpolaren Schwänzen, die sich in das Öl erstrecken, und ihren polaren Kopfgruppen, die dem Wasser zugewandt sind (Abb. 1). Bei einer W / o-Emulsion ist die Orientierung des Emulgators umgekehrt: Unpolare Schwänze erstrecken sich nach außen in die Ölphase, während polare Kopfgruppen in das Wassertröpfchen zeigen. Auf diese Weise senken Emulgatoren die Grenzflächenspannung zwischen der Öl-und der Wasserphase, stabilisieren die Tröpfchen und verhindern deren Koaleszenz.,
Emulgatoren können kationisch (positiv geladene polare Kopfgruppe), anionisch (negativ geladene Kopfgruppe) oder nichtionisch (ungeladene Kopfgruppe) sein. Wenn geladene Emulgatoren Tröpfchen in einer o/w-Emulsion beschichten, stoßen sich die positiven oder negativen Ladungen an der Außenseite der Öltröpfchen elektrostatisch ab und helfen dabei, die Tröpfchen getrennt zu halten. Nichtionische Emulgatoren neigen dazu, große, sperrige Kopfgruppen zu haben, die vom Öltröpfchen weg weisen., Diese polaren Kopfgruppen kollidieren und verwickeln sich mit Kopfgruppen auf anderen Wassertröpfchen, was das Zusammenkommen der Tröpfchen sterisch behindert. Die Art des verwendeten Emulgators hängt von der Anwendung ab, wobei kationische Emulgatoren typischerweise in Lösungen mit niedrigem bis neutralem pH-Wert und anionische Emulgatoren in alkalischen Lösungen verwendet werden. Nichtionische Emulgatoren können allein oder in Kombination mit geladenen Emulgatoren verwendet werden, um die Emulsionsstabilität zu erhöhen.
Wie wählt man den richtigen Emulgator
Wie wählt man den richtigen Emulgator für eine bestimmte Emulsion aus?, Die Berechnung des hydrophil-lipophilen Gleichgewichts (HLB) eines Emulgators oder einer Kombination von Emulgatoren kann helfen. In einer idealen Emulsion wird der Emulgator gleichermaßen von der Wasserphase und der Ölphase angezogen. Wenn das Gleichgewicht in beide Richtungen gekippt wird, kann der Emulgator den Kontakt mit der Phase verlieren, von der er weniger angezogen wird, wodurch die Emulsion zusammenbricht.
Verschiedene Emulgatoren haben unterschiedliche HLB-Werte, die ihre Fähigkeit zur Stabilisierung verschiedener Arten von Emulsionen vorhersagen können (Abb. 2)., Die HLB-Skala reicht von 0 bis 20, wobei 10 einem Emulgator entspricht, der gleichermaßen von Wasser und Öl angezogen wird. Emulgatoren mit HLB-Werten größer als 10 sind hydrophiler und somit besser in der Lage, o/w-Emulsionen zu stabilisieren. Emulgatoren mit HLB-Werten unter 10 sind dagegen hydrophober und daher besser für W/o-Emulsionen geeignet.
Darüber hinaus haben verschiedene Öle unterschiedliche HLB-Anforderungen., Beispielsweise benötigen Pflanzenölemulsionen einen Emulgator mit einem HLB von 7-8, während der erforderliche HLB-Wert zur Bildung einer stabilen Rizinusölemulsion 14 beträgt. Durch die Übereinstimmung des HLB-Wertes des Emulgators mit dem des Öls können Formulierer ihre Chancen auf Herstellung einer stabilen Emulsion erheblich erhöhen.
Laut George Smith, technischer Direktor für Amerika bei Huntsman Performance Products in den Woodlands, Texas, USA, funktioniert eine Kombination von Emulgatoren normalerweise besser als jeder einzelne Emulgator., „Wenn Sie zum Beispiel versuchen, eine Mineralölemulsion herzustellen, beträgt die HLB für Mineralöl 10“, sagt er. „Sie wählen also ein Paar Emulgatoren aus, einen mit einem HLB höher als 10 und einen mit einem HLB niedriger als 10. Wenn Sie sie kombinieren, liegt der Durchschnitt bei 10.“
Das HLB-System, das hauptsächlich für nichtionische Emulgatoren arbeitet, gibt es seit 1954. In den 1970er Jahren wurde das hydrophil-lipophile Differenzsystem (HLD) eingeführt., Das HLD-System arbeitet sowohl für ionische als auch nichtionische Tenside und ist besser in der Lage, detaillierte Eigenschaften einer bestimmten Emulsion wie Salzgehalt, Öltyp, Tensidkonzentration und Temperatur zu berücksichtigen.
Die HLD-Gleichung enthält Begriffe für die Salzkonzentration, die“ Öligkeit “ des Öls (die effektive Alkankohlenstoffzahl) und die charakteristische Krümmung (Cc) des Emulgators., Der Cc-Wert eines Emulgators gibt an, ob sich der Emulgator lieber um einen Öltröpfchen in Wasser (negative Cc) oder um einen Wassertröpfchen in einer W/o-Emulsion (positive Cc) krümmt. Zum Beispiel hat ein sehr hydrophiler Emulgator, Natriumlacksulfat, einen Cc von -2,3, während ein sehr hydrophober Emulgator, Dioctylnatriumsulfosuccinat, einen Cc von 2,6 aufweist. Der Cc für Kombinationen von Emulgatoren ist der gewichtete Durchschnitt für jeden Emulgator. Die HLD-Skala zentriert sich auf 0, was der optimalen Emulsion entspricht. Online-Rechner existieren, um die HLD für eine bestimmte Emulsion zu optimieren (z.,, www.stevenabbott.co.uk/HLD-NAC.html).
Makro – und Mikroemulsionen
Formulierer sind zunehmend daran interessiert, Mikroemulsionen herzustellen, die eine größere Stabilität bieten als herkömmliche Makroemulsionen. Wie der Name schon sagt, haben Mikroemulsionen kleinere Tröpfchengrößen als normale Emulsionen, wodurch sie transparent und nicht undurchsichtig erscheinen. Im Gegensatz zu Makroemulsionen sind Mikroemulsionen thermodynamisch stabil., „Bei ausreichender Zeit zerfällt eine Makroemulsion in Wasser-und Ölphasen“, sagt David Sabatini, Associate Director des Institute for Applied Surfactant Research an der University of Oklahoma, Norman, USA. „Aber die Zeit ist kein Faktor dafür, wie lange eine Mikroemulsion in ihrem aktuellen Zustand bleiben wird.“Wenn eine Temperaturänderung dazu führt, dass eine Emulsion zusammenbricht, reformiert sich eine Mikroemulsion spontan, wenn sich die Temperatur wieder auf ihren ursprünglichen Wert ändert. Im Gegensatz dazu erfordert eine Makroemulsion einen Energieeingang, um wieder aufzutauchen.,
Mikroemulsionen werden anders als Makroemulsionen hergestellt. Makroemulsionen erfordern ein hochintensives Mischen. Da Mikroemulsionen ein thermodynamisch stabiler Endpunkt sind, zu dem ein System auf natürliche Weise wandert, benötigen sie im Allgemeinen kein kräftiges Mischen. Formulierer verwenden jedoch häufig sanfte Bewegung, um die Komponenten gleichmäßig zu verteilen und den Prozess der Mikroemulsionsbildung zu beschleunigen.
Im Vergleich zu Makroemulsionen benötigen Mikroemulsionen mehr Tensid., „Die Zeitstabilität zeigt in Richtung Mikroemulsionen, aber der Tensidbedarf kann auf Makroemulsionen hindeuten“, sagt Sabatini. „Es kann sein, dass 3 oder 6 Monate für Ihre Anwendung ausreichend lang sind und die Zeit in dieser Situation möglicherweise kein Faktor ist.“Zum Beispiel werden Lebensmittel oft schlecht, bevor eine Makroemulsion zusammenbricht“, sagt er.
Aufgrund ihrer bemerkenswerten Stabilität finden Mikroemulsionen Anwendungen in verschiedenen Bereichen wie Körperpflegeprodukten, Ölfeldchemikalien und Medizin., „Makroemulsionskonzepte gibt es schon seit Jahrhunderten, aber fortschrittliche Mikroemulsionskonzepte sind nur etwa zwei bis drei Jahrzehnte alt“, sagt Sabatini. „Das Interesse an Mikroemulsionen wächst, weil wir gerade erst anfangen, ihre Fähigkeiten zu verstehen.“
Lebensmittel
Viele beliebte Lebensmittel sind Emulsionen, darunter Mayonnaise, Salatdressings, Saucen wie Hollandaise, Schokolade und Eis. Lecithin, eine Mischung aus natürlich vorkommenden Phospholipiden, wird in der Lebensmittelindustrie häufig zur Förderung von O/w-Emulsionen verwendet. Weltweit stammt das meiste kommerzielle Lecithin aus Sojabohnenöl., Eigelb, der traditionelle Emulgator für Mayonnaise und Saucen, enthält auch Lecithin. Andere übliche Emulgatoren in Lebensmitteln sind Proteine, Fettsäureester, Natriumstearoyllactylat und Mono – und Diglyceride.
Die Herstellung von Lebensmittelemulsionen kann eine Herausforderung sein, da „Lebensmittel komplexe Systeme sind, mit denen viele verschiedene Inhaltsstoffe interagieren“, sagt John Neddersen, Senior Application Scientist für Fette, Öle und Emulgatoren bei DuPont Nutrition and Health mit Sitz in New Century, Kansas, USA., „Obwohl Richtlinien wie die HLB-Skala helfen können, sind die meiste Zeit Erfahrung und Experimente erforderlich, um die optimale Auswahl an Emulgatoren und Nutzungsraten zu finden.“Neddersen stellt fest, dass die Verarbeitung bei der Arbeit mit Lebensmittelemulsionen eine weitere Herausforderung sein kann. „Ein Unternehmen hat möglicherweise eine einzige Formel an mehreren Standorten und sieht in den verschiedenen Werken unterschiedliche Ergebnisse“, sagt er. Diese Unterschiede können sich aus scheinbar subtilen Variationen der Pflanzenbedingungen ergeben.,
DuPont vertreibt eine breite Palette von Emulgatoren, darunter die Panodan ® DATEM-Linie (Diacetyl-Weinsäureester von Monoglyceriden) speziell für Backwaren und die Cremodan® – Linie für Eiscreme und andere gefrorene Desserts. Als Alternative zu Lecithin in Pralinen und anderen Süßwaren bietet DuPont Grindsted® CITRON, einen Zitronensäureester. Dieser Emulgator kann Sojalecithin ersetzen, das kürzlich insbesondere in Europa in Brand geraten ist, da die meisten für den Export angebauten Sojakulturen (insbesondere die Vereinigten Staaten, Brasilien und Argentinien) genetisch verändert sind., Nicht gentechnisch verändertes Soja ist teuer und knapp. Daher kann CITRIN eine attraktive Alternative für Konditoren sein, die Zutaten aus gentechnisch verändertem Soja vermeiden möchten.
Die nachhaltige Beschaffung von Palmöl ist auch zu einem Kundenanliegen geworden, da Berichte aufgetaucht sind, dass die Entwicklung von Palmölplantagen die Umwelt schädigt und gefährdete Wildtiere in Malaysia und Indonesien bedroht, wo das meiste Palmöl stammt. Infolgedessen führte DuPont ein Portfolio von Emulgatoren ein, die auf nachhaltig gewonnenen Palmölen und Nichtpalmölen basieren., Bis 2015 hat DuPont zugesagt, 100% seines Palmöls aus Plantagen zu beziehen, die vom Roundtable on Sustainable Palm Oil (RSPO) zertifiziert wurden.
Fettreduzierte Emulsionen sind ein weiteres heißes Thema für die Lebensmittelindustrie. Wenn Fett aus einem Lebensmittel entfernt wird, um eine fettarme oder fettfreie Version herzustellen, leiden häufig Geschmack, Aussehen und Textur. D. Julian McClements, Professor für Physik-Chemie an der University of Massachusetts Amherst, USA, sagt, dass es mehrere Möglichkeiten gibt, wie Emulsionen oder Emulgatoren dazu beitragen können, den Fettgehalt von Lebensmitteln zu reduzieren., Zum Beispiel könnten Forscher Wasser-in-Öl-in-Wasser-Emulsionen (w/o/w) strukturieren. „Sie könnten etwas Fett aus den Tröpfchen nehmen und durch Wasser ersetzen“, sagt er.
Ein anderer Ansatz, Heteroaggregation genannt, besteht darin, Öltröpfchen zu mischen, die mit Emulgatoren entgegengesetzter Ladung beschichtet sind. „Wir mischen ein positives Tröpfchen und ein negatives Tröpfchen zusammen und bilden ein Gelnetzwerk“, sagt McClements. „Die resultierende Emulsion hat eine sehr hohe Viskosität und einen geringen Fettgehalt und ahmt einige der Eigenschaften eines fettreichen Produkts nach.,“
Nutraceuticals
Forscher erforschen Emulsionen als Liefermittel für Vitamine, Nahrungsergänzungsmittel und andere Nutraceuticals. McClements ‚ Labor hat Emulsionen verwendet, um Vitamin E, Carotinoide, Omega-3-Fettsäuren, Curcumin, Coenzym Q10 und andere bioaktive Verbindungen einzukapseln. Schließlich möchte er Nutraceuticals wie diese in funktionelle Lebensmittel integrieren.
„Eines unserer Ziele ist es, die Stabilität von Wirkstoffen zu erhöhen, die in Emulsionen in Lebensmittelpartikeln eingekapselt sind“, sagt McClements., „Wir möchten auch ihr Schicksal im Magen-Darm-Trakt kontrollieren, sobald sie verdaut wurden.“
Zusätzlich zu herkömmlichen Emulsionen stellt McClements‘ Lab komplexere Emulsionen wie Nanoemulsionen, Festlipidnanopartikel und gefüllte Hydrogelpartikel her (Abb. 3) und mehrschichtige Emulsionen. Verschiedene Arten von Emulsionen könnten unterschiedliche Anwendungen haben. „Einige von ihnen können Komponenten vor chemischem Abbau schützen, andere können Verbindungen an den Dickdarm abgeben und einige können die Freisetzung von Aromen kontrollieren“, sagt McClements., „Sie müssen also für jede Anwendung ein anderes Liefersystem haben.“
Mehrschichtige Emulsionen bestehen aus Öltröpfchen, die mit einem Emulgator plus einer oder mehreren Biopolymerschichten beschichtet sind und in einer wässrigen Lösung dispergiert sind. Der Emulgator ist typischerweise elektrisch geladen, und die Polymerschicht(en) haben entgegengesetzte Ladungen, die sie an die Oberfläche des Öltröpfchens anziehen.,
Laut McClements neigen mehrschichtige Emulsionen dazu, durch Schwankungen des pH-Werts, der Ionenstärke, der Temperatur, des Einfrierens und Auftauens sowie der Dehydratation eine bessere physikalische Stabilität als einschichtige Emulsionen zu haben. Darüber hinaus können Forscher mehrschichtige Emulsionen entwerfen, um ihren Abbau im Gastrointestinaltrakt zu kontrollieren. „Sie können sie so machen, dass sie sehr schnell verdaut werden, wie eine normale Emulsion, oder Sie können sie so herstellen, dass sie weiter in den Magen-Darm-Trakt gelangen“, sagt er., „Letzteres könnte nützlich sein, wenn Sie etwas an den Dickdarm abgeben möchten oder versuchen, das Sättigungsgefühl zu kontrollieren, indem Sie unverdaute Verbindungen weiter unten im Magen-Darm-Trakt erhalten.“
Körperpflege
Die meisten Körperpflegeprodukte, einschließlich Lotionen, Cremes, Shampoos und Conditioner, sind Emulsionen. Übliche Emulgatoren für Körperpflegeprodukte umfassen ethoxylierte Alkohole, Carboxylate, Natriumisethionat, Glycerinmonostearat, Cetylalkohol, Stearylalkohol und Silikonemulgatoren wie Dimethicone.,
„Der Trend im Moment ist, dass die meisten Menschen einen Emulgator verwenden möchten, der eher auf pflanzlichen Rohstoffen als auf Petrochemikalien basiert“, sagt Smith. Synthetische Emulgatoren wie ethoxylierte Alkohole und ihre natürlich abgeleiteten Gegenstücke haben identische Strukturen, Leistung und biologischen Abbau. „Der Preis schwingt hin und her, abhängig vom Preis für Palmkernöl in Malaysia und dem Preis für Ethylen in Nordamerika“, sagt Smith. „Im Moment denke ich, dass die Petrochemie den Vorteil hat, aber sie wechselt alle zwei bis drei Jahre.,“
Juan Mateu, technischer Direktor bei JEEN International in Fairfield, New Jersey, USA, sagt, dass es in den letzten Jahren eine Abkehr von synthetischen ethoxylierten Alkoholen aufgrund von Sorgen über Rest 1,4-Dioxan, ein vermutetes Karzinogen, das ein Nebenprodukt bei ihrer Herstellung ist. Natürlich abgeleitete Glucoside wurden als Ersatz für einige Anwendungen vorgeschlagen. „Es ist jedoch noch zu früh zu sagen, dass ethoxylierte Alkohole ersetzt werden können“, sagt Mateu. „Es gibt einige Emulsionen, die Sie mit Glucosiden herstellen können, aber zum größten Teil verwendet die ganze Welt immer noch Ethoxylate.,“
Im Jahr 2009 hat JEEN International seine Jeesperse-Linie von kaltverarbeitenden Emulgatoren auf den Markt gebracht, mit der Formulierer Emulsionen herstellen können, die wachsartige Substanzen bei Umgebungstemperaturen (25-30°C) enthalten. Viele gängige Emulgatoren in Körperpflegeprodukten, wie Cetylalkohol und Glycerinmonostearat, sind Wachse mit relativ hohen Schmelzpunkten (bis 165°C). Vor Jeesperse mussten die Hersteller Emulgatoren in der Ölphase erhitzen, um sie zu schmelzen, und dann den geschmolzenen Emulgator in die wässrige Phase geben und die Emulsion mit einer kontrollierten Geschwindigkeit auf Raumtemperatur abkühlen., Im Gegensatz dazu ermöglicht Jeesperse, dass die Emulsion in einem einzigen Kessel bei Raumtemperatur hergestellt wird, was zu erheblichen Einsparungen an Geld und Zeit führt.
Die geheimen Inhaltsstoffe in Jeesperse-Produkten sind Polyelektrolyte wie Natriumpolyacrylat. Die Polyelektrolyte sind polare Moleküle, die Polarität in unpolaren Wachsen induzieren können, so dass sie sich in kaltem Wasser (einem polaren Lösungsmittel) auflösen können. Mateu sagt, dass er im Labor eine Emulsion mit dem kalten Prozess in etwa 20 Minuten herstellen kann, im Gegensatz zu mehreren Stunden Mischen, Erhitzen und Kühlen mit dem herkömmlichen Prozess., „Ästhetisch ist das Produkt das Gleiche—es fühlt sich gleich an und sieht gleich aus—warum also nicht?“er sagt.
Ein kurzes Video, das die Kaltverfahrensformulierung einer Lotion mit einem Jeesperse-Emulgator demonstriert.
Häusliche Pflege
Viele Haushaltsreiniger und Waschmittel enthalten Tenside, die ölige Schmutzpartikel emulgieren, so dass sie verdünnt und abgewaschen werden können. Ethoxylierte Alkohole sind ein üblicher Bestandteil von Waschmitteln. Viele Reinigungsmittel enthalten eine Mischung aus nichtionischen und anionischen Emulgatoren, um Flecken aus Textilien zu entfernen.,
Laut Sabatini ist das Entfernen von Triglyceriden wie Fetten, Speckfett und Pflanzenölen aus Geweben besonders schwierig. Sein Labor hat gezeigt, dass ausgedehnte Tenside, bei denen es sich um Tenside mit Zwischenpolaritätsgruppen (z. B. Polypropylenoxid und Polyethylenoxid) handelt, die zwischen dem hydrophilen Kopf und dem hydrophoben Schwanz eingefügt sind, diese Art von öligen Flecken wirksam entfernen.
Industrieschmierstoffe
Metallbearbeitungsflüssigkeiten und andere Industrieschmierstoffe sind typischerweise o / w-Emulsionen., Emulgatoren ermöglichen es Metallarbeitern, sowohl die Schmiereigenschaften von Ölen als auch die Kühlfähigkeiten von Wasser zu nutzen. Anionische und nichtionische Emulgatoren werden häufig zusammen in Metallbearbeitungsflüssigkeiten verwendet. Kationische Emulgatoren werden selten verwendet, da sie in den für Metallbearbeitungsflüssigkeiten erforderlichen alkalischen Lösungen (pH 8-9, 5) instabil sind.
Umwelttechnologien
Emulsionen und Mikroemulsionen wurden auf Umwelttechnologien wie Untergrundsanierung und Biokraftstoffproduktion angewendet., Wenn beispielsweise Öl oder Gas verschüttet wird, wird das Öl in Poren im Boden und im Gestein eingeschlossen. Das Labor von Sabatini hat alkoholfreie Mikroemulsionen entwickelt, die helfen, Ölverunreinigungen umweltfreundlich aus dem Untergrund zu entfernen. „Das Öl ist aufgrund der Grenzflächenspannung zwischen Wasser und Öl in den Poren eingeschlossen“, sagt Sabatini. „Wenn wir diese Grenzflächenspannung mit Emulgatoren senken können, können wir unsere Reinigungsrate für Verunreinigungen erhöhen.“
1997 gründeten Sabatini und mehrere Kollegen eine Firma namens Surbec Environmental, LLC, um diese Technologie zu implementieren., Seitdem hat Surbec bei der Umweltreinigung mehrerer Standorte in den USA und im Ausland geholfen. Beispiele hierfür sind eine Tankstelle mit einem undichten unterirdischen Tank und ein mit Düsentreibstoff kontaminiertes Militärgelände.
Sabatini hat seine Emulsionsforschung auch auf die effizientere Produktion von Biokraftstoff angewendet. Biodiesel ist ein Pflanzenöl wie Sojabohnenöl, das durch eine Umesterungsreaktion chemisch modifiziert wurde, um seine Viskosität zu verringern. „In Bezug auf die Verbrennung müssen Sie das Pflanzenöl nicht modifizieren., Sie können Pflanzenöl in einem Dieselmotor verwenden, und es wird ziemlich gut ohne Änderung funktionieren“, sagt Sabatini. „Es ist nur so, dass Pflanzenöl Viskositätsprobleme hat, besonders bei niedrigeren Temperaturen.“
Wie sich herausstellt, kann die Mikroemulsifikation von Pflanzenölen die Viskosität verringern, ohne dass eine Umesterungsreaktion erforderlich ist. Dies würde Zeit sparen und mehr des Rohstoffs als Brennstoff verwenden. Sabatini stellt jedoch fest, dass sich die Forschung noch in einem frühen Stadium befindet.,
Obwohl Menschen Emulsionen seit Hunderten, wenn nicht Tausenden von Jahren herstellen, beginnen wir erst jetzt, ihre vielfältigen Anwendungen in vielen Bereichen zu schätzen. Komplexe Emulsionen, wie Mikroemulsionen und mehrschichtige Emulsionen, versprechen eine weitere Erweiterung des Anwendungsrepertoires, insbesondere in aufstrebenden Bereichen wie der funktionellen Lebensmittel – und Biodieselproduktion. Nun, wenn wir nur einen Emulgator für diesen schwierigen Mitarbeiter finden könnten.
Laura Cassidy ist freiberufliche Wissenschaftlerin und Redakteurin mit Sitz in Hudson, Colorado, USA. Sie hat einen Ph. D., in der Biochemie, Mayo Graduate School, und kann kontaktiert werden unter [email protected].
Sidebar
Was ist der Unterschied?
Die Begriffe Tensid, Emulgator und Waschmittel werden oft synonym verwendet, aber es gibt Unterschiede.
Tensid ist der breiteste Begriff: Sowohl Emulgatoren als auch Detergenzien sind Tenside. Tenside oder oberflächenaktive Mittel sind Verbindungen, die die Oberflächenspannung zwischen zwei Flüssigkeiten oder zwischen einer Flüssigkeit und einem Feststoff verringern., Tenside sind amphiphil, was bedeutet, dass sie hydrophile (wasserliebende) Kopfgruppen und hydrophobe (wasserhassende oder ölliebende) Schwänze enthalten. Tenside adsorbieren an der Grenzfläche zwischen Öl und Wasser und verringern dadurch die Oberflächenspannung.
Ein Emulgator ist ein Tensid, das Emulsionen stabilisiert. Emulgatoren beschichten Tröpfchen innerhalb einer Emulsion und verhindern, dass sie zusammenkommen oder koaleszieren.
Ein Reinigungsmittel ist ein Tensid, das Reinigungseigenschaften in verdünnten Lösungen aufweist.
Ebenso werden die Begriffe Emulsion, Suspension und Schaum manchmal verwechselt.,
Eine Emulsion ist eine Mischung aus zwei oder mehr Flüssigkeiten mit oder ohne Emulgator, die normalerweise nicht mischbar sind. Eine der Flüssigkeiten, die“ dispergierte Phase“, bildet Tröpfchen in der anderen Flüssigkeit, der „kontinuierlichen Phase“.“
Eine Suspension ist ein Feststoff, der in einer Flüssigkeit dispergiert ist. Die Partikel sind groß genug für die Sedimentation.
Ein Schaum ist eine Substanz, in der Gasblasen in einer Flüssigkeit suspendiert sind.,
Sidebar
Technische Sitzung hebt Suspensionen, Emulsionen und Schäume hervor
Sie können sich über die neuesten Entwicklungen in Suspensionen, Emulsionen und Schäumen informieren, indem Sie an einer gemeinsamen technischen Sitzung zu diesen Themen auf der kommenden AOCS-Jahrestagung 2014 teilnehmen & Expo in San Antonio, Texas, USA. Die Sitzung findet am Mittwoch, 7. Mai, ab 13.55 Uhr statt.,, wird eine breite Palette von technischen Themen umfassen—von der Herstellung von fettreduzierten Produkten durch kontrollierte Aggregation von Lipidtröpfchen bis zur Formulierung von Lipopeptid-Biosurfaktantenmischungen zum Dispergieren von Ölverschmutzungen im Meerwasser.
Die Sitzung wird gemeinsam von den Abteilungen Essbare Anwendungstechnologie (EAT) und Tensid & Detergent (S&D) von AOCS gesponsert und im Programm als EAT 5.0 und S&D 5.1 aufgeführt. Eine vollständige Liste der Präsentationen.