امولسیفایر چیست و چه کاربردی دارد

امولسیفایرها نقش مهمی در ساخت محصولات غذایی دارند و ظاهر، طعم، بافت و ماندگاری آنها را بهبود می بخشند. امروزه بسیاری از غذاهایی که ما مصرف می کنیم مانند مارگارین، سس مایونز، سس های خامه ای، آب نبات، غذاهای فرآوری شده بسته بندی شده ، شیرینی ها و طیف وسیعی از محصولات نانوایی بدون افزودن امولسیفایر خواص مشابهی نخواهند داشت.

انواع امولسیفایرها

امولسیفایرهایی که در حال حاضر در تولید مواد غذایی مورد استفاده قرار می گیرند، یا محصولات طبیعی خالص شده (از منشا گیاهی یا حیوانی) یا مواد شیمیایی مصنوعی هستند که ساختار بسیار مشابهی با محصولات طبیعی دارند.

به عنوان مثال، امولسیفایر لسیتین (E322) که به طور گسترده در محصولات شکلاتی استفاده می شود، می تواند از دانه های سویا (روغن)، تخم مرغ، جگر، بادام زمینی و جوانه گندم تهیه شود.

پکتین (E440) که همچنین یک امولسیفایر پرکاربرد است، به طور طبیعی در میوه هایی مانند سیب و گلابی نیز یافت می شود.

در حال حاضر، حدود 60 افزودنی در گروه “امولسیفایرها، تثبیت کننده ها، عوامل ژل کننده و غلیظ کننده” در اتحادیه اروپا مجاز است.

E-numbers	Substance/class	Some foodstuff in which they are commonly used
E322	لسیتین	تهیه شکلات
E407	کاراژینان	شیر طعم دار، قهوه سرد، بستنی بر پایه لبنیات و دسرهای منجمد، دسرهای خنک، خامه
E412	گوارگام	محصولات لبنی، محصولات مبتنی بر سویا، دسرهای منجمد مبتنی بر آب، پرکننده ها و اسپری های ساندویچ، محصولات سالاد
E415	زانتانگام	سس مایونز، پرکننده ها و اسپری های ساندویچ، محصولات سالاد، سس و سرکه
E432-436	پلی سوربات ها	اقلام نانوایی، شیر و خامه، بستنی، دسر، شیرینی پزی
E460-469	سلولز ها، شامل کربوکسی متیل سلولز	مکمل‌های ویتامین و رژیمی، شیرین‌کننده‌های مصنوعی، جایگزین‌های وعده غذایی و سایر نوشیدنی‌ها، آب‌نبات‌های یخی مبتنی بر آب، پاپ و شربت، جایگزین‌های گوشت
E471	مونو و دیگلیسیرید های اسید های چرب	بستنی بر پایه لبنیات و ماست منجمد، مارگارین، کیک، شیرینی، دسر منجمد، ساندویچ و بسته بندی
E473-474	استرهای سوکروز و سوکروگلیسیرید ها	آدامس، بستنی گیاهی و ماست منجمد، پاستیل، آدامس، ژله و جویدن، نوشیدنی‌های گیاهی، اسنک/غلات/ انرژی‌زا
E475	استرهای پلی گلیسرول اسید های چرب	کیک، شیرینی و کالاهای شیرین، بیسکویت/کوکی‌های شیرین، مواد و مخلوط‌های پخت، دسرهای منجمد
E476	پلی گلیسرول پلی ریسینولئیات	محصولات شکلاتی، محصولات منجمد مبتنی بر لبنیات، مارگارین و سایر ترکیبات
E481-482	لاکتیلات استئاروئیل	اجناس نانوایی، غلات صبحانه، دسر، نان
E491-495	استرهای سوربیتان	کیک، شیرینی و کالاهای شیرین، مواد و مخلوط‌های پخت، محصولات شکلاتی

کاربردهای امولسیفایرها

نان

تهیه نان بدون امولسیفایر امکان پذیر است اما نتیجه آن اغلب نان خشک و کم حجم است و به راحتی بیات می شود.

اضافه کردن 0.5% امولسیفایر به خمیر برای دستیابی به حجم بیشتر، ساختار نرم تر و ماندگاری طولانی تر نان کافی است. دو نوع امولسیفایر مورد استفاده در نان وجود دارد: تقویت کننده های خمیر (مانند استرهای اسید تارتاریک دی استیل (E472e) و استئاروئیل-2-لاکتیلات سدیم یا کلسیم (E481, E482)) و نرم کننده های خمیر (مانند مونو و دی گلیسریدهای مونو و دی گلیسرید).

اسیدهای چرب (E471)).

عوامل تقویت کننده خمیر باعث می شود خمیر قوی تر شود و نان با بافت و حجم بهتر به دست آید. مواد نرم کننده خمیر باعث می شود که ساختار نرم تر و ماندگاری بیشتری داشته باشید.

شکلات

تمام محصولات شکلاتی حاوی 0.5 درصد لسیتین (E322) یا آمونیوم فسفاتید (E442) هستند. این امولسیفایرها برای ایجاد قوام مناسب شکلات اضافه می شوند.

در نتیجه، شکلات را می توان در ظرف های شکلات، شکلات تخته ای و غیره قالب زد. اگر شکلات در دمای خیلی بالا نگهداری شده باشد، سطح آن ممکن است کدر یا سفید به نظر برسد. به این «بلوم» می گویند که باعث می شود محصول برای مشتری جذابیت کمتری داشته باشد. تری استئارات سوربیتان (E492) می تواند رشد آنها را به تاخیر بیندازد.

بستنی

بستنی یکی از پیچیده‌ترین غذاهایی است که با آن مواجه می‌شویم.

بستنی حاوی کریستال‌های یخ، هوا، ذرات چربی و مخلوط آبی منجمد نشده است. امولسیفایرها در طول فرآیند انجماد اضافه می‌شوند تا بافتی نرم‌تر ایجاد کنند و اطمینان حاصل شود که بستنی از این کار جلوگیری می‌کند. پس از سرو به سرعت ذوب می شود. آنها همچنین پایداری انجماد و ذوب را بهبود می بخشند.

مونو و دی گلیسرید اسیدهای چرب (E471)، لسیتین (E322) و پلی سوربات ها (E432، E436) معمولاً در تولید بستنی استفاده می شوند. همه اینها در مورد دسرهای دیگر مانند شربت، میلک شیک، موس منجمد و ماست منجمد نیز صدق می کند.

مارگارین

امولسیفایرها ثبات، بافت و طعم مورد نیاز را به مارگارین می دهند. برای اطمینان از پراکندگی ریز قطرات آب در فاز روغن، مونو و دی گلیسیریدهای اسیدهای چرب (E471) و لسیتین (E322) به طور گسترده مورد استفاده قرار می گیرند.

استرهای اسید سیتریک مونو و دی گلیسیرید:

(E472c) از پاشیدن مارگارین در حین استرهای پلی گلیسرول جلوگیری می کند.

(E477) و استرهای اسید لاکتیک کیفیت خوب مارگارین مورد استفاده برای پخت کیک را تشکیل می دهند.

گوشت فرآوری شده

گوشتی که از طریق نمک زدن، پخت، دود کردن تخمیر یا سایر فرآیندها برای افزایش طعم یا بهبود نگهداری آن، به گوشت فراوری شده تبدیل شده است.

سوسیس بر صنعت گوشت فرآوری شده اروپا تسلط دارد. اجزای اصلی سوسیس پروتئین های گوشت، چربی و آب هستند که در یک امولسیون پایدار به هم متصل می شوند.

امولسیفایرها این امولسیون را تثبیت می کنند و چربی را به صورت ریز در سراسر محصول پخش می کنند. در فرآورده‌های گوشتی کم‌چرب، افزودنی‌های غذایی وظیفه دارند تا آن‌ها را به اندازه همتایان پرچرب خود دلپذیر کنند. صنایع غذایی از مونو و دی گلیسرید اسیدهای چرب (E471) و استرهای اسید سیتریک (E472c) برای تولید گوشت فرآوری شده استفاده می کند.

درست مانند هر افزودنی غذایی دیگر، امولسیفایرها تابع قوانین سختگیرانه اتحادیه اروپا هستند که بر ارزیابی ایمنی، مجوز، استفاده و برچسب‌گذاری آنها حاکم است، یا با نام آنها یا شماره E مربوطه آنها. علاوه بر این، عملکرد تکنولوژیکی آنها باید مورد تایید باشد. (به عنوان مثال، امولسیفایر: E466 یا امولسیفایر: کربوکسی متیل سلولز).

امولسیفایر ها در صنایع آرایشی

در محصولات آرایشی و بهداشتی، امولسیفایرها به عنوان کمکی برای ترکیب مایعات غیر قابل امتزاج در یک امولسیون استفاده می شوند. ساختار مولکولی ویژه امولسیفایرها کشش سطحی بین اجزای آبدوست و چربی دوست را کاهش می دهد و در نتیجه باعث ایجاد مخلوط های ریز پراکنده می شود. تثبیت کننده های امولسیونی باعث بهبود و کمک به حفظ پایداری و ماندگاری پراکندگی ها می شود.

امولسیفایر مناسب را برای تقریباً هر فرمول آرایشی وجود دارد.

امولسیون‌ها سیستم‌هایی هستند که از دو یا چند ماده غیرقابل امتزاج تشکیل شده‌اند که در آنها یک ماده (فاز ناپیوسته یا داخلی) در قطرات جداگانه در سراسر ماده دیگر (فاز پیوسته یا خارجی) معلق یا پراکنده می‌شود. فازهای غیر قابل اختلاط می توانند آب، روغن یا سیلیکون باشند.

هنگامی که امولسیون ها ساخته می شوند، سورفکتانت هایی به نام امولسیفایر برای کند کردن روند جداسازی فازهای غیر قابل امتزاج استفاده می شود. همه امولسیون ها ذاتا ناپایدار هستند به استثنای برخی از میکروامولسیون هایی که خود به خود تشکیل می شوند.

به عبارت ساده تر، هر ترکیبی از فازهای متفاوت که در کنار هم قرار می گیرند را می توان نوعی امولسیون در نظر گرفت.

امولسیون ها بر اساس:

فاز پیوسته (خارجی)

فاز ناپیوسته (داخلی)

استفاده از هموژنایزرها و سایر تجهیزات برای به حداقل رساندن اندازه قطرات، پایداری امولسیون را بهبود می بخشد. هنگام نامگذاری نوع امولسیون، حرف اول فاز ناپیوسته است.

O/W مخفف روغن در آب است و به عنوان امولسیون طبقه بندی می شود.

W/O مخفف آب در روغن است و به عنوان امولسیون معکوس طبقه بندی می شود.

تثبیت این نوع امولسیون ها بسیار دشوارتر از سیستم های روغن در آب است. آنها همچنین باید قطرات بسیار کوچکتری داشته باشند تا به آنها کمک کند مدت بیشتری در کنار هم بمانند. تغییر نسبت فاز، خواص فیزیکی امولسیون را تغییر می دهد. این امولسیفایرها هستند که به حفظ امولسیون ها در کنار هم کمک می کنند.

استر های فتی اسید

Properties	Description	Form at 20 °C	B+S Name	INCI
تثبیت کننده امولسیون / امولسیون کننده	مونوگلیسرید کل > 40 درصد	flakes / beads	BergaBest GS 40	گلیسیرین مونو استئارات
تثبیت کننده امولسیون / امولسیون کننده	آلفا مونوگلیسرید 29-33 درصد	flakes / beads	BergaBest GS SE	گلیسیرین مونو استئارات نیمه امولسیون کننده
تثبیت کننده امولسیون / امولسیون کننده تقویت کننده کف سورفاکتانت	مقدار اسید: حداکثر 5 میلی گرم KOH/g، مقدار صابون سازی 90-105 mg KOH/g	liquid	BergaCare EM-HE7	پلی اتیلن گلیکول 7
تثبیت کننده امولسیون / امولسیون کننده مات کردن عامل مروارید	C16: 52-58 %, C18: 40-45 %	solid	BergaCare Pearl	استئارات گلیکول
تثبیت کننده امولسیون / امولسیون کننده مات کردن عامل مروارید اصلاح کننده ویسکوزیته	C16: 52-58 %, C18: 40-45 %	solid	BergaCare Pearl 2	دی استئارات گلیکول

فتی الکل ها

Properties	Description	Form at 20 °C	B+S Name	INCI
تثبیت کننده امولسیون / امولسیون کننده تقویت کننده کف مات کردن اصلاح کننده ویسکوزیته	C12: max. 0.5% C14: max. 1% C16: min. 98% C18: min. 1%	solid	Vegarol 16-98	ستیل الکل
تثبیت کننده امولسیون / امولسیون کننده تقویت کننده کف مات کردن اصلاح کننده ویسکوزیته	C14 and lower: max. 3% C16: 45 – 55% C18: 45 – 55% C20 and higher: max. 3%	solid	Vegarol 1618 50:50	ستو استئاریل الکل
تثبیت کننده امولسیون / امولسیون کننده تقویت کننده کف مات کردن اصلاح کننده ویسکوزیته	C12: max. 2% C14: max. 7% C16: 55-65% C18: 35-45%	White pastilles	Vegarol 1618 PS	ستو استئاریل الکل
تثبیت کننده امولسیون / امولسیون کننده تقویت کننده کف مات کردن اصلاح کننده ویسکوزیته	C12: max. 0,5% C14: max. 1,5% C16: 25 – 35% C18: 65 – 70 % C10 and higher: max. 2%	solid	Vegarol 1618 TA	ستو استئاریل الکل
تثبیت کننده امولسیون / امولسیون کننده تقویت کننده کف مات کردن اصلاح کننده ویسکوزیته	C14: max. 0.5% C16: max. 1% C18: min. 98% C20: max. 1%	solid	Vegarol 18-98	ستیل الکل
الزام آور تثبیت کننده امولسیون / امولسیون کننده حالت دهنده مو اصلاح کننده ویسکوزیته	C16: max. 2% C18: 41 – 45% C20: 9 – 13% C22: 42 – 46%	pastilles	Vegarol 1822	بهنیل الکل
الزام آور تثبیت کننده امولسیون / امولسیون کننده حالت دهنده مو اصلاح کننده ویسکوزیته	C16: max. 0.5% C18: max. 5% C20: 10 – 20% C22: 80 – 90% C24: max. 2%	solid	Vegarol 2280	بهنیل الکل

امولسیفایرهای آنیونی

امولسیفایرهای آنیونی، از برخی جهات، هم خانواده هستند، وقتی صحبت از فناوری امولسیفایر می شود. امولسیفایرهای مبتنی بر صابون می‌توانند در فرمولاسیون‌های پاک‌سازی بسیار مفید باشند، اما می‌توانند بخشی از یک فرمول ضد پیری بسیار باکیفیت باشند، فقط به شرطی که انتخاب مواد فعال شما با دقت انتخاب شود.

امولسیفایرهای آنیونی دارای بار منفی خالص در محلول هستند و به همین دلیل مانند کاتیونیک ها به الکترولیت ها حساس هستند.

آنیونیک ها از وجود کمی نمک یا اسید تک ظرفیتی تا حدی سود می برند (زیرا افزایش شوری/ اسیدیته غلظت بحرانی میسل و فعالیت فاز آب را افزایش می دهد).

بالاتر از آن، فرمول می‌تواند به شکلی مشابه مانند ترکیبات سورفکتانت‌های بیش از حد نمک‌شده شکست بخورد. محتوای نمک می تواند در یک فرمول فعال حاوی موادی مانند:

آلوئه ورا

PCA سدیم

عصاره جلبک دریایی

هیالورونات سدیم و حتی برخی از فعال‌های گیاهی می‌توانند محدودیت‌ها را افزایش دهند. به این ترتیب، پایداری انجماد/ ذوب بخشی ضروری از آزمایش پایداری امولسیون آنیونی اولیه است.

امولسیفایرهای کاتیونی

فناوری کاتیونی برای مراقبت از پوست از صنعت پشم نشأت گرفت و سپس به مراقبت از مو منتقل شد. از آنجایی که مو و پوست هر دو از کراتین مشتق شده اند، طولی نکشید که از مزایای کاتیونیک ها در فناوری مرطوب کننده استفاده شد.

کاتیونیک ها در فرمولاسیون هایی که می خواهند برای مدت طولانی روی پوست باقی بمانند مانند کرم های ضدآفتاب، آرایش های طولانی مدت و کرم ها عملکرد بسیار خوبی دارند. این به این دلیل است که آنها مثبت هستند، بار کاتیونی این محصولات را به شدت به سطح پوست می چسباند و در برابر شستشو و سایش مقاومت می کند.

یک مثال عملی از جایی که امولسیفایرهای کاتیونی بسیار مفید بوده اند، جلوگیری از چسبیدن شن و ماسه به بدنه ای است که از نور خورشید محافظت شده است. به لطف ظرفیت ضد الکتریسیته ساکن.

مانند آنیونیک ها، کاتیونیک ها نیز به آنچه در فاز آب می گذرد حساس هستند و به جای فازی که مملو از مواد افزودنی است، با یک فاز خارجی نسبتاً آرام به بهترین شکل مقابله می کنند.

امولسیفایرهای کاتیونی به دلیل ظرفیت طبیعی خود برای چسبندگی پوست، بیشتر از سایر خانواده های شیمیایی می توانند باعث تحریک شوند، اما گفته می شود، در بسیاری از موارد فرمولاتور می تواند در این زمینه کار کند – فرمولاسیون با pH اسیدی توصیه می شود.

نسل جدید امولسیفایرهای کاتیونی تمایل دارند دنباله(های) آبگریز دراز را ترجیح دهند، زیرا این امولسیون ها باعث کاهش چگالی بار گروه سر و در نتیجه به حداقل رساندن پتانسیل تحریک می شوند. این، البته، باید با ظرفیت مواد تشکیل دهنده برای تشکیل و نگهداری امولسیون متعادل شود.

امولسیفایرهای غیر یونی

امولسیفایرهای غیر یونی به دلیل انعطاف پذیری و پتانسیل کم برای برهمکنش شیمیایی، اولین انتخاب امولسیفایر برای اکثر کاربردها هستند. امولسیفایرهای غیر یونی آنهایی هستند که عاری از هرگونه بار الکتریکی خارجی ناشی از یونهای آزاد هستند. نمونه هایی از این موارد عبارتند از:

پلی سوربات 80

پلی سوربات 20

اینها به عنوان Tweens شناخته می شوند، نام تجاری رایج برای امولسیفایرها.

این اغلب یک ترکیب امولسیفایر غیر یونی است که ابتدا در هنگام ایجاد کرم هایی با سطوح فعالیت بالا یا موادی که به سختی تثبیت می شوند مانند:

اسید سالیسیلیک

AHA ها

زینک اکساید یا ویتامین C

مزیت کلیدی امولسیفایر غیریونی تحمل نمک قوی آن است.

شیمی فاز آب

همانطور که در ابتدا ذکر شد، یک امولسیون ترکیبی از دو فاز غیرقابل اختلاط است که به وسیله چیزی که به نظر خیلی ها جادویی به نظر می رسد و احساس می کند با هم نگه داشته شده اند! چیزی که واقعاً در حال وقوع است، بازآرایی فیزیکی اجزاست، همه تلاش می‌کنند خود را به موقعیتی برسانند که به این معنی است که کمترین مقدار ممکن انرژی را اعمال می‌کنند – آن قطرات فاز پراکنده تنبل هستند!

فازهای پراکنده و پیوسته تحت تأثیر همه چیزهایی هستند که وارد فرمول می شوند و برخی چیزها بیشتر از بقیه مخرب هستند.

تاثیر کشش سطحی در فاز آب

کشش سطحی بین روغن و آب آنقدر زیاد است که با هم مخلوط نمی شوند مگر اینکه یک سورفکتانت (امولسیفایر در این شرایط) اضافه کنید. ما این را می‌دانیم و در مورد انواع مختلف امولسیفایرهایی که می‌توانیم اضافه کنیم بحث کرده‌ایم، اما آیا می‌دانیم که سایر مواد با کشش سطحی محصول چه می‌کنند؟

نگهدارنده ها و حلال ها می توانند به طور چشمگیری کشش سطحی بین قطرات روغن و آب را تغییر دهند. همانطور که در امولسیفایر ما می بینیم، برای تسهیل توسعه امولسیون، مقداری کاهش کشش سطحی لازم است، اما در موارد دیگر، تغییرات فاجعه بار هستند و می توانند منجر به ویسکوزیته و فروپاشی امولسیون شوند.

گلیسیرین، پروپیلن گلیکول و اتانول افزودنی های رایج در محصولات آرایشی هستند و همگی می توانند بر کشش سطحی تأثیر بگذارند. همه این ترکیبات قطبیت فاز آب را کاهش می دهند و تأثیر آن کاهش بسته به مقدار افزودنی موجود تغییر می کند، اگرچه رابطه بین دوز و اثر کاملاً خطی نیست.

 

تاثیر یونها در فاز آب

ما اغلب در مورد نمک و شوری در فرمولاسیون صحبت می کنیم، اما چیزی که واقعاً در مورد آن صحبت می کنیم، قدرت یونی فاز پیوسته است.

مبادله آب غیر معدنی با آب دریا ممکن است باعث مشکلات فرمولی شود، ما کمتر بپذیریم که مواد فعالی که به دقت در فاز آبی خود اندازه گیری می کنیم همین کار را انجام می دهند. اسیدها، بازها یا نمک ها، یک فاز آبی غنی از یون، می تواند باعث خرابی پایداری محصول شود.

بار یونی در فاز آب می تواند به افزایش پیوند درون مولکولی کمک کند و همچنین می تواند به تشکیل یک لایه دوگانه الکتریکی در اطراف فاز پراکنده کمک کند، که ثبات را افزایش می دهد، اما همه چیز می تواند بیش از حد پیش رود، به خصوص در موارد:

نمک های دو ظرفیتی مانند روی

اسیدهای قوی و عوامل اکسید کننده مانند اسید گلیکولیک و پراکسید

امولسیفایرهای طبیعی در لوازم آرایشی

امولسیفایرهای طبیعی، همانطور که از نامشان مشخص است، منبع طبیعی هستند. از زمان معرفی آنها به صنعت آرایشی و بهداشتی، آنها با استقبال چشمگیری مواجه شده اند.

امولسیفایرهای طبیعی در لوازم آرایشی بیشتر مستعد حملات میکروبی هستند و فرمولاسیون آن نیاز به افزودن ماده نگهدارنده دارد.

آنها به عنوان امولسیفایرها خیلی مؤثر نیستند که نیاز به افزودن آنها در مقادیر زیاد دارد. اگرچه فرمولاسیون حاوی امولسیفایر طبیعی دارای مزیت بیشتری نسبت به سایرین است، اما می تواند عواقب جدی بر روی پوست کاربر نهایی داشته باشد.

امولسیفایرهای طبیعی در لوازم آرایشی که به طور طبیعی منشأ می شوند، می توانند آلرژن های بالقوه را برای برخی افراد ثابت کنند.

لانولین – چربی پشم بدون آب گوسفند یک امولسیفایر طبیعی است که به عنوان پیوند بین آب و روغن عمل می کند. به کرم های مراقبت از پوست اضافه می شود.

لانولین و خواص بی نظیر آن برای پوست و مو

لسیتین یک امولسیفایر طبیعی است که می تواند به تنهایی یا در ترکیب با سایر امولسیفایرها استفاده شود. آنها معمولاً بر اساس مواد شیمیایی به نام فسفولیپیدها هستند و می توانند هر دو مشتق شده از گیاه و حیوان باشند.

بسته به مقدار لسیتین اضافه شده، فرمولاتور می تواند قوام مورد نظر را در لوسیون به دست آورد.

به دلیل خاصیت نرم کنندگی/مرطوب کنندگی آن بیشتر در فرمولاسیون های مراقبت از پوست استفاده می شود.

برای کاربردهای مراقبت از مو، علاوه بر لسیتین، پکتین و گلیسیرین نیز استفاده می شود.

موم زنبور، یکی دیگر از امولسیفایرهای طبیعی، در بالم لب، رژ لب، پماد و غیره کاربرد خوبی پیدا می کند.

اگر از امولسیفایر برای نگه داشتن روغن و آب در کنار هم استفاده نمی کنید، از چه چیزی استفاده می کنید؟

مقدار کمی روغن را می توان با استفاده از غلیظ کننده ها/ تثبیت کننده ها مانند کربومر و حتی صمغ های زانتان و اسکلروتیوم در حالت تعلیق نگه داشت. اینها امولسیون کننده نیستند و همچنین امولسیون تشکیل نمی دهند، بیشتر یک سوسپانسیون هستند، اما اگر فاز روغن سبک باشد و به اندازه کافی پراکنده شود، این محصولات می توانند از طریق مانع فضایی پایدار شوند – قطرات روغن گیر می کنند، گویی در تور ماهیگیری!