Emulsifying Agent

Emulsion หมายถึงของ 2 ชนิด ผสมกันอยู่ในลักษณะที่ไม่ได้เป็นเนื้อเดียวกัน (ปกติไม่รวมกัน) แต่มิได้แยกออกจากกันโดยเห็นชัด โดยส่วนหนึ่ง ส่วนที่กระจายตัวมักจะมีปริมาณน้อยกว่า เรียกว่า disperse phase หรือ discontinuous phase หรือ internal phase ส่วนที่มีปริมาณมากว่าจะทำหน้าที่ห่อหุ้มส่วนที่กระจายตัว เรียกว่า continuous phase หรือ external phase หรือ external phase

Type internal phase external phase Emulsion Foam Aerosol Suspension Liquid gas solid liquid

ชนิดของ Emulsion มี 2 แบบ คือ มี 2 แบบ คือ 1. Oil in water (o/w) น้ำมัน เป็น dispersed phsase ตัวอย่างเช่น นม, ไอศครีม,มายองเนส 2. Water in oil (w/o) น้ำ เป็น dispersed phsase ตัวอย่างเช่น เนย, มาการีน

ลักษณะทางกายภาพของ emulsion จะแตกต่างกันในด้านลักษณะและความหนืด Appearance อิมัลชั่นอาจมีลักษณะปรากฏที่ขุ่น ทึบแสง ขาว หรือโปร่งใส viscosity ความหนืดของ emulsion มักใกล้เคียงกับความหนืดของ external phase

การทำ emulsion ต้องให้ dispersed phase กระจายตัวโดยมีขนาดเล็กที่สุด โดยใช้เครื่องผสม (blender) homogenizer หรือ colloid mill การทำอิมัลชันแบบ inversion เช่น ต้องการเตรียมอิมัลชันชนิด o/w จะผสมน้ำมัน, emulsifier ให้เข้ากันดีในเครื่องผสม เติมน้ำทีละน้อย visicosity เพิ่มขึ้นจนถึงจุด inversion point viscosity จะลดลงโดยฉับพลัน และเปลี่ยนจาก w/o เป็น o/w

ปัจจัยที่มีผลต่อความคงตัวของ emulsion viscosity ของ continuous phase ควรจะมาก -electric charge continuous phase ควรมีประจุสูง dispersed phase ควรมีขนาดเล็กที่สุด Interfacial tension ควรให้น้อยที่สุด (ระหว่างส่วนผสม) การดูดซับอนุภาคของแข็งที่ผิวของ emulsifier phase ควรให้มีปริมาณของแข็งที่ปะปนอยู่ใน internal phase น้อยที่สุด

Emulsifier (emulsifying agent) คือสารเคมีที่สามารถ emulsify หรือทำให้ emulsion, foam คงตัวโดยอาศัยคุณสมบัติการลดแรงตึงระหว่างผิว ในอดีตจะใช้อิมัลซิไฟเออร์ที่ได้จากธรรมชาติ เช่น gum, polysaccharide, lecithin, lipoprotein, bile salt แต่ในปัจจุบันนิยมอิมัลซิไฟเออร์พวก monoglyceride (MG) และ diglyceride (DG) โดยพบว่า 70% ของอิมัลซิไฟเออร์ จะอยู่ในรูป MG, DG

อาจแบ่ง emulsifier (surfactant) ได้หลายประเภท ดังนี้ แบ่งตามประจุ anionic - surfactant ที่มีประจุลบบนส่วนที่เป็ฯ active portion ของโมเลกุล cationic - surfactant ที่มีประจุบวกบนส่วนที่เป็ฯ active portion ของโมเลกุล non-ionic – โมเลกุลไม่แสดงประจุ

2. แบ่งตามค่า HLB (hydrophilic – lipophilic balance) amphoteric - แสดงได้ทั้งประจุบวกและประจุลบขึ้นกับ pH Zwitter ionic – แสดงทั้งประจุบวกและประจุลบที่ surface active portion 2. แบ่งตามค่า HLB (hydrophilic – lipophilic balance) 3. แบ่งตามการละลาย 4. แบ่งตาม function group เช่น เป็นอิมัลซิไฟเออร์ ชนิดที่ไขมันอิ่มตัวหรือไม่อิ่มตัว (saturate/unsaturate) , acid, alcohol

การเลือกใช้ emulsifier อาจพิจารณาจากค่า HLB ซึ่งจะบอกปริมาณร้อยละโดยน้ำหนักของส่วน hydrophilic โดยปกติ HLB มีค่า 0-20 ถ้าเป็นอิมัลซิไฟเออร์ที่ชอบน้ำมัน, น้ำ เท่า ๆ กัน จะมีค่า HLB = 10 ถ้าโมเลกุลเป็นพวกที่ชอบน้ำอย่างเดียว (100% hydrophilic) จะมีค่า HLB = 20

การคำนวณค่า HLB HLB = E/5 = 20(1- S/A) ; E = ร้อยละโดยน้ำหนักของ hydrophilic ในโมเลกุล S = Saponification number (mg. KOH ที่ saponify oil 1 g.) A = acid number ของกรดไขมันที่เกาะอยู่ในโมเลกุล (การคำนวณ HLB ตามสูตรข้างบนมักใช้กับพวก nonionic emulsifier)

ค่า HLB จะบอกคุณสมบัติในการนำมาใช้ประโยชน์ได้ดังนี้ HLB function 4 –6 w/o emulsifier 7 – 9 wetting agent 8 – 18 o/w emulsifier 13 – 15 detergent 15 – 18 solubiliser

Optimum stability ของ W/O emulsifier คือ HLB 3.5 O/W emulsifier คือ HLB 12 emulsifier หลายชนิดผสมกันให้ผลดีกว่า emulsifier ชนิดเดียวที่ค่า HLB เท่ากัน การเตรียม o/w emulsion ควรเลือก emulsifier ที่ละลายน้ำ การเตรียมอิมัลชันชนิด w/o ควรเลือกใช้ emulsifier ชนิดละลายได้ในไขมัน