Hilfsstoffe_Handout 2_Emulgatoren- Grenzflächen und Emulgatoren Flashcards
(27 cards)
Wie ist die Phasengrenze bei einem Dispersen system und was muss deswegen beachtet werden?
sie haben eine stark vergrößerte Phasengrenze, welche stabilisiert werden muss um dispersen zustand zu erhalten.
Annahmen für die Grenzfläche?
- Als Grenzfläche wird der Grenzbereich zwischen zwei Phasen beschrieben, der in seiner Ausdehnung ungefähr der Molekülgröße entspricht
- der Grenzbereich wird als Fläche (d.h. nur als 2D) angenommen
- die Grenzfläche wird mit sprunghafter Änderung der Eigenschaften angenommen.
Welche Kräfte wirken an der Grenzfläche von zwei Phasen?
An der Grenzfläche ändern sich die Wechselwirkungswirkungskräfte, die ein Molekül der Bulkphase erfährt. Dies bewirkt eine resultierende Kraft ins Innere einer Bulkphase.
Was ist die Grenzflächenspannung? Definition?
- Die Arbeit W, die benötigt wird, um die Grenzfläche um eine bestimmte Fläche A entgegen dieser Kraft zu vergrößern, wird als Grenzflächenspannung bezeichnet.
- Die Einheit der Grenzflächenspannung ist Nm/m^2 = N/m (also formal: Kraft F pro Länge L)
Von was hängt die Grenzflächenspannung ab?
- Temperatur
- Zusammensetzung der Phasen
- Anwesenheit von grenzflächenaktiven Substanzen (Tenside)
Warum hängt die Oberflächenspannung von der Temperatur ab?
- höhere Temperatur, niedrigere Oberflächenspannung
- Grund: Erhöhung von T -> steigende Brown‘sche Molekularbewegung → größere Abstände zwischen Molekülen, Bindungen einfacher zu überwinden → resultierende Kraft zwischen den Molekülen sinkt.
Warum hängt die Oberflächenspannung von Tensiden ab?
Tenside adsorbieren an Grenzflächen (belegen diese) und senken dabei die Grenzflächenspannung.
Eigenschaft von Emulgatoren?
Emulgatoren sind grenzflächenaktive Substanzen, d.h. sie sind in beiden Phasen (teilweise) löslich und können sich an die Grenzfläche anlagern. Dabei reduzieren sie die Wechselwirkungen zwischen den Molekülen der beiden Bulkphasen und senken daher die Grenzflächenspannung.
Wie werden Emulgatoren noch bezeichnet?
Emulgatoren werden auch als Tenside, Surfactants (surface active substances) oder Dispergierhilfsmittel bezeichnet
Welche Gruppen von Emulgatoren gibt es?
- kurzkettige Emulgatoren
- polymere Emulgatoren
- auch feststoffpartikel (mikrogelpartikel) können genutzt werden-> gewinnen immer mehr an Bedeutung
Aufbau kurzzeitiger Emulgatoren?
Kurzkettige Emulgatoren (engl. small molecule emulsifiers – niedermolekulare Emulgatoren) besitzen meist zwei klar getrennte Molekülbereiche: eine hydrophile Kopfgruppe und eine lipophile Schwanzgruppe
Je nach Struktur der hydrophilen Kopfgruppe werden unterschiedliche kurzkettige Emulgatorarten unterschieden. Welche?
- Nichtionische Emulgatoren • anionische Emulgatoren
- kationische Emulgatoren
- amphotere Emulgatoren
Probleme von Einsatz von Kurzkettigen Emulgatoren in der LM Industrie?
Für den Einsatz in Lebensmitteln steht nur eine geringe Anzahl an kurzkettigen Emulgatoren zur Ver- fügung, die meist deklariert werden müssen und häufig nur bis zu einer gewissen Höchstmenge im Produkt eingesetzt werden dürfen. Diese Höchstmenge unterscheidet sich von Produktklasse zu Produktklasse und ist in der Zusatzstoffzulassungsverordnung geregelt
Wo sollen sich Kurzkettigen Emulgatoren in der Regel lösen? (welche Phase)
Kurzkettige Emulgatoren werden typischerweise so ausgewählt, dass sie sich besser in der kontinuier- lichen Phase lösen (Bancroft-Regel).
Wie werden (nichtionische) kurzkettige Emulgatoren gerne eingeteilt?
nach ihrem HLB-Wert (hydrophilic-lipophilic balance):
Was haben kurzkettige emulgatoren mit Niedrige HLB-Werte (< 6) für Eigenschaften?
- lipophile Emulgatoren.
- > Moleküle, die sich bevorzugt in der lipophilen Phase lösen
- > W/O-Emulsionen stabilisieren
Was haben kurzkettige emulgatoren mit hohem HLB-Werte (> 8-10) für Eigenschaften?
hydrophile Emulgatoren
- > Moleküle, die sich bevorzugt in der hydrophilen Phase lösen
- > O/W-Emulsionen stabilisieren
Was ist der cmc bei kurzkettige emulgatoren?
- (critical micell concentration, kritische Mizellkonzentration)
- > ab dem Punkt wird die Oberflächenspannung nicht mehr kleiner bei weiter zugabe von Emulgatoren.
Eigenschaften von Polymeren emulgatoren?
Sehr viele Emulgatoren biologischen Ursprungs, wie z.B. Proteine, sind polymere Emulgatoren. Sie sind hochmolekular, besitzen eine komplexe Struktur und sind heterogen aufgebaut mit vielen lipophilen und hydrophilen Gruppen.
Wovon hängt die Grenzflächenaffinität polymerer Emulgatoren ab?
Die Grenzflächenaffinität polymerer Emulgatoren hängt von ihrer molekularen Struktur ab. Sehr hydrophile Moleküle wie Hydrokolloide (z.B. Polysaccharide) adsorbieren schwächer als sehr hydrophobe Proteine.
Wovon hängt die Ladung von polymeren Emulgatore ab?
Die Ladung von vielen polymeren Emulgatoren ist pH-Wert abhängig. Dies ist insbesondere bei Proteinen zu beachten. Je nach pH-Wert tragen sie positive oder negative Ladung. Am iso- elektrischen Punkt (pH ≈ 4,5…5) sind sie ungeladen und aggregieren.
Worin unterscheiden sich polymere und kurzkettige Emulgatoren in Bezug auf die Grenzflächenspannung?
Generell senken polymere Emulgatoren die Grenzflächenspannung nicht so stark wie kurzkettige Emulgatoren. Eine messbare Absenkung der Grenzflächenspannung findet aber bereits bei niedrigeren Emulgatorkonzentrationen statt.
Adsorption an die Phasenoberfläche bei polymeren Emulgatoren?
Durch ihr höheres Molekulargewicht brauchen polymere Emulgatoren länger, um an eine Grenzfläche zu diffundieren und zu adsorbieren. -> langsamere Adsorptionskinetik.
-> komplexeres Adsorptionsverhalten
Adorptionsverhalten von polymeren Emulgatoren und die folgen?
Emulgatoren adsorbieren mit mehreren Molekülbereichen gleichzeitig an die Grenzfläche. Es kann zu Reorientation und Entfaltung an der Grenzfläche kommen.
-> Strukturänderung an der Grenzfläche.
Bei Proteinen gehen Proteinstrukturen verloren
-> denaturieren an Grenzflächen. Die Adsorption meist irreversibel
-> (das Molekül löst sich nicht mehr von der Grenzfläche).
