امولسیون چیست؟

امولسیون مخلوطی از دو یا چند مایع است که معمولاً با یکدیگر مخلوط نمی شوند. امولسیون از دو جزء اصلی تشکیل شده است: فاز پراکنده و فاز پیوسته. فاز پراکنده شامل قطرات کوچک یا ذرات یک مایع معلق در مایع دیگر است که فاز پیوسته است. در صورتی که دو مایع را با هم ترکیب و به شدت تکان دهیم، یک مایع به صورت ذرات بسیار ریز با اندازه ذرات کلوئیدی در مایع دیگر پخش می شود. ذرات حاصل از کوچک شدن هر مایع تمایل دارند با هم پیوند برقرار کرده و ذرات بزرگتری را ایجاد کنند و به حالت اولیه بازگردند، به همین دلیل با گذشت زمان دو مایع به طور کامل از هم جدا شده و دو لایه مجزا را تشکیل می دهند. برای پایدار کردن این گونه مخلوط­ها از ترکیباتی با عنوان امولسیفایر استفاده می­شود. امولسیفایرها به جلوگیری از ادغام یا جدا شدن دو فاز کمک می­کنند. امولسیون­ها نقش مهمی در جنبه­های مختلف زندگی روزمره ما دارند، از غذایی که می­خوریم تا لوازم آرایشی که استفاده می­کنیم و حتی در محصولات دارویی.

انواع امولسیون:

امولسیون می تواند به اشکال مختلفی مانند آب در روغن- پایه روغنی W/O  (پراکنده شدن قطرات آبی در فاز روغن) یا روغن در آب- پایه آبی O/W (پراکنده شدن قطرات روغن در فاز آبی) وجود داشته باشد، بسته به اینکه کدام مایع در دیگری پراکنده شده است.

1. امولسیون آب در روغن - پایه روغنی W/O

در امولسیون آب در روغن، قطرات آب در فاز روغنی پراکنده می شوند. این نوع امولسیون معمولا در محصولات مراقبت از پوست مانند کرم ها و لوسیون ها استفاده می شود بدین صورت که یک سد محافظ بر روی پوست ایجاد می­کند و به حفظ رطوبت کمک می­کند.

2. امولسیون روغن در آب- پایه آبی O/W

امولسیون روغن در آب شامل قطرات روغنی است که در یک فاز آب پراکنده شده­اند. این نوع امولسیون اغلب در لوسیون های مرطوب کننده یافت می شود. این امولسیون سبک است و به راحتی پخش می­شود و به سرعت جذب پوست می شود. شیر یک تصویر قابل توجه از امولسیون O/W است که در آن مولکول­های چربی (فاز پراکنده) در آب (محیط پخش کننده) وجود دارد.

فاکتور HLB در امولسیفایرها

به منظور تشکیل یک امولسیون پایدار از فاکتور HLB استفاده می­شود. این فاکتور موازنه بین بخش آب دوست و آب گریز مولکول امولسیفایر را نشان می­دهد که مقادیری بین 1 تا 20 را به آن اختصاص داده­اند. موادی که به شدت آب گریز هستند مقدار 1 و مواد شدیدا آب دوست مقدار 20 را می­گیرند.

امولسیفایرها را اغلب براساس تمایل آنها به آب یا روغن ارزیابی می­کنند. اگر امولسیفایر گروه­های آبدوست زیادی داشته باشد، دارای خاصیت آبدوستی است و درنتیجه مقدار HLB آن بالا خواهد بود؛ این امولسیون کننده ها قطبی بوده و به دلیل گرایش به فاز آبی باعث تثبیت امولسیون های برپایه O/W می­شود. درصورتی که امولسیفایر گروه­های آبدوست کمی داشته باشد، خاصیت چربی دوستی یا آبگریزی دارد و مقدار HLB پایینی به خود اختصاص می­دهد؛ با توجه به اینکه این گروه خاصیت غیرقطبی دارد امولسیون­های برپایه W/O را تثبیت می­کنند.

تمام امولسیفایرهای موجود برای استفاده در امولسیون ها مناسب نیستند. اگر میزان آبدوستی امولسیفایر بسیار زیاد باشد این ماده در آب حل شده و به عنوان حلال در آب مناسب خواهد بود. برای ترکیباتی نیز که خاصیت آبگریزی بسیار بالایی دارند به دلیل قابلیت انحلال بسیار بالا در روغن مناسب استفاده به عنوان امولسیفایر نخواهند بود.

امولسیفایرهای با مقادیر HLB پایین (3 الی 7) معمولاً برای امولسیون­های آب در روغن (W/O)، مناسب تر هستند. امولسیفایرهای با مقادیر HLB بالا (7 الی 19) معمولاً برای امولسیون­های روغن در آب (O/W)، مناسب تر هستند.

امولسیفایر در محصولات خوراکی:

بسیاری از انواع خوراکی­ ها که مورد توجه عموم مردم قرار دارند در دسته امولسیون­ها قرار می­گیرند، به همین دلیل در صنایع غذایی امولسیفایرها ازجمله ترکیبات شیمیایی پرکاربرد به شمار می­روند. مهم­ترین امولسیفایرهایی که در صنایع غذایی بسیار پرکاربرد هستند می­توان به آگار، گوارگام، مونو و دی گلیسیرید، زانتانگام، گلیسیرین، پلی فسفات سدیم، تری سدیم سیترات و کربوکسی متیل سلولز اشاره نمود.

شاید بتوان گفت اولین ماده ای که به صورت طبیعی وجود داشته و یکی از کاربردهای آن به عنوان امولسیفایر تعریف شده است، زرده تخم مرغ است. تخم مرغ حاوی عامل امولسیفایر لسیتین است که آن را برای امولسیفایر مناسب در غذاها کاربردی کرده است، اما با توجه به عمر مصرف کوتاه آن بشر به فکر جایگزین های دیگری برای آن افتاد.

بعد از آن امولسیفایرهای برپایه مونو و دی گلیسیرید که از مشتقات اسیدهای چرب هستند، معرفی شد. امروزه امولسیفایرهای متنوعی وجود دارد که با توجه به مصرف آنها در محصولات غذایی قوانین خاصی برای تولید آن وجود دارد. ازجمله این قوانین لزوم استفاده از محصولات طبیعی خالص و یا محصولات مصنوعی دارای ساختارهای شیمیایی مشابه با محصولات طبیعی است.

انواع گلیسرین مونو استئارات

دو گرید بسیار مهم این ماده GMS40، GMS60 و GMS90 می­باشد.

تفاوت انواع مختلف GMS:

در میزان خالص­سازی درصد مونو گلیسرید تفاوت دارند. GMS90 دارای درصد مونو گلیسرید بالای 95 است در صورتی که  GMS40و GMS60 به ترتیب حاوی 40% و 60% مونو گلیسرید می­باشد. یکی از تفاوت­های مهم و کاربردی میان GMS90 وGMS40 ، تفاوت میان نقاط ذوب این دو ماده است. GMS90 نسبت به GMS40 و GMS60 در دمای بالاتری ذوب می­شود.

بررسی بازار جهانی گلیسرین مونو استئارات:

بر اساس آمار گزارش شده در وبسایت سازمان تجارت جهانی (ITC)، در سال 2022 کشورهای مالزی، اندونزی، هند، سنگاپور، ایتالیا، ایالات متحده آمریکا، آلمان، بلژیک و اسپانیا، به ترتیب 10 کشور برتر تولیدکننده و صادرکننده گروه کالایی با HS Code: 291570 (گلیسرین مونو استئارات در این گروه قرار دارد) می­باشند. ستون آخر جدول، سهم هر کدام از این کشورها را در کل صادرات جهان مربوط به این گروه کالا نشان می­دهد.  

اندازه بازار مربوط به گلیسرین مونو استئارات:

پیش­بینی­ می­شود اندازه بازار (Market Size) مربوط به گلیسرین مونو استئارات از 78/1 میلیارد دلار در سال 2023 به 26/3 میلیارد دلار در سال 2033 با نرخ رشد مرکب سالانه 25/6% برسد.

منابع:

  1. https://www.chemistrylearner.com
  2. African Journal of Pharmacy and Pharmacology Vol. 5(25), pp. 2715-2725, 2011.
  3. https://intracen.org
GMS