乳化劑的選擇及其對乳液聚合的作用

王偉兵

長江大學(xué)工程技術(shù)學(xué)院化工0602班，湖北荊州 434020

乳化劑的選擇及其對乳液聚合的作用

王偉兵

長江大學(xué)工程技術(shù)學(xué)院化工0602班，湖北荊州 434020

乳化劑屬于活性物質(zhì)，目前由于食品加工技術(shù)的提升，使得乳化劑在食品加工過程中扮演著相當(dāng)重要的角色，受到廣泛重視。鑒于此，本文就乳化劑的影響與作用進行了探討。

乳化劑；分類；作用

1 乳化劑的選擇

選擇乳化劑最常用的方法是HLB法和PIT法。在選擇乳化劑時，當(dāng)配方中的乳化劑的HLB值能與被乳化的油相所需要的HLB值相近時，會產(chǎn)生較好的乳化效果。

1.1 HLB法

HLB值是乳化劑的親水親油平衡值，代表分子疏水性基團和親水性基團對水溶性貢獻的相對權(quán)重。表面活性劑的HLB值及其應(yīng)用列于表。

設(shè)計乳液配方的步驟如下：1）決定乳狀液的類型；2）選用何種油脂或被分散的物質(zhì)值，或計算出所需的HLB值。再查出油相所需的HLB；3）根據(jù)油相需要的HLB值，可先選擇習(xí)慣的“乳化劑對”，例如制備O/W乳狀液時，可選用HLB＞6的乳化劑為主，HLB＜6的乳化劑為輔；在制備W/O乳狀液時，可選用HLB＜6的乳化劑為主，HLB＞6的乳化劑為輔；4）如果制備的乳狀液不理想，則應(yīng)更換“乳化劑對”。在設(shè)計乳液配方中，往往配方中油相不是單一的化學(xué)組分，這時可利用HLB值的加和性計算出混合組分的HLB值。

1.2 PIT法

HLB法沒有考慮溫度對乳化劑的親水性的影響，而溫度對非離子乳化劑的影響卻更為顯著。當(dāng)溫度提高時親水基的水化程度減小，低溫時形成的O/w型乳狀液，在高溫時可能轉(zhuǎn)變?yōu)閃/O型乳狀液，反之亦然。所以，在一特定的體系中，此轉(zhuǎn)變溫度就是該體系內(nèi)乳狀液，反之亦然。用3%～5%的非離子乳化劑來乳化等體積的油和水，加熱到不同的溫度并攪拌，用電導(dǎo)測定乳狀液的轉(zhuǎn)相發(fā)生時的溫度，即為轉(zhuǎn)相溫度。對于O/W型乳狀液，一種合適的乳化劑其PIT值應(yīng)比乳狀液的保存溫度高20～60℃，對于W/O型乳狀液，其合適的乳化劑的PIT值應(yīng)比保存溫度低10～40℃。實驗發(fā)現(xiàn)，在PIT值附近制得的乳狀液顆粒很小，但不穩(wěn)定。要制得穩(wěn)定的O/w型乳狀液，需采用低于PIT值2～4℃的溫度制備乳狀液，然后冷卻至保存溫度，乳液的穩(wěn)定性最高。

2 乳狀液的制備方法

2.1 乳化劑在水中法

將乳化劑直接溶于水中，在激烈攪拌下將油加入。該法可直接制備O/w型乳狀液，若欲得到W/O型乳狀液，則繼續(xù)加油至發(fā)生相變。該法適用于親水性較強的乳化劑，可直接制備O/W型乳液，該乳液顆粒不均勻，穩(wěn)定性差，需劇烈攪拌，可利用膠體磨和均質(zhì)器進行處理。

2.2 乳化劑在油中法(轉(zhuǎn)相乳化法)

將乳化劑加入油相，再加入水直接制得w/O型乳狀液，若欲得到O/w型乳液可直接繼續(xù)加水直至轉(zhuǎn)相，轉(zhuǎn)相后比直接乳化效果更好。把乳化劑加到油中，形成乳化劑與油的混合物，將混合物直接加入水中，可直接生成O/w型乳狀液。該法制得的乳液顆粒均勻，粒徑小，乳液最為穩(wěn)定。

2.3 輪流加入法

將水和油輪流加入乳化劑，每次只加少量，對制備食品類乳狀液較為適應(yīng)。

2.4 初生皂法

用皂作乳化劑的O/w型或W/O型乳液可采用該法。將脂肪酸溶于油中，將堿溶于水中，兩相接觸，在界面有皂生成，而得到穩(wěn)定的乳狀液。

2.5 轉(zhuǎn)相溫度乳化法

該法適用于用非離子乳化劑制備乳液。沼落升高時．到，狀湘由O/w型轉(zhuǎn)變?yōu)閃/O型乳液．發(fā)牛轉(zhuǎn)相的溫度是親水親油達到平衡的溫度。在相轉(zhuǎn)化溫度附近進行乳化可得到良好的乳化效果。

另外，乳化設(shè)備主要有四種類型：簡單攪拌器、膠體磨、均質(zhì)器和超聲波乳化器。乳化器材質(zhì)對乳液的類型有一定的影響。一般情況是親水性強的器壁易得到O/w型乳液，而疏水性強的器壁易形成w/O型的乳液。如玻璃易形成O/W型乳液，而塑料器壁則易形成W/O的乳液。

3 表面活性劑在乳液聚合中的應(yīng)用

3.1 乳液聚合基本組分

合成樹脂乳液的基本組分：1）水：質(zhì)量占乳液體系的60%～80%；2）單體：為乳液的油相，占20%～40%；3）引發(fā)劑：一般使用水溶性氧化還原體系引發(fā)劑，使聚合反應(yīng)在低溫下進行，用量為單體的0.1%～1.0%；4）乳化劑：占單體量的2%～l0%；5）相對分子質(zhì)量調(diào)節(jié)劑：如十二烷硫醇、異丙醇等，可調(diào)節(jié)聚合物的相對分子質(zhì)量，并可減少聚合物鏈的文化，一般用量為單體量的0.1%～5%；6）緩沖劑：如磷酸鹽等，用以調(diào)節(jié)介質(zhì)的pH值，以利于引發(fā)劑的分解和保持乳液的穩(wěn)定。

3.2 乳液聚合方式及乳化劑選擇

1）聚合方式

乳液聚合可采取間歇式和半連續(xù)式兩種方式進行：（1）間歇式反應(yīng)：即在裝有加熱、冷卻、回流和攪拌裝置的反應(yīng)中，一次性按照配方加入水、乳化劑、單體及其他物料，然后升溫到聚合溫度，在攪拌下進行反應(yīng)。達到終點后出料，清洗，準備下釜操作；（2）半連續(xù)式反應(yīng)：半連續(xù)式反應(yīng)所用反應(yīng)裝置和間歇式反應(yīng)一樣，但操作有很大區(qū)別，在半連續(xù)操作中，并不是將所有的物料在一個反應(yīng)周期開始前全部加入，而是將一部分物料按照預(yù)先編排好的程序，在反應(yīng)過程中連續(xù)地加入反應(yīng)釜中。半連續(xù)式方式可用來有效地控制反應(yīng)速率、共聚物組成、乳膠粒尺寸分布、乳膠粒形態(tài)以及聚合物的相對分子質(zhì)量及其分布等。生產(chǎn)中多用于半連續(xù)式反應(yīng)來制備樹脂乳液。連續(xù)式反應(yīng)(即反應(yīng)物連續(xù)輸入，而產(chǎn)物連續(xù)地輸出)則不宜采用。

2）乳化劑選擇

工業(yè)上采用的乳化劑多為C12-C18的磺酸鹽、硫酸鹽、羧酸鹽、季銨鹽等。其親油基R=C nH2n+1，n＜9時，在水中不能形成膠束；n=10，可以生成膠束，但乳化能力較差；n=12-18，乳化效果最好；n＞22時，親油基過大，疏水性太強，難以分散在水中，不能形成膠束?？筛鶕?jù)HLB值選擇表面活性劑，因聚合物不同，對表面活性劑的要求亦不同。

3 結(jié)論

乳化劑的使用至關(guān)重要，操作食物輕則降低收率、產(chǎn)品質(zhì)量，重則影響生產(chǎn)的正常進行，甚至發(fā)生事故。

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1674-6708（2010）24-0141-02