lunes, 7 de junio de 2010

Balance Hidrofílico Lipofílico

TECNOLOGICO DE ESTUDIOS SUPERIORES DE VILLA GUERRERO



EL CONCEPTO HLB DE GRIFFIN


En 1949, Griffin notó que existía una relación entre la naturaleza de un surfactante y sus propiedades como agente tenso activo y emulsionante. Introdujo el concepto de HLB (Balance Hidrofílico-Lipofílico) que, en esta época, revolucionó los métodos de formulación de las emulsiones y el manejo de los surfactantes
El concepto HLB se basa en un método experimental que consiste en atribuir un cierto número HLB a los agentes emulsionantes a partir de datos relativos a la estabilidad de una emulsión. Este número HLB representa implícitamente varios parámetros y da cuenta del balance hidrofílico-lipofílico del sistema.

El HLB que corresponde al máximo de estabilidad de una emulsión O/W se llama el HLB requerido del aceite; éste HLB requerido es una propiedad del aceite, y por tanto, se le supone independiente del surfactante utilizado en la mezcla.
Utilizando este aceite (de HLB requerido conocido), uno de los surfactantes de base (de HLB1 conocido) y algún otro surfactante (de HLBx desconocido), se preparan una serie de emulsiones y se obtiene el máximo de estabilidad para una cierta mezcla x1,
xx, tal que:
HLBreq = x1 HLB1 + xx HLBx
Esto permite calcular el HLBx. Se puede por tanto, determinar experimentalmente el HLB requerido por los aceites y el HLB de un surfactante



Estabilidad de una emulsión O/W en función del HLB de la mezcla de surfactantes utilizada.


¿Qué es el HLB?

El HLB de un surfactante es una expresión de su balance Hidrófilo – Lipófilo, es decir, el balance del tamaño y fuerza de los grupos hidrofílicos (afín al agua o polar) y lipofílicos (no afín al agua o no polar) de un surfactante. Todos los surfactantes consisten de una molécula que combina tanto a grupos hidrofílicos como a lipofílicos.

¿Qué es una emulsión?

Una emulsión es una mezcla de dos sustancias inmiscibles en la cual una de ellas (la fase dispersa) es dispersada en la otra (la fase continua).

v Existen dos tipos básicos de emulsiones previstas por valores HLB. Ellas son como se dijo anteriormente: las emulsiones (O/W) y las (W/O). La fase que se designa primero es la fase discontinua; esto es, la fase que es emulsionada dentro de otra. Al mezclarse las dos fases con un surfactante, éste forma una tercera fase bajo la forma de una película en la interfase de las dos fases. Además, predijo que la fase en la cual el surfactante es más soluble llegaría a ser la fase continua. La fase continua no necesita ser la cantidad predominante del material presente. Existen emulsiones en donde la fase discontinua se compone de un mayor porcentaje en peso que la fase continua. Un simple análisis de dilución de una emulsión con agua, determinará si esta es la fase continua al homogenizar la mezcla.

“Sistema HLB”, el cual nos permite asignar un “número” al material o materiales que se quieren emulsionar y entonces seleccionar un emulsionante o mezcla de emulsionantes que contengan ese mismo número con altísimas probabilidades de lograr una emulsión o sistema de dos fases homogéneo y estable.

El HLB de un surfactante o mezcla de surfactantes es una indicación de lo que hará, es decir, si formará una emulsión aceite en agua (O/W; oil/wáter en el inglés) o una de agua en aceite (W/O; wáter/oil en el inglés). Expliquemos esto:
El sistema HLB originalmente fue desarrollado por productos atoxicados y, de hecho, predice mejor las propiedades emulsificantes para alcoholes atoxicados - tensioactivos basados en alcoholes grasos modificados por reacciones con óxido del etileno (Figura 1). El sistema también esta diseñado para emulsiones qué contienen agua.
El actual sistema HLB vislumbra dos tipos básicos de emulsión: aceite-en-aguay agua-en-aceite. La primera fase mencionada es la fase discontinua, la fase que se emulsifica adentro de la otra, fase continua.
Bancroft postuló que el emulsificador forma una tercera fase, una capa en la interface donde las dos fases anteriores se unen al mezclarlas.3 También predijo que la fase donde el emulsificador es más soluble sería la fase continua.
La fase continua no necesita ser la más grande; emulsiones existen adonde la fase discontinua es más grande en cuanto a porcentaje de peso. Una prueba sencilla: si la emulsión se diluye fácilmente en agua, el agua forma la fase continua.


Aplicación de HLB

Usando tal formula, se puede predecir aproximadamente el HLB necesario para emulsificar cierto material y además hacer cálculos de cual tensioactivo o combinación de tensioactivos son apropiados para las diferentes aplicaciones. Cuando se usan mezclas, el HLB se puede estimar usando el promedio del HLB’s de los tensioactivos en la mezcla


Valor HLB

Un tensido que tenga grupo lipofilicos relativamente polares y grupos hidrófilos relativamente débiles y que por tanto sea soluble denominantemente en aceite, estabilizara una emulsión W/O. a partir de esta observación se ha desarrollado una magnitud que permita evaluar la fortaleza o la efectividad de los grupos hidrófilos de los emulgentes: es el valor HLB. Se calcula entre otros a partir de las constantes dieléctricas o del comportamiento cromatografico de la substancia tenciotiva. En el caso de los esteres de ácidos grasos y polihidroxialcoholes el valor HLB se calcula también a partir de (IS: índice de saponificación del emulgente, IA: índice de acides del acido separado):
HLB=20(1-IS/IA)
El valor HLB se puede calcular a partir de índices de grupos experimentales mediante la formula

Referencias:

1.-Badui, Dergal Salvador. Quimica de Alimentos, 4° Edicion

Pearson- Adisian Wesley- Editorial

Mexico, 2006- Atlacomulco No. 500, quinto piso

pag.495-499

2.-Belitz Grosch

2° Edicion

Editorial ACRI BIA, S.A.

50080 Zaragoza (España)

pag. 560-563

3.-W. C. Griffin, J. Soc. Cosmet. Chem. 1, 311 (1949).

domingo, 6 de junio de 2010

SISTEMA HLB



EL CONCEPTO HLB DE GRIFFIN
En 1949, Griffin notó que existía una relación entre la naturaleza de un
surfactante y sus propiedades como agente tensoactivo y emulsionante. Introdujo el
concepto de HLB (Balance Hidrofílico-Lipofílico) que, en esta época, revolucionó los
métodos de formulación de las emulsiones y el manejo de los surfactantes
El concepto HLB se basa en un método experimental que consiste en atribuir un
cierto número HLB a los agentes emulsionantes a partir de datos relativos a la estabilidad
de una emulsión. Este número HLB representa implícitamente varios parámetros y da
cuenta del balance hidrofílico-lipofílico del sistema.
Griffin utilizó este procedimiento para emulsionar un aceite dado en el agua.
Escogió dos surfactantes de referencia, el ácido oleico y el oleato de potasio, para los
cuales los números HLB fijados arbitrariamente fueron 1 y 20. Todos los otros números
HLB se derivaron de estos dos estándares primarios. Se puede, sin embargo, comentar
que en realidad estos números de 1 y 20 no se fijaron de manera absolutamente arbitraria,
pues Griffin tomó como HLB de un surfactante etoxilado la quinta parte de su proporción
en peso de óxido de etileno; sin embargo, y por razones comerciales, él ocultó este hecho
y presentó el concepto de manera axiomática. (2) En seguida se supone que los dos
surfactantes utilizados como referencia primaria, como cualquier otro surfactante, pueden
mezclarse siguiendo una regla lineal basada en las fracciones en peso:
HLBM = x1 HLB1 + x2 HLB2
donde HLB1 y HLB2 son los números HLB de los surfactantes 1 y 2, x1 y x2 sus
fracciones en peso en la mezcla y HLBM, el HLB de la mezcla de surfactantes.
Variando las fracciones "x", se puede obtener una serie continua de HLB entre los
valores extremos. La regla de mezcla permite, igualmente, extender la escala fuera de los
límites 1-20 que corresponden a los dos surfactantes de referencia.
Con el aceite dado y una serie de mezclas de surfactantes, se preparan emulsiones
y se observa la estabilidad de éstas en función del HLB de la mezcla de surfactantes
El HLB que corresponde al máximo de estabilidad de una emulsión O/W se
llama el HLB requerido del aceite; éste HLB requerido es una propiedad del aceite, y por
tanto, se le supone independiente del surfactante utilizado en la mezcla.
Utilizando este aceite (de HLB requerido conocido), uno de los surfactantes de
base (de HLB1 conocido) y algún otro surfactante (de HLBx desconocido), se preparan
una serie de emulsiones y se obtiene el máximo de estabilidad para una cierta mezcla x1,
xx, tal que:
HLBreq = x1 HLB1 + xx HLBx
Esto permite calcular el HLBx. Se puede por tanto, determinar experimentalmente
el HLB requerido por los aceites y el HLB de un surfactante

Aplicación de HLB
Usando tal formula, se puede predecir aproximadamente el HLB necesario para
emulsificar cierto material y además hacer cálculos de cual tensioactivo o
combinación de tensioactivos son apropiados para las diferentes aplicaciones
(Tabla 2). Cuando se usan mezclas, el HLB se puede estimar usando el
promedio del HLB’s de los tensioactivos en la mezcla. Para materiales que no
aparecen en la Tabla 2, deberán ser examinados usando mezclas específicas de
emulsificadores conocidos para calcular el HLB necesario para emulsificar dicho
material.


Emulsionantes en los productos alimentarios
En la industria de alimentos emulsionantes son ampliamente utilizados para fabri-
manufactura, almacenamiento y consumo de productos alimenticios, ya
de sus interacciones diversificada con hidratos de carbono, los lípidos
y las proteínas.
Emulsionantes se caracterizan por su anfifílicas mole-
lar la estructura, es decir, contienen un lipofílicas e hidrofílicas
componente. Al reducir la tensión superficial permiten
la formación de aceite en agua (O / W) o agua en aceite (W / O)
emulsiones. Los emulsionantes individuales se caracterizan por
su valor de HLB, que define la relación entre la hidrofílico
y en la parte lipofílica de la molécula.
recomendaciones de aplicación
Existen dos tipos básicos de emulsiones previstas por valores HLB. Ellas son como se dijo anteriormente: las emulsiones (O/W) y las (W/O). La fase que se designa primero es la fase discontinua; esto es, la fase que es emulsionada dentro de otra. Al mezclarse las dos fases con un surfactante, éste forma una tercera fase bajo la forma de una película en la interfase de las dos fases. Además, predijo que la fase en la cual el surfactante es más soluble llegaría a ser la fase continua. La fase continua no necesita ser la cantidad predominante del material presente. Existen emulsiones en donde la fase discontinua se compone de un mayor porcentaje en peso que la fase continua. Un simple análisis de dilución de una emulsión con agua, determinará si esta es la fase continua al homogenizar la mezcla