Emulsões

1. INTRODUÇÃO

1. Teoria das emulsões

Uma emulsão é um sistema coloidal consistindo de dois líquidos imiscíveis, um dos quais está disperso no outro na forma de pequenas gotículas. As gotículas, que normalmente apresentam diâmetros entre 0,1 e 20 µm, possuem uma estabilidade mínima devida às forças elétricas e tal estabilidade pode ser incrementada pela adição de agentes emulsificantes. Com respeito ao sistema óleo-água, dois tipos de emulsão podem existir: uma emulsão água em óleo (água-óleo), na qual a água é a fase dispersa e o óleo é a fase contínua; ou uma emulsão óleo em água (óleo-água), na qual o óleo é a fase dispersa e a água é a fase contínua. Ambos os tipos são extensivamente utilizados em diversas aplicações.
Uma emulsão “estável” é aquela que não irá se separar em suas duas fases em um período de tempo “razoável”. Esse pode variar de minutos a anos, dependendo da emulsão em questão. Agentes superficialmente ativos podem ser adicionados a uma emulsão para aumentar sua estabilidade e esses são conhecidos como emulsificadores ou agentes emulsificantes.
Em conseqüência do pequeno tamanho das gotículas na dispersão, a aparência macroscópica da emulsão é aquela de um líquido homogêneo, embora essa mistura seja na realidade um sistema heterogêneo.
Outros aspectos da formação de emulsões também têm que ser considerados: tipo e concentração do agente emulsificante, modo de adição do emulsificador, modo de adição das duas fases, tempo e intensidade da agitação e temperatura. Esses parâmetros afetam fortemente muitas das propriedades das emulsões e eles podem ser manipulados para produzir uma emulsão com características particulares (Becher, 1965; Magdich, 1988).

1. Agentes emulsificantes

Agentes emulsificantes são adicionados a uma emulsão para assegurar certa estabilidade. Três tipos de agentes emulsificantes são utilizados: (1) agentes superficialmente ativos; (2) compostos que ocorrem naturalmente e (3) sólidos finamente divididos. Os compostos superficialmente ativos são de longe os emulsificadores mais comumente utilizados. Eles podem ser iônicos ou não-iônicos e estabilizam as gotículas dispersas adsorvendo-se fortemente na interface óleo-água.
Agentes emulsificantes de ocorrência natural, os quais incluem proteínas, gomas, amidos e derivados dessas substâncias, também estabilizam emulsões pela adsorção sobre a interface óleo-água. Por causa de suas naturezas macromoleculares e suas multiplicidades de grupos hidrofóbicos e hidrofílicos, eles podem ser mantidos fortemente e produzir emulsões muito estáveis.
Sólidos finamente divididos prendem-se à interface óleo-água pelas forças de tensão superficial e ajudam a estabilizar emulsões pela formação de uma monocamada protetora ao redor das gotículas dispersas. As exigências para estabilização suficiente são que os sólidos apresentem um tamanho de partícula muito menor do que as gotículas de óleo e um ângulo de contato substancial na fronteira óleo-água-sólido. Essa última é para assegurar que os sólidos acumulem-se na interface óleo-água e não entrem nas fases óleo ou água. Uma diversidade de materiais diferentes pode ser utilizada, incluindo argilas, sílica pulverizada e sais básicos de metais.
Sherman (1968) resumiu as características desejáveis de um agente emulsificante: (1) tem que reduzir suficientemente a tensão interfacial; (2) tem que adsorver-se rapidamente sobre as gotículas dispersas para formar um filme que não irá destruir-se quando duas gotas colidirem; (3) tem que apresentar uma estrutura molecular específica com a extremidade polar atraída para a água e a extremidade não-polar atraída para o óleo; (4) tem que ser mais solúvel na fase contínua para estar prontamente disponível para adsorção; (5) tem que apresentar um potencial eletrocinético adequado e (6) tem que afetar a viscosidade da emulsão. Além disso, ele deve ser eficiente em baixas concentrações e relativamente barato.
Existem inúmeros agentes emulsificantes e a seleção de um em detrimento de outros para uma aplicação particular não é uma tarefa simples. Agentes diferentes podem ser mais efetivos, dependendo da emulsão em questão e das condições existentes. O melhor meio de selecionar um emulsificador é testar diversos agentes para determinar qual fornece uma emulsão estável com as propriedades físicas desejadas em um custo razoável. Esse método nem sempre é factível, entretanto, uma vez que demanda tempo e esforço, e um modo alternativo de seleção de emulsificador é o método do balanço hidrófilo-lipófilo (HLB) (Griffin, 1949; Magdich, 1988).
No método HLB, um número está relacionado a um agente emulsificante, baseado em seu comportamento emulsificante, o qual está relacionado ao balanço entre as porções hidrofílicas e lipofílicas da molécula. O conceito sobre o qual esse método baseia-se é que qualquer emulsificador contém ambos os grupos hidrofóbico e hidrofílico e a relação entre seus respectivos pesos deve influenciar o comportamento de emulsificação. Os números especificados estão relacionados a uma escala de aplicação adequada, conforme apresentado na tabela. Pode ser visto que surfatantes com elevados números HLB tendem a formar emulsões óleo/água, ao passo que aqueles com baixos números HLB formam emulsões água/óleo. O sistema HLB indica apenas o tipo de emulsão que será produzido e não fornece qualquer indicação da eficiência de emulsificação.

1. OBJETIVOS

Identificar a classe de emulsão existente em alguns alimentos, observar a microscopia de uma emulsão e verificar o poder estabilizante de alguns emulsionantes.

1. PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL

3.1. IDENTIFICAÇÃO DA CLASSE DE EMULSÃO

• Enumerou-se de 1 a 3, três vidros de relógio;
  
• Colocou-se, em cada vidro de relógio, uma pequena quantidade dos alimentos indicados:

1) leite
2)margarina
3)maionese

• Colocou-se uma ponta da espátula (uma pitada) da mistura de corantes (Sudan III e azul de metileno) sobre cada um dos alimentos;
  
• Observou-se a cor desenvolvida na superfície de emulsão e caracterizou-se o alimento em emulsão O/W ou W/O.

3.2. ESTRUTURA MICROSCÓPICA DE UMA EMULSÃO

• Adicionou-se 2mL de leite em tubos de ensaio;
  
• Adicionou-se uma pitada da mistura dos dois corantes e agitou-se bem;
  
• Colocou-se uma gota de leite sobre uma lâmina de microscópio e cobriu-se com lamínula;
  
• Colocou-se ao microscópio com objetiva de 40X;
  
• Anotaram-se as observações feitas;
  
• Repetiu-se o procedimento com margarina líquida.

3.3. PODER ESTABILIZANTE DE ALGUNS EMULSIONANTES

• Identificou-se 5 tubos de ensaio, com números 1 a 5;
  
• Colocou-se em cada tubo 3mL de óleo de cozinha e 3mL de água;
  
• Agitou-se vigorosamente;
  
• Deixou-se descansar por 2 minutos;
  
• Observou-se a separação, quase imediata, dos dois líquidos;
  
• Adicionou-se a seguir, os cinco tubos;
  
• Deixou-se descansar por 10 minutos;
  
• Anotou-se a ordem decrescente do poder emulsionante das substancias testadas.

1. RESULTADOS E DISCUSSÃO

1. IDENTIFICAÇÃO DA CLASSE DA EMULSÃO

Com a adição da mistura de corantes Sudam III e azul metileno pode-se classificar a emulsão em água- óleo ou óleo-água. O corante Sudam III colora lipídeos e como sua coloração avermelhada predominou na amostra de margarina concluiu-se que se trata de uma emulsão óleo-água. As amostras de leite e maionese sem colesterol ficaram azuis, coloração do azul de metileno que colora soluções aquosas, portanto tratam-se de emulsões óleo-água.

Figura 1 - (1) leite; (2) margarina; (3) maionese 0% colesterol.

1. ESTRUTURA MICROSCÓPICA DE UMA EMULSÃO

No microscópio foi possível observar as gotículas da fase dispersa e devido à mistura de corantes foi possível diferenciar a água e o óleo. O que foi observado em laboratório pode ser assemelhado a figura abaixo:

Figura 2 - Fotomicrografias de diferentes tipos de emulsões.

1. PODER ESTABILIZANTE DE ALGUNS EMULSIONANTES

O poder emulsionante de algumas substâncias testadas é em ordem decrescente: Lecitina de Soja, gema de ovo, detergente, clara de ovo e sal.

Figura 3 - (1) lecitina de soja; (2) sal; (3) gema de ovo; (4) clara de ovo; (5) detergente.

1. QUESTÕES

1. O que são emulsificantes?

Emulsificantes são componentes anfipáticos que alteram as propriedades de alguns alimentos para que eles possam ser misturados, formando uma emulsão.

1. Quais propriedades químicas devem ter um bom emulsificante?

Tensão superficial baixa: a adsorção de surfactantes nas interfaces óleo-água diminui a energia interfacil, facilitando o desenvolvimento e aumentando a estabilidade das grandes áreas interfaciais associadas com as emulsões;
Filme interfacial mecanicamente forte e elástico: a estabilidade das emulsões é favorecida pela proteção mecânica dada pelo filme adsorvido ao redor da gota. A elasticidade do filme também é importante para permitir a recuperação após distúrbios locais;
Repulsão das duplas camadas elétricas: a repulsão entre as partículas diminui os choques evitando a floculação. Quando agentes emulsificantes iônicos são usados, a repulsão da dupla camada elétrica lateral pode prevenir a formação de filmes compactos. O efeito de expansão dos filmes pode ser minimizado usando uma mistura de um filme iônico com um não-iônico e/ou aumentando a concentração eletrolítica na fase aquosa
3) Por que os detergentes são ótimos agentes de limpeza?
Detergentes são substâncias que apresentam a propriedade de baixar a tensão superficial da água, facilitando-lhe a penetração nos tecidos e auxiliando a remover e manter em suspensão as sujeiras. Os sabões e detergentes sintéticos são constituídos de uma longa cadeia hidrocarbônica, que em média contém de 12 a 20 átomos de carbono, sendo, portanto hidrofóbica ou lipofílica (solúvel em óleos e gorduras), acompanhada de uma extremidade polar (hidrofílica). As principais características do uso de detergentes certamente são devidas aos tensoativos, os quais estão relacionados à formação de ambientes organizados, também conhecidos como ambientes micelares (micelas), que auxiliam na remoção de sujidades.

1. CONCLUSÃO

As emulsões podem ser classificadas em água-óleo e óleo-água de acordo com as suas fases dispersa e contínua. Leite e maionese sem coloesterol são exemplos de emulsões óleo-água e margarina é uma suspensão água-óleo. Os emulsificantes são substâncias que estabilizam emulsões e dois exemplos de bons emulsificantes são lecitina de soja e gema de ovo.