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SURFACTANTES Y/O TENSOACTIVOS Programa de Química Universidad Santiago de Cali

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Surfactantes Emulsiones

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Page 1: Curso Surfactantes y Emulsiones USACA

SURFACTANTES Y/O TENSOACTIVOS

Programa de Química

Universidad Santiago de Cali

Page 2: Curso Surfactantes y Emulsiones USACA

Definición: Los tensoactivos o surfactantes son sustancias que están constituidas por un grupo hidrófilo (soluble en agua o sustancias polares) y un grupo lipófilo (soluble en sustancias apolares ó grasas/aceites). Se caracterizan por disminuir la tensión superficial e interfacial.

SURFACTANTES

Page 3: Curso Surfactantes y Emulsiones USACA

PROPIEDADES DE LOS SURFACTANTES

Detergentes

Espumantes

Emulsionantes

humectantes

Capacidad solubilizante

Dispersantes

Antiestáticos

Inhibidores de corrosión

De acuerdo a su naturaleza los surfactantes pueden

presentar las siguientes propiedades:

Page 4: Curso Surfactantes y Emulsiones USACA

Se clasifican de acuerdo a la estructura de su molécula, de sus propiedades fisicoquímicas y más exactamente según la forma de disociación en el agua. Estos pueden ser:

IONICOS

Aniónicos

Catiónicos

Anfótericos

NO IONICOS

CLASIFICACION DE LOS SURFACTANTES

Page 5: Curso Surfactantes y Emulsiones USACA

SURFACTANTES IONICOS Son aquellos que al disociarse en agua, quedan cargados eléctricamente positivos o negativos, dependiendo de la carga se clasifican en:

ANIONICOS Son aquellos que en solución se ionizan y el grupo hidrófobo queda cargado negativamente.

Page 6: Curso Surfactantes y Emulsiones USACA

Los surfactantes aniónicos más comunes

Lauril sulfato de sodio.

Lauril éter sulfato de sodio.

Lauril éter sulfosuccinato de sodio.

Dodecil Benceno Sulfonato de Sodio

El Lauril Eter Sulfato de Sodio:

Es una excelente sustancia para la preparación de champús, jabones líquidos, geles de baño y en general productos de aseo personal e institucional, debido a la gran calidad detergente y de limpieza.

su formula es:

Page 7: Curso Surfactantes y Emulsiones USACA

Los surfactantes aniónicos más comunes

Dodecil Benceno Sulfonato de Sodio

Es un detergente y humectante con elevado poder dispersante, de amplia utilización en la limpieza de plantas industriales; además puede ser usado en la preparación de detergentes líquidos para lavaplatos o champú para ropa. su formula es:

Page 8: Curso Surfactantes y Emulsiones USACA

SURFACTANTES IONICOS ANFOTEROS Tienen la particularidad de que la carga eléctrica de la parte hidrofílica cambia en función del pH del medio, en medio básico son aniónicos, en medio ácido son catiónicos y en medios neutros tienen forma intermedia híbrida..

Page 9: Curso Surfactantes y Emulsiones USACA

Los surfactantes anfoteros más comunes

Betainas Sulfobetainas Oxidos de aminas

Betainas: Generalmente están constituidos por una cadena grasa y un nitrógeno cuaternario. Su propiedad principal es formar, impulsar y reforzar la espuma en productos de cuidado personal y aseo. Son biodegradables, de baja irritabilidad y ayuda a incrementar la viscosidad. Poseen características de suavizante.

Formula general RN+(CH3)2–CH2–COO-

Page 10: Curso Surfactantes y Emulsiones USACA

Betainas Existen diferentes tipos de Betainas: pero las más comerciales son: Cocoamido Propil Betaina Lauroamido Propil Betaina Cocoamido Propil Betaina: Se fabrican por reacción de una amido amina grasa con cloroacetato de sodio a 70 °C y pH 7. En este caso la amido amina grasa es cocoamido propil dimetil amina que a su vez se forma de la amina DMAPA y aceite de coco. Su estructura es

Page 11: Curso Surfactantes y Emulsiones USACA

Betainas Lauroamido Propil Betaina: Se fabrican por reacción de una amido amina laurica con cloroacetato de sodio. En este caso la betaina posee 99% de cadenas C12:00 a diferencia de la de coco que tiene entre un 48- 50 % de C12:00, lo que le da un poder espumante mayor a la lauroamido Propil Betaina. Su estructura es

Page 12: Curso Surfactantes y Emulsiones USACA

Sulfobetainas: Coco hidroxipropil Sulfobetaina: Generalmente están constituidos por una cadena grasa, un nitrógeno cuaternario, un grupo hidroxilo y finaliza en un grupo sulfato. Sus propiedades son la alta formación de espuma, suavidad con la piel y los ojos, alta tolerancia a los electrolitos, compatible con una amplia gama de surfactantes. Se usa en productos de cuidado personal y aseo, también como agente dispersantes en presencia de calcio o magnesio en aplicaciones industriales. Su estructura es

Page 13: Curso Surfactantes y Emulsiones USACA

Oxidos de amina: Los óxidos de amina se obtienen por oxidación de aminas terciarias con peróxido de hidrógeno. La amina utilizada puede ser lineal o cíclica. Tienen buenas propiedades tensoactivas y son compatibles con toda clase de surfactantes. Por sus características de acondicionamiento, emoliente, reforzador de espuma, lo hace ideal para formulaciones en productos de cuidado personal, aseo, agroquímico, pinturas, textiles. Su estructura general es

Page 14: Curso Surfactantes y Emulsiones USACA

Oxidos de Amina Existen diferentes tipos, pero las más comerciales son: Oxido de alquil dimetil amina Oxido de Cocoamido Propil dimetil amina Óxido de Coco dimetil amina: Se obtienen al reaccionar el peróxido de hidrógeno con amina de Coco terciaria. Son sustancias estables, que poseen propiedades no iónicas o catiónicas según el pH. La reacción es

R-N(CH3)2 + H202 R-N(CH3)2O

Amina grasa Peròxido de Hidrògeno Oxido de amina

(Amina de Coco terciaria)

Page 15: Curso Surfactantes y Emulsiones USACA

Oxidos de Amina Oxido de Cocoamido Propil dimetil amina Se obtienen al reaccionar el peróxido con la Coco Amido Propil Dimetil Amina (tiene 1 grupos amino terciario y una amida). Su estructura es

Page 16: Curso Surfactantes y Emulsiones USACA

APLICACIONES

CHAMPÚ USO DIARIO

ITEM MATERIA PRIMA % (P/P) NOMBRE QUÍMICO FUNCIÓN

1 LESS 28 30.0 Lauril Éter Sulfato de sodio Tensoactivo aniónico

2 Betaina 4,00 Cocoamidopropil Betaína Tensoactivo anfotérico

3 Alcalonamida 3.00 Cocoamide DEA Tensoactivo no iónico

4 PEG 6000 DS 1.50 PEG 150 distearate Viscosante

5 SF 1288 0.50 PEG-12 Dimethicone Agente Humectante-Emoliente-

acondicionador

6 Ajidew NL-50 0.50 Sodium PCA Aminoácido -Humectante -

Hidratante

7 Procide HI 50 0.30 DMDM Hydantoin (and) IPBC Preservante

8 Lauryl SS 30 4.00 Sodium Lauroyl Sarcosinate Tensoactivo aniónico

biodegradable

9 Agua c.s.p 100 Water Vehiculo

Page 17: Curso Surfactantes y Emulsiones USACA

FORMULA DETERGENTE LIQUIDO ESTÁNDAR

ITEM MATERIA

PRIMA %

(P/P) NOMBRE QUÍMICO FUNCIÓN

1 Agua 72.1 Agua Vehiculo

2 Acido sulfónico

lineal 12.00

Acido dodecilbencen sulfónico

Forma la sal llamada Dodecil Benceno Sulfato de sodio en conjunto con el Hidróxido de sodio, poderoso detergente

aniónico 3

Soda Caústica líquida

2.80 Soda Caústica 50%

4 Alcalonamida 2.00 Cocamide DEA Tensoactivo no iónico

5 Less 28 12.00 Lauril Eter Sulfato de Sodio Tensoactivo Aniónico

6 Isotiazolinonas 0.10 Methyl Isothyazolinone and Methyl Chlorothyazolinone

Preservante

Page 18: Curso Surfactantes y Emulsiones USACA

FORMULA DETERGENTE LIQUIDO CON EFECTO HUMECTANTE

ITEM MATERIA PRIMA %

(P/P) NOMBRE QUÍMICO FUNCIÓN

1 Agua 72.1 Agua Vehiculo

2 Acido sulfónico

lineal 6.00 Acido dodecilbencen sulfónico Forma la sal llamada Dodecil

Benceno Sulfato de sodio en conjunto con el Hidròxido de sodio,

poderoso detergente aniónico 3

Soda Caústica líquida

1.50 Soda Caústica 50%

4 Laurato de Potasio 6.30 Laurato de Potasio Tensoactivo Aniónico que provee

humectación y espumación

5 Alcalonamida 2.00 Cocamide DEA Tensoactivo no iónico

6 Less 28 12.00 Lauril Eter Sulfato de Sodio Tensoactivo Aniónico

7 Isotiazolinonas 0.10 Methyl Isothyazolinone and Methyl Chlorothyazolinone

Preservante

Page 19: Curso Surfactantes y Emulsiones USACA

SURFACTANTES IONICOS

CATIONICOS En solución forman iones, resultando cargado positivamente el grupo hidrófobo de la molécula. Son utilizadas como acondicionadores debido a sus propiedades suavizantes, además poseen propiedades bactericida, germicida, algicida etc.; son buenos agentes antiestáticos, hidrofobantes, así como inhibidores de corrosión, y puedan ser utilizados tanto en productos industriales como para uso en cuidado personal.

Page 20: Curso Surfactantes y Emulsiones USACA

Los surfactantes cationicos más comunes

Bromuro de Cetil Amonio

Cloruro dialquil-dimetil-bencil amonio se denomina cloruro de benzalconio

Bromuro de tetradecil-trimetil amonio, TTAB

Cloruro de cetil-trimetil amonio, CTAC

Cloruro de Diestearil Dimetil Amonio

Esteres de Trietanol Amina Cuaternizada

Page 21: Curso Surfactantes y Emulsiones USACA

Los surfactantes catiónicos más comunes

CLORURO DE CETIL TRIMETIL AMONIO (CTAC)

Es usado como activo en el acondicionador para el cabello; tratamiento para el cabello, o sea enjuagantes, regeneradores, fijadores y lociones capilares; además puede emplearse en preparados para el cuidado de la piel y desodorantes, como inhibidores del olor y bactericidas.

Page 22: Curso Surfactantes y Emulsiones USACA

Los surfactantes cationicos más comunes

Cloruro de Diestearil Dimetil Amonio Es una sal de amonio cuaternario usada como activo en suavizantes textiles y como coayudante en la decoloración de azúcar durante el proceso de refinación.

Page 23: Curso Surfactantes y Emulsiones USACA

Los surfactantes cationicos más comunes

Esterquat o mezclas de Esteres de Trietanol Amina Cuaternizada

Es una sal de amonio cuaternario, usada como activo en suavizantes textiles. debido a sus propiedades como agente emulsionante, humectante, suavizante y antiestático. Es completamente biodegradable.

Page 24: Curso Surfactantes y Emulsiones USACA

Los surfactantes catiónicos más comunes

Cloruro dialquil-dimetil-bencil amonio Conocido como cloruro de benzalconio, presentan una excelente actividad bactericida, fungicida y algicida. se puede aplicar en galpones avícolas y pecuarios, desinfección exterior de equipos y áreas industriales para procesamiento de alimentos. Este es producto de una reacción, entre la amina de coco terciaria y el cloruro de bencilo. Es de la familia conocida como amonios cuaternarios

Su formula es la siguiente:

Page 25: Curso Surfactantes y Emulsiones USACA

ALICACIONES

ITEM

MATERIA PRIMA %P/P NOMBRE QUÍMICO FUNCIÓN

1 Isotiazolinonas 0,10 Methyl Isothyazolinone

(and) Methyl Chlorothyazolinone

Preservante

2 Esterquat 4,00 Metil Sulfato de Alquil

Diester de Trietanol amonio Surfactante Catiónico

3 Monoestearato de glicerilo

(GMS) 1,50 Glyceryl stearate

Co emulsificante, Viscosante

4 Fragancia 0,40 Fragrance Aromatizante

5 Agua 94,00 Water Vehículo

SUAVIZANTE TEXTIL CON ESTERQUAT

Page 26: Curso Surfactantes y Emulsiones USACA

APLICACIONES

CREMA PARA PEINAR SUAVIDAD, BRILLO Y HUMECTACIÓN

ITEM MATERIA PRIMA %

(P/P) NOMBRE QUÍMICO FUNCIÓN

1 Alcohol cetílico 3.00 Cetyl alcohol Emoliente -

Emulsificante

2 Alcohol

estearílico 3.00 Stearyl alcohol

Emoliente - Emulsificante

3 Prozol MSA 100 1.00 Monoestearato de glicerilo – PEG

100 Emoliente -

Emulsificante

4 SAPDA 1.50 Stearamidopropyl Dimethylamine Agente acondicionador

5 Acido láctico 88% 0.41 Acido láctico Neutralizador

6 Ajidew NL-50 1.00 Sodium PCA Agente Humectante e

Hidratante

7 Silsoft AX 2.00 Bis-Cetearil Amodimeticona Agente Acondicionador -

Protección Térmica

8 SF1204 0.50 Cyclomethicone Silicona volátil -

emoliente

9 Fragancia 0.30 Fragrance Aromatizante

10 Agua 86.89 Water Vehiculo

11 Procide HI 50 0.40 DMDM Hydantoin / IPBC Preservante

Page 27: Curso Surfactantes y Emulsiones USACA

SURFACTANTES NO IONICOS Los surfactantes no iónicos no producen iones en solución acuosa, son compatibles con cualquier otro tipo; son excelentes para formulaciones complejas, pueden ser utilizados en presencia de una salinidad alta. Son buenos detergentes, humectantes y emulsionantes. Algunos poseen excelentes propiedades espumantes, bajo nivel de toxicidad y se utilizan en la fabricación de fármacos, cosméticos, alimentos y diversas aplicaciones industriales.

Page 28: Curso Surfactantes y Emulsiones USACA

SURFACTANTES NO IONICOS

Se divide en 3 familias principales y éstas a su vez en varias subfamilias:

ALCANOLAMIDAS

ALCOHOLES GRASOS

ESTERES

Page 29: Curso Surfactantes y Emulsiones USACA

SURFACTANTES NO IONICOS Alcalonamidas Existe diversidad de alcalonamidas; pero las más usadas son las alqui-dietanol amidas y dentro de este grupo las Cocodietanolamidas. Esta se produce por la reacciòn de la Dietanolamina y Aceite de coco. Se usan en detergentes, champús y jabones. Aumentan la viscosidad de las formulaciones donde se usa; actúan como agentes sostenedores de espuma, emulsionantes y dispersantes en productos de uso doméstico, farmacéutico y cosmético. Su estructura es

Page 30: Curso Surfactantes y Emulsiones USACA

SURFACTANTES NO IONICOS Alcoholes Grasos Son alcholes saturados naturales o sintéticos de cadena larga C8-C18. Aplicaciones: en cosmética como estabilizadores, co-emulsificantes y como agentes para dar cuerpo y textura al producto terminado. Muy utilizados como materia prima básica en emulsiones, cremas, cosméticos color, unguentos, preparaciones farmacéuticas, plásticos, aceites lubricantes y la industria textil. Los más usados son el alcohol cetilico (C16) y estearilico (C18) Su estructura es

Page 31: Curso Surfactantes y Emulsiones USACA

SURFACTANTES NO IONICOS Esteres

Se produce por la esterificación de un ácido graso por un grupo hidrofílico que contiene un hidroxilo (polietilenglicol, polialcoholes naturales como el sorbitol y la glicerina)

Estos surfactantes no son tóxicos y pueden ser utilizados en farmacia, en los productos cosméticos y alimenticios como emulsificantes. Su estructura es

Page 32: Curso Surfactantes y Emulsiones USACA

Esteres Se pueden clasificar por familias los más importantes asi:

Esteres de Sorbitan

Esteres de Sorbitan Etoxilados

Esteres de Glicerilo

Esteres de PEG

Esteres de Acido Láctico (Estrearoil 2-lactilato de sodio) Las aplicaciones de estos productos son diversas en la industria alimenticia, cosmetica e industrial

SURFACTANTES NO IONICOS

Page 33: Curso Surfactantes y Emulsiones USACA

+

Acido Graso

Monolaurato de Sorbitan

ESTERES DE SORBITAN Se producen por la esterificación de un ácido graso con Sorbitol; ayudada la reacción por un catalizador (Soda Caústica y/o acido fosfórico). Son poco afines al agua; son más lipofilicos.

NaOH

Page 34: Curso Surfactantes y Emulsiones USACA

NOMBRE QUIMICO HLB

Monolaurato de Sorbitan 8,6

Monoestearato de Sorbitan 4,7

Triestearato de sorbitan 2,1

Monooleato de sorbitan 4,3

Trioleato de sorbitan

1,8

Los esteres de sorbitan más importantes son

Page 35: Curso Surfactantes y Emulsiones USACA

ESTERES DE SORBITAN ETOXILADOS

Estos son los mismos esteres de sorbitan; pero se han hecho reaccionar con 20 moles de oxido de etileno. También se conocen como polisorbatos

La inclusión de las moles de oxido etileno modifican su HLB haciéndolos más hidrófilos; es decir más afines al agua.

pueden ser utilizados para emulsificar: aceites minerales, aceites vegetales, grasas, solventes y ceras.

Page 36: Curso Surfactantes y Emulsiones USACA

Los esteres de sorbitan etoxilados más importantes son

NOMBRE QUIMICO HLB

Monolaurato de Sorbitan etoxilado 17,0

Monoestearato de Sorbitan etoxilado 15,0

Monooleato de sorbitan etoxilado 15,0

Page 37: Curso Surfactantes y Emulsiones USACA

ESTERES DE GLICEROL Se obtienen por reacción del glicerol y de ácidos grasos (en cantidad limitada), sin embargo el método industrial más utilizado es la alcoholización de grasas que consiste en hacer reaccionar un triglicérido con glicerol en medio alcalino.

Aplicaciones en alimenticios:

el pan, las emulsiones de productos lácteos (helados, bebidas), las margarinas y las mantequillas, etc.

Aplicaciones en productos farmacéuticos y cosméticos:

emulsionantes, dispersantes y agentes solubilizantes.

Su estructura es

Page 38: Curso Surfactantes y Emulsiones USACA

Los esteres de glicerilo más importantes son

NOMBRE QUIMICO HLB

Monoestearato de glicerilo 3,8

Monooleato de glicerilo

3,8

El monoestearato de glicerilo puede ser modificado para cambiar sus

propiedades de HLB o estabilidad en medios ácidos. Esto se logra

haciendolo reaccionar con bases fuertes o mezclandolo con esteres

de polietilenglicol.

Monoestearato de Glicerol Dispersable 6,0 – 8,0

Monoestarato de Glicerol y Estearato de PEG-100 Estable en medio ácido,

11,0

Page 39: Curso Surfactantes y Emulsiones USACA

Se obtienen por la reacción de PEG de diferentes pesos

moleculares con un Acido Graso. Son emulsificantes

primarios y secundarios.

Aplicaciones:

Emulsionantes

espesantes para cremas

Antiespumante

Coadyuvantes de dispersión

Antiestático para plásticos,

Agentes de suspensión de sustancias sólidas,

Elaboración de compuestos con elevada proporción de

electrolitos.

ESTERES DE PEG

Page 40: Curso Surfactantes y Emulsiones USACA

Los esteres de PEG más importantes son

NOMBRE QUIMICO HLB

Polietilenglicol 200 Monolaurato 9,0

Polietilenglicol 400 Monolaurato 13,0

Polietilenglicol 600 Monolaurato 15,0

Polietilenglicol 400 Dioleato 8,0

Polietilenglicol 600 Dioleato 10,3

Polietilenglicol 4000 monoestearato 18,7

Polietilenglicol 6000 Diestearato 18,5

Page 41: Curso Surfactantes y Emulsiones USACA

EMULSIONES

Programa de Química Universidad Santiago de Cali

Page 42: Curso Surfactantes y Emulsiones USACA

EMULSIONES

Page 43: Curso Surfactantes y Emulsiones USACA

PRINCIPALES COMPONENTES DE LAS EMULSIONES

Fase dispersante (fase Continua)

Fase dispersa (fase discontinua) Emulsificante

Page 44: Curso Surfactantes y Emulsiones USACA

FASES

Dispersa: Líquido que se dispersa en pequeñas gotitas, también se le conoce como interna o discontinua.

Dispersante: Liquido como medio de dispersión, también llamado externa o continua.

Page 45: Curso Surfactantes y Emulsiones USACA

EMULSIFICANTE

Es aquella sustancia que hace posible que dos sustancias inmiscibles como el agua y el aceite se unan formando una sola sustancia estable.

Estos emulsificantes son seleccionados de acuerdo a su HLB, que se refiere a la afinidad al agua o al aceite.

Page 46: Curso Surfactantes y Emulsiones USACA

TIPO DE EMULSIONES Basada en la naturaleza de la fase dispersa:

Aceite en agua (O/W): dispersión de un líquido inmiscible en agua (siempre llamado aceite) en una fase acuosa. El aceite es la discontinua y el agua la continua

Agua en aceite (W/O): dispersión de agua o de una solución acuosa en un líquido inmiscible en agua (aceite).

Page 47: Curso Surfactantes y Emulsiones USACA

TIPO DE EMULSIONES Emulsiones múltiples W/O/W y O/W/O: Estas

se caracterizan por el hecho de que las gotas de la fase dispersa contienen a su vez gotitas de líquido inmiscible con el de las gotas que las contiene y por lo general igual o miscible con la fase continua

Page 48: Curso Surfactantes y Emulsiones USACA

TIPO DE EMULSIONES Basada en el tamaño de las gotas de la fase dispersa:

Macroemulsiones: 0.2 – 50 µm

Microemulsiones: 0.01 – 0.2 µm

Page 49: Curso Surfactantes y Emulsiones USACA
Page 50: Curso Surfactantes y Emulsiones USACA
Page 51: Curso Surfactantes y Emulsiones USACA

COMO OBTENER EMULSIONES ESTABLES

Además de las condiciones del proceso y los equipos usados en la fabricación de emulsiones, la seleccion del emulsificante es lo primordial, para una buena emulsón.

Para elegir el emulsificaante adecuado existe un sistema llamado HLB.

Page 52: Curso Surfactantes y Emulsiones USACA

Hidrofilo – Lipofilo Balance (HLB)

La relación (o equilibrio) entre la parte hidrofílica del surfactante y la porción lipofílica es lo que llamamos HLB.

William C. Griffin creo el sistema HLB

Hidrofílica “afín agua"

Hidrofóbicas “no afín agua "

para Atlas Powder Company

Page 53: Curso Surfactantes y Emulsiones USACA

PROPOSITO El principio básico del sistema HLB es:

Ayudar a elegir el surfactante adecuado.

Los emulsificantes tienen un valor de HLB.

Las aplicaciones de los tensoactivos tienen un requisito de HLB.

Adaptación de la necesidad con el valor de HLB para ahorrar tiempo y dinero.

Page 54: Curso Surfactantes y Emulsiones USACA

SELECCIÓN DEL EMULSIFICANTE

Emulsiones agua en aceite, HLB es de 4 a 6

Mojar polvos en aceites, HLB es de 7 a 9

Aceites auto emulsionantes, HLB es de 7 a 10

Emulsiones aceite en agua, mezcla emulsificantes HLB de 8 a 16

Soluciones de detergente HLB de 13 a 15

Solubilizantes de aceites en agua, mezcla emulsificantes con un HLB de 13 a 18.

Page 55: Curso Surfactantes y Emulsiones USACA

REQUERIMIENTOS TIPICOS DE HLB PARA ACEITES

Page 56: Curso Surfactantes y Emulsiones USACA

COMO CALCULAR EL HLB DE UN EMULSIFICANTE

El HLB de esteres de acidos grasos y alcoholes polihidroxilados, como, por ejemplo, el monolaurato de sorbitan, el monoestearato de glicerilo y monolaurato de PEG 200 puede calcularse mediante la formula:

En donde:

S es el indice de saponificación del ester

A es el indice de acidez del acido graso.

Page 57: Curso Surfactantes y Emulsiones USACA

COMO CALCULAR EL HLB DE UN EMULSIFICANTE

Por ejemplo: Para el monolaurato de sorbitan se puede calcular el HLB asi:

S = 160 mg KOH/g

A = 280 mg KOH/g

Entonces el HLB = 20(1- (160/280))

HLB = 8,6

Page 58: Curso Surfactantes y Emulsiones USACA

COMO CALCULAR EL HLB DE UN EMULSIFICANTE

El HLB cuando la porción hidrofila del agente tensoactivo esta formada solamente por grupos oxietilenicos, puede calcularse mediante la formula:

En donde:

E es el tanto por ciento en peso de óxido de etileno

existente en la molecula.

Page 59: Curso Surfactantes y Emulsiones USACA

COMO CALCULAR EL HLB DE UN EMULSIFICANTE

Por ejemplo: Para el Alcohol oleico etoxilado 20 moles se puede calcular el HLB así: 1. Primero se calcula el peso molecular de las 20 moles de óxido

de etileno (1 mol OE = 44, entonces 20 x 44 = 880).

2. Calculamos el peso total de la molécula sumando el valor anterior al peso de del alcohol Oleico (880 + 270 = 1150).

3. Calculamos el Porcentaje de las moles de óxido de etileno en la molécula ((880/1150)100=76,5%). Entonces E=76,5

4. Aplicamos la formula y tenemos HLB = 76,5/5 = 15,3

Page 60: Curso Surfactantes y Emulsiones USACA

COMO CALCULAR EL HLB DE UNA EMULSION

Ejemplo: Emulsion O/W

• Aceite Mineral 8 % • Triglicerido caprílico/caprico 2 % • Isostearato de isopropilo 2 % • Alcohol cetilico 4 % • Emulsificantes 4 % • Polioles 5 % • Activo Soluble en agua 1 % • Agua 74 % • Perfume q.s. • Preservante q.s.

Page 61: Curso Surfactantes y Emulsiones USACA

CALCULAR EL % DE LA FASE OLEOSA

Ejemplo: Emulsion O/W • Aceite Mineral 8 % • Triglicerido caprilico/caprico 2 % • Isostearato de isopropilo 2 % • Alcohol cetílico 4 %

16% • Emulsificantes 4 % • Polioles 5 % • Activo Soluble en agua 1 % • Agua 74 % • Perfume q.s. • Preservante q.s.

Page 62: Curso Surfactantes y Emulsiones USACA

CALCULO DE LA CONTRIBUCION DE CADA COMPONENTE DE LA FASE OLEOSA

• Aceite Mineral 8 / 16 = 50%

• Triglicerido caprilico/caprico 2 / 16 = 12.5%

• Isostearato de isopropilo 2 / 16 = 12.5%

• Alcohol cetílico 4 / 16 = 25%

Page 63: Curso Surfactantes y Emulsiones USACA

CALCULO DEL HLB PARA ESTA MEZCLA

Ingrediente Fase oleosa

Contribución (%)

HLB requerido de los

ingredientes

Aporte Para el HLB

Aceite Mineral 50 10,5 5,250

Triglicerido caprilico/caprico

12,5 5 0,625

Isostearato de isopropilo

12,5 11,5 1,437

Alcohol cetílico 25 15,5 3,875

TOTAL 11,2

Page 64: Curso Surfactantes y Emulsiones USACA

De acuerdo al calculo anterior, como punto de partida hay que seleccionar un sistema tensoactivo con un valor aproximado de HLB de 11,2.

Para el sistema surfactante se recomienda utilizar una mezcla de

al menos dos tensoactivos por las siguientes razones: La experiencia ha demostrado el beneficio, da mayor

estabilidad Las mezclas de un bajo HLB y un agente emulsificante de

alto HLB da mejor cobertura a la interface.

RECOMENDACIONES PARA SELECCIONAR LOS EMULSIFICANTES

Page 65: Curso Surfactantes y Emulsiones USACA

LOS HLB DE LOS EMULSIFICANTES SON ADITIVOS

Ejemplos: ¿Como se deben mezclar Monooleato Sorbitan (HLB = 4.3) y

Polisorbato 80 (HLB = 15.0) para obtener un valor de HLB requerido de

11,2?

(HLB bajo) * (1-x) + (HLB alto)* x = HLB REQUERIDO

4,3 * (1-x) + 15 * x = 11,2 Entonces 10,7 x = 6,9 Entonces x = 0,64

64 % Polisorbato 80 y 36 % Monooleato Sorbitan

Por lo tanto para el ejemplo que usa 4% de emulsificantes la dosis sería:

4 * 64%= 2,56 % de Polisorbato 80 y 4 * 36 % = 1,4 Monooleato de

Sorbitan

Page 66: Curso Surfactantes y Emulsiones USACA

LOS HLB DE LOS EMULSIFICANTES SON ADITIVOS

Ejemplos: HLB de la mezcla: 60% polisorbato 60 y 40%

Monoestearato de sorbitan HLB Polisorbato 60 = 15.0 HLB Monolaurato de Sorbitan = 4,7 HLB mezcla = 4.7 x 0.4 + 15.0 x 0.6 = 10.9

Page 67: Curso Surfactantes y Emulsiones USACA

Recordar sobre el HLB HLB es un sistema numérico que le permite saber como

los aceites y surfactantes probablemente interactuarán

Los tensoactivos tienen un valor de HLB

El HLB más alto es más hidrófilo

Cuanto menor sea el HLB más lipófilo

Los aceites y las aplicaciones tienen un requisito de HLB

Encontrar el requisito del HLB dará un buen rendimiento

Esto es una guia general útil.

Page 68: Curso Surfactantes y Emulsiones USACA

APLICACION

MARTERIA PRIMA %

GRASA 76.35

Monoestearato de Glicerilo (GMS) 1.1

Monoestearato de Sorbitan 0.4

Monoestearato de Sorbitan etoxilado 20 Moles 0.4

Estearina Hidrogenada 3

AGUA 18.75

ACIDO ASCORBICO 0.03

Margarina con efecto cremado

Page 69: Curso Surfactantes y Emulsiones USACA

APLICACIONES

PANIFICACIÓN: Pan Molde

Ingredientes %

Harina 100

Mejoradores (Estrearoil 2-lactilato de sodio) 0.3

Agua 50

Sal 2

Azúcar 8

Levadura 3

Margarina 12

Page 70: Curso Surfactantes y Emulsiones USACA

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RITA ESTHER GARCIA P. Química – Universidad del Valle

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