Eine Emulsion ist ein feines Gemisch aus zwei nicht mischbaren Flüssigkeiten, wie bei einer Creme. Beim Emulgieren werden diese Phasen stabil miteinander verbunden. Ziel ist es, die innere Phase in feine Tropfen zu zerteilen und so die Grenzfläche zwischen den beiden Flüssigkeiten zu vergrößern.
Wie Emulsionen stabil bleiben
Emulsionen sind meist trüb und milchig. Wie lange sie halten, hängt unter anderem von Temperatur und pH-Wert ab. Beim Emulgieren gilt es, die Grenzflächenspannung zwischen Öl und Wasser zu überwinden. Dazu gibt es zwei Wege:
Energie zuführen
Scherkräfte verkleinern die Tröpfchen und vergrößern so die Grenzfläche zwischen den Stoffen.
Tenside und Emulgatoren
Sie haben einen lipophilen und einen hydrophilen Teil und vermitteln so zwischen den Phasen. Außerdem verhindern sie, dass Tröpfchen wieder zusammenfließen.
Trotzdem bleiben Emulsionen instabile Systeme. Mit der Zeit fließen feine Tröpfchen zu größeren zusammen, bis die Emulsion bricht. So entsteht zum Beispiel Butter, wenn Sahne als Fett-in-Wasser-Emulsion bricht. Feinere Tröpfchen haben weniger Auftrieb und verlangsamen das Aufrahmen. Zusätzlich können Stoffe helfen, die die Viskosität erhöhen, die Tropfen elektrisch abstoßen lassen oder anders grenzflächenaktiv wirken.
Anwendungen
Ein klassisches Beispiel sind kosmetische Emulsionen, die den Säureschutzmantel und die Barriere der Haut stärken. Weitere typische Anwendungen:
Worauf es beim Emulgieren ankommt
Neben Prozessparametern wie Temperatur und Druck entscheidet die Technik des Homogenisators über Qualität, Produktionsgeschwindigkeit und sogar die Machbarkeit. Wichtig sind:
- Geometrie und drehzahlabhängige Scherraten
- Spaltmaß der Rotor-Stator-Verzahnung
- Auslegung der Zuführungen für weitere Rohstoffe
- Gehäuse und Antrieb
- Reinigbarkeit und Totraumfreiheit für aktuelle Hygienestandards
- Gehärtete Verzahnung bei abrasiven Rohstoffen, etwa bei Zahnpasta
- Wartungsarme Dichtung, meist als doppeltwirkende Gleitringdichtung mit passendem Werkstoff
Verwandte Verfahren sind das Homogenisieren und das Dispergieren. Wir beraten und verkaufen auch gebrauchte Homogenisiermischer und Prozessanlagen.
Unsere neueste Innovation ist die Dosierstation für das rationelle Verwiegen und Dosieren flüssiger Rohstoffe.
Weitere Verfahren
Häufige Fragen zum Emulgieren
Was ist eine Emulsion?
Ein feines Gemisch aus zwei nicht mischbaren Flüssigkeiten, z. B. Öl und Wasser, das durch Emulgieren stabil verbunden wird – wie bei Cremes und Lotionen.
Wie wird eine Emulsion stabil?
Durch Energieeintrag, der die Tröpfchen zerkleinert, und Emulgatoren bzw. Tenside, die zwischen Öl- und Wasserphase vermitteln. Verdicker können zusätzlich das Aufrahmen verlangsamen. Temperatur und pH-Wert spielen ebenfalls eine Rolle.
Warum bricht eine Emulsion?
Feine Tröpfchen fließen mit der Zeit zu größeren Tropfen zusammen (Koaleszenz). Dadurch verringert sich die Grenzfläche und die Phasen trennen sich – so entsteht etwa Butter aus Sahne.
Worauf kommt es beim Homogenisator für Emulsionen an?
Auf Geometrie, Scherraten und Spaltmaß der Rotor-Stator-Verzahnung, die Zuführung weiterer Rohstoffe, Antriebsauslegung, Reinigbarkeit und Totraumfreiheit – bei abrasiven Produkten wie Zahnpasta auch auf gehärtete Verzahnungen und geeignete Gleitringdichtungen.