Emulgatoren

Was sind Emulgatoren?

Als Emulgatoren werden Stoffe bezeichnet, die in der Lage sind, Flüssigkeiten miteinander zu vermengen, die sich unter normalen Bedingungen nicht mischen können. Wenn beispielsweise Wasser und Öl zusammengeschüttet werden, entstehen immer zwei getrennte Phasen. Auch durch kräftiges Schütteln findet keine Vermischung dieser Flüssigkeiten statt.

Wasser besteht aus polaren und Öl aus unpolaren Molekülen. Da die Bindung zwischen gleichartigen Molekülen untereinander immer stärker ist als zwischen unpolaren und polaren Molekülen, bleiben die Phasen ohne den Zusatz von Emulgatoren immer bestehen.

Es gibt jedoch Verbindungen, die in ihrem Molekül sowohl polare als auch unpolare Atomgruppen besitzen. Diese Stoffe werden auch als Emulgatoren bezeichnet, weil sie aufgrund dieser Eigenschaften stabile Emulsionen zwischen der wässrigen und öligen Phase bilden können. Während sich polare Wassermoleküle am polaren (hydrophilen) Teil des Moleküls anlagern, verbinden sich die unpolaren Ölmoleküle mit dem unpolaren (hydrophoben) Molekülabschnitt des Emulgators. So verringern die Emulgatoren die Grenzflächenspannung zwischen den unmischbaren Phasen. Je nach Art des Emulgators können sich Öl-in-Wasser-Emulsionen (O/W-Emulsionen) oder Wasser-in-Öl-Emulsionen (W/O-Emulsionen) bilden.

Dabei kommt es zur Bildung von sogenannten Mizellen in der Flüssigkeit. Diese Mizellen bestehen bei Öl-in-Wasser-Emulsionen aus Öltröpfchen, die an der Oberfläche mit dem hydrophoben Teil der Emulgatormoleküle verbunden sind. Der hydrophile Teil des Moleküls ist wiederum mit den Wassermolekülen verbunden. Dadurch bildet sich eine stabile Emulsion. Tenside gehören zu den Emulgatoren, die O/W-Emulsionen bilden. Beispiele dafür sind Waschlösungen, tensidhaltige Reinigungsmittel und viele kosmetische Produkte wie Shampoos, Duschgels oder Flüssigseifen. Auch Mayonnaise ist eine O/W-Emulsion.

Bei Wasser-in-Öl-Emulsionen befinden sich innerhalb der öligen Flüssigkeit Mizellen aus Wassertröpfchen, die mit dem hydrophilen Teil des Emulgatormoleküls verbunden sind, während der hydrophobe Teil in die Ölphase ragt. Beispiele für W/O-Emulsionen sind unter anderem bestimmte Cremes, Salben, Margarine oder Butter.

Welche Art von Emulsion sich bildet, hängt maßgeblich vom Verhältnis zwischen hydrophilem und hydrophobem Bereich des Emulgatormoleküls ab. Dieses Verhältnis wird auch als Hydrophilic-Lipophilic-Balance (sog. HLB-Wert) bezeichnet, welche durch eine dimensionslose Zahl zwischen 1 und 20 charakterisiert wird. Liegt der Wert unter 10, überwiegt der hydrophobe (lipophile) Teil. Dieser fettlösliche Teil des Emulgators besteht in der Regel aus unpolaren Kohlenwasserstoffketten. Je länger diese sind, desto größer ist die Wahrscheinlichkeit für die Bildung von W/O-Emulsionen. Umgekehrt ist bei stark ausgeprägten polaren Molekülanteilen oder bei einem HLB-Wert über 10 die Bildung von O/W-Emulsionen wahrscheinlicher.

Wasch- und Reinigungsmittel enthalten Tenside als Emulgatoren. Dabei handelt es sich in der Regel um O/W-Emulsionen. Die Reinigungswirkung ergibt sich daraus, dass der Schmutz sich mit der öligen Phase verbindet und so in die Mizellen aus Öltröpfchen gelangt.

Umweltfreundliche Wasch- und Reinigungsmittel enthalten Tenside, die gut biologisch abbaubar sind und gleichzeitig auch aus Fetten und pflanzlichen Ölen hergestellt werden. Bewährt hat sich hier Natriumlaurylsulfat als ionisches Tensid. Dabei handelt es sich um ein Fettalkoholsulfat mit hervorragender Waschkraft und guter biologischer Abbaubarkeit. Ausgangsstoffe für die großtechnische Herstellung von Fettalkoholsulfaten sind Fettsäuren aus Fetten und Ölen.

Natriumlaurylsulfat ist neben dem Einsatz in Waschmitteln oder Zahnpasta aufgrund seiner hervorragenden Reinigungskraft auch ein Basistensid für Reinigungsmittel. Früher wurde es ebenfalls in Kosmetika wie Duschgels, Handwaschseifen oder Shampoos verwendet.