DD274677A1 - METHOD FOR DETERMINING THE STABILITY OF EMULSIONS - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung der Stabilitaet von Emulsionen, welches insbesondere in der Lebensmittel-, kosmetik-, oder pharmazeutischen Industrie Anwendung findet. Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, die Messbedingungen eines einfach zu handhabenden Verfahrens zur Charakterisierung von Emulsionsstabilitaeten anzugeben. Die Aufgabe wird dadurch geloest, dass die zu untersuchenden Emulsionen in Zentrifugenbechern oder Messzellen gebracht und diese in drehzahlregulierten Zentrifugen konstanten Radialbeschleunigungen unterworfen werden, bis konstante Schichthoehen der kontinuierlichen Phase und der verbleibenden Emulsion erreicht sind.The invention relates to a method for determining the stability of emulsions, which finds particular application in the food, cosmetics, or pharmaceutical industry. The object of the invention is to specify the measurement conditions of an easy-to-use method for characterizing emulsion stability. The object is achieved by bringing the emulsions to be investigated into centrifuge cups or measuring cells and subjecting them to constant radial accelerations in speed-regulated centrifuges until constant layer heights of the continuous phase and the remaining emulsion have been reached.
Description
Erfinder: Dr, Arndt SeifertInventor: Dr, Arndt Seifert
Dr. se. Klaus StrengeDr. see Klaus Strenge
Prof. Dr. se. Gerald Muschiolik Dr. Manfred SchultzProf. Dr. se. Gerald Muschiolik Manfred Schultz
Klaus SchubertKlaus Schubert
Dr. Lothar RichterDr. Lothar Richter
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung der Stabilität von Emulsionen durch Anwendung der Zentrifugation. Derartige Charakterisierungen besitzen Bedeutung auf allen Gebieten, \sc die Einschätzung der Stabilität von Emulsionen bezüglich der Abtrennung der kontinuierlichen Phase notwendig ist, z. B. in der Lebencmitte-, Kosmetik-, pharmazeutischen und fotografischen Industrie. Besondere Bedeutung haben solche Bestimmungen für die Herstellung von konzentrierten Emulsionen.The invention relates to a method for determining the stability of emulsions by using the centrifugation. Such characterizations have significance in all areas, \ sc assessing the stability of emulsions with regard to the removal of the continuous phase is necessary for. In the life, cosmetics, pharmaceutical and photographic industries. Of particular importance are such provisions for the preparation of concentrated emulsions.
Emulsionen sind bekanntlich Verteilungen von Flüssigkeitströpfchen in anderen nicht mit den Flüssigkeitströpfchen mischbaren Flüssigkeiten. Ausgehend von diesen beiden flüssigen Phasen einer Emulsion» den verteilten FlUssigkeitströpfchen, die die sogenannte dispergierte Phase (auch: disperse, innere,diskontinuierliche Phase) bilden und 4er die Flüssigkeitströpfchen umgebenden kontinuierlichen Phase (auch als äußere Phase, Dispersionsmedium, -mittel bezeichnet) sind Verfahren zur Bestimmung der Stabilität durch Zentrifugation bekannt, die sich auf das Zusammenfließen der Emulsionströpfchen (Koaleszenz) beziehen, das im weiteren Verlauf die Abtrennung eines Flüssigkeitsvolumens aus den Emulsionströpfchen zur Folge haben kann. Solche Verfahren werden z. B. von R.D. Void, K.L. Mittal und A.U. Hahn in E. Matijevic: Surface and Colloid Science, Bd. 10, Plenum Pres·': 1978, S. 45 ff· beschrieben.Emulsions are known to be distributions of liquid droplets in other liquids which are not miscible with the liquid droplets. Starting from these two liquid phases of an emulsion, the dispersed liquid droplets which form the so-called dispersed phase (also: disperse, inner, discontinuous phase) and the continuous phase surrounding the liquid droplets (also referred to as outer phase, dispersion medium, means) are processes for determining the stability by centrifugation, which relate to the coalescence of the emulsion droplets (coalescence), which may subsequently result in the separation of a liquid volume from the emulsion droplets. Such methods are z. From R.D. Void, K.L. Mittal and A.U. Hahn in E. Matijevic: Surface and Colloid Science, Vol. 10, Plenum Pres. 1978: 45 ff.
PUr eine Reihe von Anwendungsgebieten von Emulsionen iat aber die Bestimmung der Koaleazenzstabilität von untergeordneter Bedeutung, da bereits eir.e Abtrennung der kontinuierlichen Phase zur Einschränkung ihrer Anwendbarkeit fuhrt, z. B. aus ästhetischen GrUnden bei Mayonnaisen.However, the determination of the coalescence stability is of minor importance for a number of emulsion applications, since already separation of the continuous phase leads to a limitation of their applicability, eg. For aesthetic reasons, mayonnaise.
Es besteht die Notwendigkeit, derartige Instabilitätseracheinungen durch geeignete Maße quantitativ zu charakterisieren, um durch Untersuchung des Einflusses der verschiedensten Variablen die Ursachen fUr die Abtrennung der kontinuierlichen Phase aus den Emulsionen zu ermitteln und gezielt beeinflussen zu können.There is a need to quantitatively characterize such Instabilitätseracheinungen by appropriate measures in order to determine the causes for the separation of the continuous phase of the emulsions by the influence of various variables and to be able to influence specifically.
Ea sind Verfahren zur Charakterisierung der Emulsionsstabilität bekannt, bei denen die Aufrahm- bzw. Sedimentationageschwindigkeit unter dem Einfluß von Zentrifugalkräften oder daraua abgeleitete Kennwerte, z. B. die nach verschiedenen Zenxrifugationszei+'xi (z. B. 10, 20, 30 min) abgetrennten Volumina der kontinuierlichen Phase, ala Maß der Emulsionsstabilität genommen werden. Derartige Verfahren werden z. B. von E.R. Garrett, J. Pharm. Sei. £1 -\)., 1962, S.1 35 ff. 5 J.E. Robbers, V.N. Bhatiai, ebenda, 50 (0), 1;)61, S. 708 ff. beschrieben. Hauptnachteile dieser kinetisch orientierten Verfahren sind ihre bedingte Zuverlässigkeit und relativ geringe Anwendungabreite. So werden oftmals inabesondere bei Emulsionen verschiedenartigster Zusammensetzung widerspruchliche Korrelationen erhalten.Ea methods for characterizing the emulsion stability are known in which the Aufrahm- or Sedimentationageschwindigkeit under the influence of centrifugal forces or derived therefrom characteristics, eg. For example, the volumes of the continuous phase separated after various cycles of centrifugation + (eg, 10, 20, 30 min) are taken as a measure of emulsion stability. Such methods are z. By ER Garrett, J. Pharm. £ 1 - \)., 1962, p. 1 35 ff. 5 JE Robbers, VN Bhatiai, ibid., 50 (0), 1;) 61, p. 708 ff. Major disadvantages of these kinetically oriented methods are their conditional reliability and relatively low application latitude. Thus, contradictory correlations are often obtained especially in emulsions of very different composition.
Ein v/eiterer Nachteil eines Teils der kinetisch orientierten Ver-' fahren ist die Notwendigkeit der kostenintensiven analytischen Ultrazentrifugen. In der DD-PS IO6 777 (Int. Cl. A 23 I, 1/00 wird zwar ein Verfanren zur Herstellung von Lebensmittelemulsionen beschrieben, bei dem durch Konzentrierung, vorzugsweise^iner Zentrifuge, atabile und im Hinblick auf den Fett- und Proteingehalt optimale Emulsionen (Mayonnaisen, Streichfette, Eiscremes) erhalten werden.. Es werden jedoch keine Kinweiae zur Charakterisierung der Emulsionsstabilität, der Zentrifugationsbedingungen zur Konzentrierung gegeben.A major disadvantage of some of the kinetically oriented processes is the need for costly analytical ultracentrifuges. In the DD-PS IO6 777 (Int Cl A 23 I, 1/00 Although a Verfanren for the preparation of food emulsions is described in which by concentration, preferably in a centrifuge, atabile and optimal in terms of fat and protein content Emulsions (mayonnaises, spreadable fats, ice creams) are obtained. However, no Kinweiae for characterizing the emulsion stability, the centrifugation conditions for concentration are given.
Für die Charakterisierung der Emulaions3tat>ilität erforderliche Angeben wieIndicate how to characterize the emulation property such as
- der zulässige Zentrifugal druck, der keine Sedimentation bewirkt- The permissible centrifugal pressure, which causes no sedimentation
- der Zentrifugaldruck, de:.· zur Abtrennung von kontinuierlicher Phase führtthe centrifugal pressure, which leads to the separation of the continuous phase
- der zulässige Zentrifugaldruck zur Abtrennung von kontinuierlicher Phase ohne Abtrennung von dispergierter Phase- The permissible centrifugal pressure for the separation of the continuous phase without separation of dispersed phase
- das Bindungsvermögen für die Kontinuierliche Phase und die mögliche Anreicherung an dispergierter Phase- The binding capacity for the continuous phase and the possible accumulation of dispersed phase
werden bei den bekannten Verfahren nicht erhalten.are not obtained in the known methods.
Ziel der Erfindung ist die Entwicklung eines Verfahrens zur Bestimmung der Stabilität von Emulsionen, das sich durch eine große Anwendungsbreite und hohe Zuverlässigkeit, sov/ie geringe Verfahrenskosten auszeichnet.The aim of the invention is the development of a method for determining the stability of emulsions, which is characterized by a wide range of applications and high reliability, as well as low process costs.
Die Aufgabe der Erfindung besteht daran, die Meßbedingungen eines einfach zu handhabenden Verfahrens zur Charakterisierung von Emulsionsstabilitäten anzugeben.The object of the invention is to specify the measurement conditions of an easy-to-use method for the characterization of emulsion stabilities.
Die Aufgabe wird durch das erlindungsgemäße Verfahren zur Bestimmung der Stabilität von durch Zentrifugation trennbaren Emulsionen auf der Basis der Abtrennung der kontinuierlichen Phase von der Emulsion dadurch gelöst, daß die zu untersuchenden Emulsionen in Zentrifugenbecher- oder Meßzellen gebracht und diese in drehzahlregulierten Zentrifugen konstanten Radialbeschleunigungen unterworfen werden, bis konstante Schichthöhen (Schichthöhen-Endwerte) der kontinuierlichen Phase und der verbleibenden Emulsion erreicht sind, und die Bestimmung der die Stabilität der Emulsionen charakterisierenden sogenannten Stabilitätsdrücke (in Pa) nach den BeziehungenThe object is achieved by the inventive method for determining the stability of separable by centrifugation emulsions based on the separation of the continuous phase of the emulsion in that the emulsions to be examined in Zentrifugenbecher- or measuring cells and these are subjected in speed-controlled centrifuges constant radial accelerations until constant layer heights (layer height end values) of the continuous phase and the remaining emulsion are reached, and the determination of the so-called stability pressures (in Pa) characterizing the stability of the emulsions by the relationships
PEm. =to2 · 4<J -cp · f(r) Druck der verbleibenden Emulsion P Em. = To 2 × 4 <J -cp × f (r) Pressure of the remaining emulsion
\t?, =ύύ2 . $ k.P. · f(r) Druck der kontinuierlichen Phase \ t ?, = ύύ 2 . $ kP · f ( r ) continuous phase pressure
die durch die vorgegebene ,Drehzahl bekannte Winkelgeschwindigkeit des ...otors in S"1 the angular velocity of the rotor, known from the given speed, in S " 1
die bekannte oder experimentell bestimmte Dichtedifferenz der dispergieren Phase (g^p ) und der kontinuierlichenthe known or experimentally determined density difference of the dispersed phase (g ^ p) and the continuous
= der bekannte oder experimentell bestimmte Volumenbruch der dispergieren Phase= the known or experimentally determined volume fraction of the dispersed phase
=8 durch die geometrische Form der verwendeten Zentrifugenzellen bzw. -becher vorgegebene Faktoren, die die Abstünde der unteren (ru) und oberen (r) Qrenze der verbleibenden Emulsion bzw. der kontinuierlichen Phase zur Rotationsachse de3 Rotors in m enthalten= 8 factors predetermined by the geometric shape of the centrifuge cells or cups used, which include the distances of the lower (r u ) and upper (r) limits of the remaining emulsion and the continuous phase to the axis of rotation of the rotor in m
bedeuten, erfolgt.mean, done.
Überraschenderweise wurde gefunden, daß bei den meisten Emulsionen unter dem Einfluß von konstanten Radialbeschleunigungen für die abgetrennte kontinuierliche Phase und die verbleibende Emulsion nach entsprechender Zentrifugationszeit Schichthöhen-Endwerte (konstante Schichthöhen) d. h. seitlich konstante Volumina, erreicht werden.Surprisingly, it was found that in most emulsions under the influence of constant radial accelerations for the separated continuous phase and the remaining emulsion after a corresponding centrifugation time layer height end values (constant layer heights) d. H. laterally constant volumes can be achieved.
Die Bestimmung der Schichthöhen-Endwerte erfolgt nach bekannten Verfahren.The determination of the layer height end values is carried out according to known methods.
Weiterhin liegt der Erfindung die Erkenntnis zugrunde, daß die Stabilität der Emulsionen durch die sogenannten Stabilitätsdrücke (Formel 1a) und (1b) genau charakterisiert wird. Die. Erfindung läßt sich durch verschiedene Ausführungsvarianten realisieren.Furthermore, the invention is based on the finding that the stability of the emulsions is precisely characterized by the so-called stability pressures (formula 1a) and (1b). The. Invention can be realized by various embodiments.
Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren werden die Emulsionsprobcn zum einen bei einer konstanten Radialbeschleunigung (Rotordrehzahl) bis zu den Endwerten zentrifugiert und danach die Meßergebnisse nach 1a) und/oder 1b) verglichen.According to the method of the invention, the emulsion samples are centrifuged at a constant radial acceleration (rotor speed) up to the final values and then the measurement results according to 1a) and / or 1b) are compared.
Eine weitere. Variante besteht darin, daß die Emulsionsproben bei unterschiedlichen, konstanten Rotordrehzahlen bis zu den EndwertenAnother. Variant is that the emulsion samples at different, constant rotor speeds up to the final values
der abgetrennten kontinuierlichen Phase und der verbleibenden Emulsion zentrifugiert werden. Vorteil dieser Variante ist, daß die Maße der Stabilität der Emulsionen nach den Formeln 1a) und 1b) bei mehreren Drehzahlen verglichen v/erden können.the separated continuous phase and the remaining emulsion are centrifuged. The advantage of this variant is that the dimensions of the stability of the emulsions according to formulas 1a) and 1b) can be compared at several speeds.
Eine erfindungsgemäße Variante ist weiterhin, daß die Emulsionsproben zunächst bei einer konstanten Rotordrehzahl bis zu den Endwerten der kontinuierlichen Phase und der verbleibenden Emulsion zentrifugiert werden, danach auf eine höhere, konstante Rotordrehzahl beschleunigt und bei dieser Drezahl wiederum bis zu den Endwerten zentrifugiert werden usv/.A variant of the invention is further that the emulsion samples are first centrifuged at a constant rotor speed to the final values of the continuous phase and the remaining emulsion, then accelerated to a higher, constant rotor speed and centrifuged at this speed again to the final values usv /.
Aufgrund dieser Meßbedingungen und der gegebenen Beziehungen 1a) und 1b) gestatten die sogenannten Stabilitätsdrücke Aussagen Über das Bindungsvermögen fUr die kontinuierliche Phase und die mögliche Konzentrierung der Emulsionen. Je höher die Drlicke der verbleibenden Emulsion, um so größer ist das Bindungsvermögen für die kontinuierliche Phase, um so v/eniger sind die Emulsionen konzentrierbar. Je niedriger die Drücke der abgetrennten kontinuierlichen Phase, um so größer ist das Bindungsvermögen der Emulsion für die kontinuierliche Phase, um so weniger läßt sich ede Emulsion konzentrieren. Analoges gilt unter den oben genannten Bedingungen für die Schichthöhen-Endwerte selbst.Because of these measurement conditions and the given relationships 1a) and 1b), the so-called stability pressures allow statements about the binding capacity for the continuous phase and the possible concentration of the emulsions. The higher the pressures of the remaining emulsion, the greater the binding capacity for the continuous phase, the more the emulsions are concentratable. The lower the pressures of the separated continuous phase, the greater the binding capacity of the emulsion for the continuous phase, the less can the emulsion be concentrated. The same applies under the abovementioned conditions for the layer height final values themselves.
Bei Emulsionen, die erst bei Wirkung von Zentrifugalkräften bestimmter Größe kontinuierliche Phase abtrennen, wird bei stufenweise höheren, konstanten Rotordrehzahlen bis zum Auftreten dei ersten, meßtechnisch erfaßbaren Menge an abgeschiedener kontinuierlicher Phase zentrifugiert. Unter Anwendung dieser Meßbedingungen ist für derartige Emulsionen ein weiteres Maß der Stabilität angebbar, der kritische Druck gegen die Abtrennung der kontinuierlichen Phase. Hierbei kommt die Beziehung 1a) zur Anwendung.In the case of emulsions which separate the continuous phase only on the action of centrifugal forces of a certain size, centrifuging is carried out at stepwise higher, constant rotor speeds until the occurrence of the first quantity of deposited continuous phase detectable by measurement. By applying these measurement conditions, another degree of stability is given for such emulsions, the critical pressure against the separation of the continuous phase. Here, the relationship 1a) is used.
Mit Hilfe des erfindungsgemäßen Meßverfahrens sind die Snflüsse der verschiedensten Parameter auf die Emulsionsstabilität bestimmbar,With the aid of the measuring method according to the invention, the sniffing of the most varied parameters can be determined on the emulsion stability,
wie z. B. pH-Wert, Emulgatorkonzentration.such as B. pH, emulsifier concentration.
'Ertsmals werden .Angaben bezüglich der Ermittlung der Verfahrensbedingungen für eine Konzentrierung von Emulsionen durch Sentrifugation und der möglichen Druckbeanspruchung von Emulsionen ohne'Ertsmals. Information relating to the determination of the process conditions for concentration of emulsions by Sentrifugation and the possible compressive stress of emulsions without
Abtrennung von kontinuierlicher Phase erhalten. Das erf;Lndi.ingsgemäße Verfahren besitzt eine große Anwendungsbreite und hohe Zuverlässigkeit, Genauigkeit und Empfindlichkeit in bezug auf die Bestimmung der Stabilität von Emulsionen und zeichnet aich durch geringen apparativen Aufwand und geringe Verfahrenskosten aus. Ein wesentlicher Vorteil de3 Verfahrens ist, daß es sich auf gewöhnliche Laborzentrifugen und Ultrazentrifugen anwenden läßt.Separation of continuous phase obtained. The inventive method has a wide range of applications and high reliability, accuracy and sensitivity with respect to the determination of the stability of emulsions and is characterized by low equipment costs and low process costs. A significant advantage of the method is that it can be applied to ordinary laboratory centrifuges and ultracentrifuges.
Ausfuhrungsbeiapiele Beispiel 1Exemplary embodiments Example 1
Drei O/W-Nahrungsmittelemulsionen mit der in Tabelle 1 angegebenen Zusammensetzung wurdenThree O / W food emulsions of the composition shown in Table 1 were made
Tab. 1; Zusammensetzung der Emulsion 1-3 (Masse-%): Tab. 1; Composition of the emulsion 1-3 (mass%):
36 Rapsöl 6 Zucker 1,5 Salz36 rapeseed oil 6 sugar 1,5 salt
MOYIOIiP- 310 - 97MOYIOIiP-310 - 97
Wasserwater
1 - 31 - 3
Bin. 1 Em. 2 Em«, 3 Bin. 1 Em. 2 Em «, 3
2,52.5 U5 U5_U5 U5_
0,7 0,7 0,35 0.7 0.7 0.35
53.3 49^3 55,65 53.3 49 ^ 3 55.65
pH-Wert I 4,1 I1Q 4,1 pH I 4.1 I 1 Q 4.1
'ehem. modifiziertes Ackerbohnenproteinisolat'Former. modified field bean protein isolate
in Meßzelien gebracht und in einer drehzahlregulierten Zentrifuge (Fa. MOM, Budapest, Typ 31^0/b) 5 verschiedenen, konstanten Radialbeschleunigungen (Rotordrehzahlen) unterworfen, bis jeweils Schichthöhen-Endv/erte für die kontinuierliche Phase und die verbleibende Emulsion erreicht wurden und woraus sich bei einem vorgegebenenplaced in Meßzelien and in a speed-controlled centrifuge (MOM, Budapest, type 31 ^ 0 / b) 5 different constant radial accelerations (rotor speeds) subjected until each Schichthöhen Endv / values for the continuous phase and the remaining emulsion were achieved and which results in a given
3k ρvon 998 kg/m3 und f(r) von 1/2 (r^2- *0 ) für die verwendeten sektorförmigen Meßzellen die StabilitätsdrUcke nach 1b) ergaben (s. Tabelle 2).3 k ρ of 998 kg / m 3 and f (r) of 1/2 (r ^ 2 - * 0 ) for the sector-shaped measuring cells used, the stability pressures according to 1b) gave (see Table 2).
it 7 it 7
Aus Tabelle 2 geht quantitativ die Reihenfolge abnehmender Stabilität der Emulsionen gegen die Abtrennung von wäßriger Phase hervor, d. h. deren Vermögen, kontinuierliche Phase zu binden: Em. 1» Em. 3> Em. 2.Table 2 quantitatively shows the order of decreasing stability of the emulsions against the separation of aqueous phase, i. H. their capacity to bind a continuous phase: Em. 1 »Em. 3> Em. 2.
Bei jeder der Drehzahlen sind die Schichthöhen-Endwerte der wäßrigen Phase der Emulsion 1 wesentlich niedriger, als die der Emulsion 2 und 3· Unter vergleichbaren Zentrifugationsbedingungen bindet Emulsion 1 wesentlich mehr kontinuierliche (wäßrige) Phase. Diese Aussage wird durch die Schichthöhen-End erte der verbleiber"len Emulsion, die Volumen-% und die Drücke der abgetrennten wäßrigen Phase bestätigt.At each of the speeds, the final layer height values of the aqueous phase of Emulsion 1 are substantially lower than those of Emulsion 2 and 3. Under comparable centrifugation conditions, Emulsion 1 binds much more continuous (aqueous) phase. This statement is confirmed by the layer height end value of the remaining emulsion, the% by volume and the pressures of the separated aqueous phase.
Bei gleich großem Rssigsäureanteil in der Rezeptur bewirkt die Frhöhung d^s Proteingehaltes von 1,5 % (Emulsion 2) auf 2,5 % (Emulsion 1), eine deutliche Verbesserung des Wasserbindungsvermögens, wobei gleichzeitig auf 5 % Stärkesiruppulver verzichtet werden können.With equal rssigsäureanteil in the recipe, the Frhöhung d ^ s protein content of 1.5 % (emulsion 2) to 2.5 % (emulsion 1), a significant improvement in water binding capacity, while at the same time can be dispensed with 5 % Stärkesiruppulver.
Die Erhöhimg des Säuregehaltes von 0,35 % (Emulsion 3) auf 0,7 % (Emulsion 2) führt bei gleichem Gehalt an Protein von 1,5 % und Stärkesiruppulver von 5 % zu einer etwas schlechteren Bindung von kontinuierlicher (wäßriger) Phase.The increase of the acid content from 0.35 % (emulsion 3) to 0.7% (emulsion 2) leads to a somewhat poorer binding of continuous (aqueous) phase with the same content of protein of 1.5 % and starch syrup powder of 5%.
Aus den Emulsionen 2 und 3 lassen sich schon bei Drehzahlen von 2 000 U/min 43 bzw. 38 Völ-% wäßrige (kontinuierliche) Phase abtrennen, aus der Emulsion 1 nur 16 Vol-%. D. h. unter vergleichbaren Zentrifugationsbeding1 ngen läßt sich die dispergierte (Öl-) Phase in den verbleibenden Emulsionen am stärksten in der Emulsion 2 kenzentrieren. Da sich aber Emulsion 1 ohne Ölabtrennung mindestens bis 10 000 U/min bis zum Endwert der verbleibenden Emulsion zentrifugieren läßt, kanrt eine etwa gleiche Anreicherung von dispergierter Öl-Phase (42 Vol-% abgetrennte wäßrige Phase) auch bei Emulsion 1 erreicht werden.From emulsions 2 and 3, 43 or 38% by volume aqueous (continuous) phase can already be separated off at speeds of 2,000 rpm, from emulsion 1 only 16% by volume. Ie. nts under comparable Zentrifugationsbeding 1, the dispersed (oil) phase can be kenzentrieren in the remaining emulsions strongest in the emulsion. 2 However, since emulsion 1 can be centrifuged without oil separation at least to 10,000 rpm to the final value of the remaining emulsion, an approximately equal enrichment of dispersed oil phase (42% by volume separated aqueous phase) can also be achieved in emulsion 1.
Die erhaltenen Ergebnisse stehen in Übereinstimmung mit anderen Untersuchungen zur Stabilitätsbestirnmung dieser Emulsionen, z. B0 rheologischen Untersuchungen und dem Standzeitverhalten unter Schwerkraft.The results obtained are in agreement with other studies on stability determination of these emulsions, e.g. B 0 rheological investigations and the life behavior under gravity.
menmen
Schichthb'hen-Endwerte der kontinuierlichen, wäßrigen Phase und der verbleibenden Emulsion, Vol.-% abgetrennte wäßrige Phase und Drlicke der kontinuierlichen, wäßrigen Phasf der 0/W-Emulsionen 1-3 bei Rotor-Layer height final values of the continuous, aqueous phase and the remaining emulsion,% by volume of separated aqueous phase and pressures of the continuous, aqueous phase of the 0 / W emulsions 1-3 in the case of rotor
im/tin / t
"Beispiel 2"Example 2
Zwei P/W-Nahrungsmitielemulsionen mit der in Tab« 3 angegebenen Zusammensetzung·Two P / W dietetic emulsions having the composition indicated in Tab.
ΦηΉρΐΐ p. 3; Herstellung und Zusammensetzung von O/W-Nahrungsmittelemulsionen zur Bestimmung der Emulsionsstabilität ΦηΉρΐΐ p. 3; Preparation and composition of O / W food emulsions to determine emulsion stability
Emulsion 1: Emulsion 1 :
Herstellung aus 70 g 6-prozentiger Proteinlösung und 30 g Rapaöl} pH-Wert der Emulsion: 7,0Preparation from 70 g of 6% protein solution and 30 g of rapeseed oil. PH of the emulsion: 7.0
Emulsion 2:Emulsion 2:
Herstellung aus 60 g Emulsion 1 und verd* Salzsäure; pH-Wert der Emulsion 3>9Preparation from 60 g of emulsion 1 and dilute hydrochloric acid; pH of the emulsion 3> 9
wurden in Meßzellen der im Beispiel 1 verwendeten drehzahlregulierten Zentrifuge gebracht und 5 baw. 9 verschiedenen, konstanten Radialbeschleunigungen unterworfen, bis jeweils Schichthöhen-Endwerte für die kontinuierliche Phase und die verbleibende Emulsion erreicht wurden. Unter Vorgabe von 998 kg/m für Sk.t und den experimentell bestimmten Werten für Sd,P. (913 kg/nT5) und <PdiP. ergeben sich mit den Beziehungen 1a) und 1b) die Stabilitätsdrücke in Tabelle 4.were placed in measuring cells of the speed-regulated centrifuge used in Example 1 and 5 baw. 9 different constant radial accelerations were subjected until each layer height final values for the continuous phase and the remaining emulsion were achieved. With specification of 998 kg / m for Sk.t and the experimentally determined values for Sd, P. (913 kg / nT 5 ) and <PdiP. with the relationships 1a) and 1b), the stability pressures in Table 4 result.
Schichthöhen-Endwerte der kontinuierlichen, wäßrigen Phase und der verbleibenden Emulsion, Vol.-% abgetrennte wäßrige Phase und Drlicke der Schichten der 0/W-Emu.lsionen 1 und 2 bei Rotordrehzahl'.n von 2 000 bis 50 000 U/min.Layer height final values of the continuous, aqueous phase and the remaining emulsion,% by volume of separated aqueous phase and pressures of the layers of the 0 / W emulsions 1 and 2 at a rotor speed of 2,000 to 50,000 rpm.
Aus Tubelle 4 geht hervor, daß die Emulsion 1 mit dem pH-Wert einem Druck von mindestens 0,3 ♦ 1O5 Pa (10 000 U/min) ausgesetzt werden kann, ohne daß Abtrennung von wäßriger (kontinuierlicher) Phase eintritt. Die Steigerung der Drehzahl fUhrt beim Übergang auf 20 000 U/min, d. h. mindestens bei einem Druck von 1,1 . 10^ Pa, zur Abtrennung von wäßriger Phaee.From Tubelle 4 shows that the emulsion 1 can be exposed to the pH of a pressure of at least 0.3 ♦ 1O 5 Pa (10,000 rev / min), without separation of aqueous (continuous) phase occurs. The increase in speed leads to 20 000 rpm during the transition, ie at least at a pressure of 1.1. 10 ^ Pa, for the separation of aqueous Phaee.
Aus der durch Säurezusatz auf den pH-V/ert 3,9 eingestellten Emulsion 2 lassen sich bereits bei 2 000 U/min ca. 7 Vol.-% v/äßrige Phase, bezogen auf das Gesamtvolumen der Emulsion, abtrennen. Vergleicht man beide Emulsionen bei 20 000 U/min, d. h. unter Bedingungen der Abtrennung von wäßriger Phase aus beiden Emulsionen, ergibt sich für die Emulsion 1 ein geringeres Bindungsvermögen für die wäßrige Phase (52 Vol.-% abgetrennte wäßrige Phase) als für Emulsion 2 (45 Vol.-% abgetrennte wäßrige Phase)· Dies steht in Üb er ein stimm ur.g mit den Schichthöhen-* endwerten der wäßrigen Phase undcter verbleibenden Emulsion und den daraus berechneten Drücken. So ist der Drcok der wäßrigen Phase der gegen die Abtrennung von wäßriger Phase instabileren Ihnulsion 1 höher (16 . 10 Pa) als der von Emulsion 2 (14 · 10^ Pa). Umgekehrt ist der Druck der verbleibenden Emulsion von Emulsion 2 höher (1,3 . 105 Pa), die ja ein besseres Bindungsvermögen fur die wäßrige Phase besitzt, als der von Emulsion (1,1 . 105 Pa).From the emulsion 2 adjusted by addition of acid to the pH value of 3.9, about 7% by volume v / aqueous phase, based on the total volume of the emulsion, can be separated off already at 2000 rpm. Comparing both emulsions at 20,000 rpm, ie under conditions of separation of aqueous phase from both emulsions, the emulsion 1 has a lower binding capacity for the aqueous phase (52% by volume separated aqueous phase) than for emulsion 2 (45% by volume of separated aqueous phase) This is in agreement with the layer height values of the aqueous phase and the remaining emulsion and the pressures calculated therefrom. Thus, the drcok of the aqueous phase of emulsion 1, which is more unstable to the separation of aqueous phase, is higher (16.10 Pa) than that of emulsion 2 (14 · 10 -4 Pa). Conversely, the pressure of the remaining emulsion of emulsion 2 is higher (1.3 · 10 5 Pa), which indeed has a better binding capacity for the aqueous phase than that of emulsion (1.1 · 10 5 Pa).
Weiterhin läßt sich aus den Schichthöhen-Endwerten und Drücken bei 20 000 U/min, d. h. unter vergleichbaren Radialbeschleunigungen übereinstimmend erkennen, daß sich Emulsion 1 stärker konzentrieren läßt als Emulsion 2. Aus Emulsion 1 ist bei gleicher Drehzahl mehr wäßrige Phase herauspreßbar als aus Emulsion 2. Bei 50 000 U/min lassen sich aus dieser Emulsion 1 56 Vol.-% v/äßrige Phase abtrennen, d. h. es ist eine sehr starke Konzentrierung dieser Emulsion möglich.Furthermore, from the final layer height values and pressures at 20,000 rpm, ie. H. From the same rotational speed, more aqueous phase can be pressed out than from emulsion 2 at 50 000 rpm. separate from the aqueous phase, d. H. a very strong concentration of this emulsion is possible.
Claims (1)
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DD31880888A DD274677A1 (en) | 1988-08-10 | 1988-08-10 | METHOD FOR DETERMINING THE STABILITY OF EMULSIONS |
Country Status (1)
Country | Link |
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DD (1) | DD274677A1 (en) |
-
1988
- 1988-08-10 DD DD31880888A patent/DD274677A1/en not_active IP Right Cessation
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