De la definición se desprende que las "emulsiones" fotográficas no son verdaderas emulsiones, ya que la plata no es un líquido. Los coloides que la plata puede formar son aquellos que incluyen una fase sólida, ya sean aersoles sólidos, soles, aleaciones (suspensiones sólidas), y xerogeles. Los soles de plata encuentran aplicación en la purificación de agua y la desinfección de frutas y verduras (es sabido que la plata, y en menor medida el cobre, tiene propiedades bactericidas).
Los surfactantes constituyen el tipo más importante de emulsificantes y estabilizadores. Para estabilizar emulsiones también se pueden usar aditivos poliméricos, soles y nuestra bien conocida doble capa eléctrica en la forma de iones adsorbidos. Los aditivos poliméricos pueden poseer en ciertos casos actividad superficial, pero más frecuentemente actúan como agentes protectores, al igual que los soles, formando una barrera física al contacto y coalescencia de las gotículas. La doble capa eléctrica tiene una influencia estabilizadora, aunque el tamaño tan grande de las gotículas disminuye la importancia de la estabilización electrostática comparada con, p. ej., el caso de biomoléculas.
Casi todos los compuestos estudiados en la sección de Surfactantes pueden servir como emulsificantes o como estabilizadores de emulsiones, sin embargo, como cada industria tiene sus propias exigencias, existe un mercado gigante de emulsificantes y estabilizadores de emulsiones. Algunos de los más empleados (y vendidos) son los diversos tipos de PEMULEN® (BFGoodrich) el cual estabiliza cremas faciales, emulsiones con liposomas, bálsamos para después de afeitarse y agua de colonia libre de alcohol. Otros emulsificantes muy comunes son los llamados SPAN® (lipófilos) y TWEEN® (hidrófilos). Ambos son productos de la compañía Atlas.
Los agentes emulsificantes pueden actuar mediante tres diferentes mecanismos:
Supongamos que tenemos que formular una emulsión para uso en
cosmética, digamos, queremos emulsificar lanolina en agua. ¿Cómo
enfrentaríamos el problema? El método de la fuerza
bruta nos diría que tratáramos TODOS los emulsificantes disponibles
en el mercado para encontrar el que produzca la mejor emulsión.
El método "práctico" diría: "trata hasta que encuentres
uno que funcione razonablemente bien". Obviamente, no disponemos
de tanto tiempo ni dinero como requiere el método de la fuerza bruta.
El método "práctico" muy probablemente nos dará un
producto mediocre, además de que no sabemos cuánto tiempo
nos tomará. En ambos casos, nos arriesgamos a desperdiciar
mucho tiempo y esfuerzo. Para resolver este tipo de problema tenemos
el sistema llamado HLB.
El balance hidrofílico-lipofílico o HLB, por sus siglas en inglés, es un sistema numérico para clasificación de propiedades de emulsificación, el cual nos permite eliminar un gran número de emulsificantes antes de comenzar con los ensayos experimentales.
El concepto de "Balance hidrofílico-lipofílico" expresa
que en cualquier emulsificante existe una proporción definida entre
su parte polar y su parte no-polar. De este modo, cuando mezclamos
un aceite (el cual puede poseer algún grado de polaridad) con agua,
para estabilizar la emulsión necesitamos que haya un "balance" entre
las polaridades del emulsificante, del aceite y del agua.
La primera parte del trabajo del sistema HLB es asignar un número
a cada emulsificante ("su HLB"). El carácter lipófilo
aumenta a medida que aumenta el valor de HLB. La segunda parte consiste
en asignar un número a las sustancias emulsificables, esto es, las
ceras o aceites esenciales que nos interesa dispersar. A este valor
de HLB le llamamos el "HLB requerido" por un ingrediente. Afortunadamente,
los valores de HLB requerido y de HLB para las sustancias más comunes
están reportados en tablas. Así, por ejemplo, la lanolina
anhidra tiene un HLB requerido de 12. Con esta información
en mano, podemos eliminar familias enteras de emulsificantes que tienen
valores de HLB muy por arriba o muy por debajo de 12.
Desafortunadamente, la vida no es tan bella como el párrafo
anterior parece implicar. NO ha resuelto nuestro problema de cuál
emulsificante seleccionar, solamente nos ha indicado que ciertos emulsificantes
muy probablemente significarían una pérdida de tiempo.
Ahora debemos considerar que en el mundo real, rara vez pretendemos
hacer una emulsión sólo con un aceite y agua. Lo normal
es tener una mezcla de ingredientes porque ningún ingrediente por
sí solo puede proporcionar todas las propiedades que buscamos en
un producto. Así, p. ej., en el caso de una crema para las
manos necesitamos ingredientes que humecten la piel, que la reconstituyan
con sus propiedades nutritivas, que controlen la cantidad de grasa presente,
etc., y esto significa que siempre trabajamos con mezclas de ingredientes,
cada uno con un HLB requerido.
Aquí entra en juego una de las grandes virtudes del sistema
HLB: los valores de HLB, sean HLB o HLB requerido, son aditivos, lo cual
significa que es muy sencillo calcular el HLB requerido de una mezcla si
ya conocemos los valores de HLB requerido individuales. Solamente
tenemos que tomar la fracción del HLB contribuida por cada componente
y sumarlas todas. También, si tenemos mezclas de emulsificantes,
es posible formular una mezcla de emulsificantes con un valor muy específico
de HLB controlando las proporciones relativas de los emulsificantes de
HLB conocido.
Una limitación del HLB es que sus valores sólo son confiables para producir emulsiones fluidas, no funcionan de manera tan simple para la formulación de cremas semisólidas (por el estilo de "cold cream") o para lociones pesadas.
Hay que hacer notar que, antes de hacer las pruebas de emulsificación,
necesitamos definir con todo cuidado las cualidades que buscamos en nuestro
producto final, tales como estabilidad, viscosidad, consistencia y fluidez
o resistencia a ciclos de congelación-descongelación, entre
otras. De esto dependerá en buena parte la selección
del sistema emulsificante y no sólo de la estabilidad que imparta.
Recordemos que el sistema HLB sólo funciona bien para formulaciones
de emulsiones fluidas.
La aplicación del sistema HLB es sencilla, aunque puede ser muy tediosa. Una vez que conocemos el HLB requerido por nuestra mezcla de ingredientes, tenemos que encontrar un emulsificante que proporcione la estabilidad necesaria. En el más común de los casos, es más conveniente utilizar una mezcla de emulsificantes. Por lo general las mezclas funcionan mejor que los emulsificantes individuales. Los proveedores de emulsificantes por lo general proporcionan tablas con las compatibilidades entre sus productos, de modo que uno tenga una guía a la hora de mezclar los productos.
Si somos lo suficientemente afortunados como para encontrar que
conocemos el HLB de todos los ingredientes de nuestro producto,
solamente necesitamos preparar mezclas con el HLB requerido pero
diferentes familias químicas de modo que podamos encontrar el
tipo químico adecuado.
Encargado de la página: Dr. Víctor Manuel Rosas García.
e-mail:[email protected]
Facultad de Ciencias Químicas
Universidad Autónoma de Nuevo León
San Nicolás de los Garza, NL, México.