HLB - bilancio idrofilo/lipofilo

Con HLB si intende la misura del grado di idrofilia o lipofilia di un tensioattivo/emulsionante. Il metodo per calcolarlo è stato descritto da Griffin nel 1949, successivamente sono stati suggeriti anche altri metodi (Davies, 1957).

Il parametro HLB si determina attraverso il rapporto quantitativo (peso molecolare) tra le porzioni polari (idrofile) e le porzioni apolari (lipofile) della molecola.

L’HLB si misura in una scala da 0 a 20. Il valore HLB = 0 descrive una molecola completamente lipofila, mentre un valore HLB = 20 descrive una molecola completamente idrofila (es. un tensioattivo anionico teoricamente idrofilo al 100%). Tensioattivi/emulsionanti con HLB < 10 tendono ad essere solubili in olio (lipofili), tensioattivi/emulsionanti con HLB > 10 tendono ad essere solubili in acqua (idrofili).
Ogni tensioattivo/emulsionante possiede un preciso valore HLB.

PROPRIETA’ TENSIOATTIVE DI UNA MOLECOLA

HLB tra 0 e 3: agente antischiuma

HLB tra 3 e 6: emulsionante A/O

HLB tra 7 e 9: umettante

HLB tra 8 e 18: emulsionante O/A

HLB tra 13 e 14: detergente

HLB tra 10 e 18: solubilizzante

APPLICAZIONE PRATICA NEGLI EMULSIONANTI

REGOLA DI BANCROFT: l'abbassamento della tensione superficiale di un liquido ne favorisce la frammentazione in gocce. Mescolando due liquidi immiscibili con un tensioattivo, questo riduce in misura minore la tensione superficiale del liquido in cui è più solubile e sarà questo liquido a comportarsi da fase continua/esterna.
Esempio: un emulsionante idrofilo con HLB elevato tende ad abbassare maggiormente la tensione superficiale della fase oleosa, pertanto le micelle d'olio vengono circondate dall'acqua dando un emulsione O/A. Viceversa, un emulsionante lipofilo con HLB basso tende ad abbassare maggiormente la tensione superficiale della fase acquosa, le micelle d’acqua vengono circondate dall’olio dando un emulsione A/O.

* occorre tenere presente anche la quantità di olio/acqua utilizzati poichè il liquido presente in misura maggiore tenderà a formare la fase esterna/continua.

SCELTA DELL'EMULSIONANTE in emulsioni A/O
Per le emulsioni A/O, che richiedono emulsionanti con 3 < HLB < 6, l’attenzione è rivolta alla tipologia di emulsionante (in base alle caratteristiche fisico-chimiche dei lipidi) più che al valore HLB.

SCELTA DELL’EMULSIONANTE in emulsioni O/A

L’HLB trova la sua maggiore applicazione per scegliere la miscela di due emulsionanti più efficiente nel formare un’emulsione O/A stabile. 
Alla fase oleosa viene fatto corrispondere un valore, detto HLBr (r = richiesto), che varia a seconda del tipo di materia prima utilizzata e della sua quantità.

ESEMPIO PRATICO: come ricavare l'HLBr totale per la formulazione. 

Calcolo le percentuali dei singoli componenti della fase oleosa (FASE A) sul totale dei grassi utilizzati. Per ogni componente, moltiplico il valore trovato per l’HLBr corrispondente. Sommo i risultati e divido il totale per 100.

FASE A: olio di ricino 30% (14), olio di girasole 40% (7), olio di oliva 30% (7).

Come ricavare la percentuale dei due tensioattivi da combinare:
Per ottenere un'emulsione stabile, ho bisogno che la miscela di due tensioattivi abbia HLB complessivo corrispondente al valore HLBr totale. Con le seguenti formule, ricavo le dosi (in percentuale) dei due tensioattivi da miscelare.

Limiti del metodo:

Il metodo dell'HLB è un'ottima base di partenza per stabilire la tipologia di tensioattivi da utilizzare. Purtroppo ha qualche limitazione:

• Non considera gli ingredienti aggiuntivi della fase acquosa (FASE B), che potrebbero avere un certo peso sulla stabilità dell'emulsione.
• Non dice nulla riguardo della dose di tensioattivo da usare nella formulazione complessiva dell'emulsione (in generale il 2% - 4% è un buon punto di partenza, ma occorre affinare la formulazione).

Conclusione:

L'HLB è un metodo valido per avere un'idea generale di come si comporterà un'emulsione. Tuttavia occorre sempre provare empiricamente la stabilità della nostra emulsione per ottimizzare la formulazione.