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5.1) Sostanze galeniche basilari

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Peter Forster

Clusters di acqua liquida
(aggregati fluttuanti molecolari)
a cura di Daniela Rüegg

1.  Nozioni di fisica molecolare

Ritengo utile rivedere alcuni elementi di fisica elementare e molecolare (chimica fisica) per poter proficuamente seguire gli argomenti trattati in galenica applicata:

1.1  Dimensioni, unità

Nelle scienze quantitative il conoscere le dimensioni è evidentemente elementare. Una grandezza fisica è normalmente annotata con un numero e un'unità con un prefisso p.es. 10kg = 10 volte un grammo per mille (per un peso) o
100km = 100 volte un metro per mille (per una lunghezza).

Per evitare malintesi, in scienza si usa normalmente il sistema internazionale delle unità abbreviato con SI; di seguito è presentato ma limitato alle unità per noi più importanti.

Visto che in scienza si ha a che fare con numeri molto grandi e molto piccoli si usa abitualmente una notazione esponenziale di dieci o dei prefissi p.es. 106 = 1'000'000 = 1 milione = mega = M... (p.es. 10M$ = 10 milioni di dollari) o 10-6 = 0.000'001 = 1 milionesimo = mikro = µ... (p.es. 20µm = 20 milionesimi di metro).
La notazione esponenziale è molto pratica per dei calcoli con numeri grandi e/o piccoli: p.es. 0.000'001 * 1'000'000 = 10-6*106 = 10-6+6 = 100 = 1. La notazione con prefissi invece è più pratica per dei testi stampati.

Le unità si distinguono in gruppi:

  • unità fondamentali → m, kg, s, K (metro → lunghezza, chilogramma → massa, secondo →tempo e kelvin → temperatura assoluta). Tutte le seguenti unità sono deducibili a queste quattro fondamentali.
  • unità dedotte si usano per praticità come abbreviazioni di unità fondamentali complicati (come p.es. 1N per la forza peso di 100g di massa invece di 1kg*m*s2)
  • delle unità non SI ma regolarmente usate perché più facilmente immaginabili come p.es. bar invece di Pa (pascal per pressioni) o t (tonellate invece di miliaia di chili).

Di seguito ho elencato solo delle unità "meccaniche" e non elettromagnetiche, ottiche, ... . Inoltre ci sono miriadi di unità non SI come le monete (€, $, £, CHF, ...), unità anglosassoni (pollice, piede, miglia, ...) e tante altre locali. Per la conversione si usano tabelle, calcolatrici o formule.

Sono trattati i seguenti temi:
Prefissi Grandezze fisiche e unità

Prefissi

I prefissi e la notazione esponenziale sono dei modi economici per annotare delle unità molto grandi o piccole (p.es. 1mm invece di 0.001m o 10-3m).

KhanAcademy: → Scale of the SmallScale of the Large

10n Prefisso Simbolo Nome Equivalente decimale
1024 yotta Y Quadrilione 1 000 000 000 000 000 000 000 000
1021 zetta Z Triliardo 1 000 000 000 000 000 000 000
1018 exa E Trilione 1 000 000 000 000 000 000
1015 peta P Biliardo 1 000 000 000 000 000
1012 tera T Bilione 1 000 000 000 000
109 giga G Miliardo 1 000 000 000
106 mega M Milione 1 000 000
103 kilo o chilo k Mille 1 000
102 etto h Cento 100
101 deca da Dieci 10
100 - - - 1
10−1 deci d Decimo 0,1
10−2 centi c Centesimo 0,01
10−3 milli m Millesimo 0,001
10−6 micro µ Milionesimo 0,000 001
10−9 nano n Miliardesimo 0,000 000 001
10−12 pico p Bilionesimo 0,000 000 000 001
10−15 femto f Biliardesimo 0,000 000 000 000 001
10−18 atto a Trilionesimo 0,000 000 000 000 000 001
10−21 zepto z Triliardesimo 0,000 000 000 000 000 000 001
10−24 yocto y Quadrilionesimo 0,000 000 000 000 000 000 000 001

Grandezze fisiche e unità

Anche per le unità si usa la notazione esponenziale

  • per evitare il segno della divisione p.es. velocità m/s = m · s-1
  • per annotare potenze di lunghezze come superfici → m2 o volumi → m3
  • per accelerazioni (aumento di velocità uniforme) come 9.81m/s2 → 9.81 m · s2

Di solito l'annotazione di temperature si fa in °C (gradi celsius) anche se l'unità SI sarebbe di K (kelvin). La differenza tra le due unità è approssimativamente 273. P.es. 20°C = 20-273 = 253K.

Grandezza fisica Simbolo della grandezza fisica Nome dell'unità Simbolo dell'unità Equivalenza in termini di unità fondamentali SI
Unità fondamentali
Lunghezza l metro m m
Massa m chilogrammo kg kg
Tempo t secondo s s
Temperatura T kelvin K K
Unità dedotte
forza F newton N kg · m · s−2
pressione p pascal Pa N · m−2 = kg · m−1 · s−2
energia E, Q joule J N · m = kg · m2 · s−2
temperatura T grado Celsius °C K + 273
area A metro quadro m2
volume V metro cubo m3
velocità v metro al secondo m/s m · s−1
accelerazione a metro al secondo quadrata m/s2 m · s−2
densità ρ chilogrammo al metro cubo kg/m³ kg · m−3
viscosità cinematica η m2 · s−1
viscosità dinamica ρ N · s · m−2 = Pa · s = m−1 · kg · s−1
Unità non SI accettate
minuto min 1 min = 60 s
ora h 1 h = 60 min = 3 600 s
giorno d 1 d = 24 h = 86 400 s
ettaro ha 1 ha = 1 hm2 = 104m2
litro l, L 1 L = 1 dm3 = 10−3 m3
tonnellata t 1 t = 103 kg
bar bar 1 bar = 0,1 MPa = 100 kPa = 1000 hPa = 105 Pa

1.2  Gravità, massa, densità, forze

La gravità è la forza che attira due masse (secondo la definizione di Newton).
Vivendo sulla terra (che ha una massa di ca. 6*1024kg) i corpi sulla terra subiscono una forza d'attrazione di ca. 9.81N/kg (Newton per kilogramma). Sulla luna (con una massa di ca. 7.35*1022kg) la forza di attrazione sarebbe di ca. 1.64N/kg o in gergo 164 "grammi". Un uomo con una massa di 80kg, sulla terra pesa 80kg e sulla luna 13kg mentre scientificamente la massa rimane di 80kg (sia sulla terra che sulla luna), ma la "forza peso" sulla terra sarebbe di 800N e sulla luna di 130N.

Densità
Materiale kg/m3 g/cm3
Acqua a 4 °C 1000 1.0
Alluminio 2600÷2750 2.6÷2.8
Aria 1,293 0.0013
Elio 0,179 0.00018
Ferro 7880 7.88
Granito 2500÷2850 2.5÷2.9
Olio d'oliva 916 0.92
Oro 19250 19.3
Piombo 11340 11.3
Platino 21400 21.4
Rame 8890÷8930 8.9
Vetro 2400÷2700 2.4÷2.7

In lingua corrente con la parola peso non si distingue tra forza e massa e si indica 1 kg sia per una massa di 1 kg sia per una forza peso di ca. 10 N. In scienza è invece elementare la distinzione e si intende kg (kilogrammo) sempre come massa e N (Newton → niuuton) sempre come forza.

La "pesantezza" di un materiale si misura come "peso specifico" o meglio come "massa specifica" oppure densità che significa massa/volume p.es. in kg/litro o kg/m3 o gr/cm3, ... (le misure in g tutte intese come masse e non come forze).

Esempi: Il ferro (7.9) è più denso dell'alluminio (2.7), meno denso del rame (8.9). L'oro (19.3) è più denso del piombo (11.3) ma meno denso del platino (21.4). Tutto in g/cm3.


Statica di oggetti

Statica it.wikipedia

La statica è la parte della meccanica che studia le condizioni di equilibrio di un corpo materiale, ovvero le condizioni necessarie affinché un corpo, inizialmente in quiete, resti in quiete anche dopo l'intervento di azioni esterne dette forze.


Quando le forze tra oggetti si trovano in equilibrio e non si muovono tra di loro si parla di "statica".
La dinamica invece tratta dei processi "in moto" finché gli oggetti arrivano a uno stato di equilibrio immobile di forze e diventano così statici.

Lo schizzo di fianco illustra il coinvolgimento di diverse forze, essenzialmente determinate da gravità e densità di oggetti gassosi, liquidi e solidi (e dei loro volumi cioè dimensioni).

Si nota che si tratta di forze gravitazionali e di spinte che si oppongono alla gravità. Le forze gravitazionali dipendono dalla gravità (accelerazione costante) e dalla massa, che a sua volta dipende dalla densità e dalle dimensioni degli oggetti.

La spinta come controforza è data da una parte dalla differenza di densità (tra solidi e fluidi) e dall'altra dalla resistenza alla penetrazione (tra solidi e fluidi).

Spinta di ascensione

La gravità è la forza che attira la materia verso il centro della terra. Nella situazione in cui un materiale solido (non solubile) si trova in un materiale fluido (non solvente) le forze gravitazionali si sottraggono: il più "leggero" (meno denso) galleggia sul più "pesante" (più denso). Il motivo è che la gravità attira il più leggero e il fluido più pesante esercita una forza opposta (spinta di ascensione). Il solido meno denso affonda nel fluido finché il "peso forza" del fluido scostato è uguale al "peso forza" dell'oggetto "leggero"e le forze sono in equilibrio. L'oggetto "leggero" galleggia quindi sul fluido pesante con il resto del suo volume "in aria".

Sin dai tempi di Archimede (circa 287 a.C. – 212 a.C.) sono note le prime leggi della gravità che vennero poi completate da Galileo (1564 – 1642) e Newton (1643 – 1727).

Dinamica passiva di oggetti

La dinamica passiva di oggetti è data sia dalle forze gravitazionali e spinte come dalle differenze di densità di fluidi, attriti tra oggetti, viscosità e attrazioni o repulsioni tra oggetti fino al punto che un'altra forza ferma questo movimento. La caratteristica di processi dinamici è che oltre a masse, forze, ... sono coinvolti tempo, velocità, accelerazioni, ... .

Classici esempi sono:nell'aria

  • deflussi di liquidi con una determinata viscosità da un serbatoio a monte in un altro per mezzo di un tubo più o meno stretto
  • precipitazione di particelle in un fluido come polveri nell'aria o sedimenti da liquidi

I principi sono trattati nei seguenti capitoletti.

Caduta libera

Un effetto della gravità (oltre a causare la forza di peso di una massa) è la caduta di oggetti più pesanti dell'aria e il rialzamento di oggetti meno pesanti della stessa.

Le leggi della caduta libera, sia per la caduta nel vacuo che per la caduta nell' aria, furono formulate la prima volta da Newton.

Per la caduta nel vacuo "spazio vuoto" la velocità aumenta con il tempo al quadrato del tempo percorso, teoricamented fino all' "infinito" (che sarebba la velocità della luce di ca. 300'000 km/s). Un fluido al posto del vacuo oppone una resistenza all'oggetto cadente per via dell'attrito tra molecole del fluido e le molecole superficiali dell'oggetto.


Caduta libera

Questo attrito aumenta con la velocità (in potenza al logaritmo naturale) fino al punto dove le forze dell'attrito equivalgono alla forza del oggetto cadente (il peso).

Le forze di attrito dipendono dalla massa, dalla forma e dalla struttura superficiale dell'oggetto che cade e dalla "viscosità" del fluido (in questo caso dell'aria) e dalla differenza di densità tra oggetto e fluido (spinta ascensionale).

Il diagramma di fianco dimostra l'evoluzione della velocità di un paracadutista nei primi dieci secondi della sua caduta (prima dell'apertura del paracadute) sotto condizioni normali e come paragone per l'ipotetico caso della sua caduta nel vacuo. Si nota che la velocità limite è intorno ai 200 km/ora.

Viscosità, precipitazione, temperatura, dimensione

Viscosità it.wikipedia


Isaac Newton

Isaac Newton (1643 – 1727) analizzò per primo la viscosità di fluidi in quanto attrito intrinseco di un materiale.


Viscosità e temperatura

La viscosità è la resistenza che un fluido oppone a un solido penetrante.

 

Secondo l'applicazione viene misurata in diverse dimensioni e unità di misura come p.es. in mPa*s (milliPascalSecondo). Espresso in SI (sistema internazionale di unità di misura) 1 Pa*s = 1 N*s/m2. Il plasma sanguigno ha p.es. una viscosità 1.5 mPa*s a 37°C.

Sostanza Viscosità η
(mPa·s)
Acqua (5 °C) 1,52
Acqua (10 °C) 1,297
Acqua (20 °C) 1,00
Acqua (25 °C) 0,891
Alcool etilico 1,19
Succo d'uva 2 ... 5
Sangue (37°C) 4 ... 25
Olio d'oliva ≈102
Miele ≈104
Sciroppo ≈104 ... 105
Panna ≈10

La viscosità di un fluido dipende dalla composizione del fluido stesso e notevolmente dalla temperatura del fluido: aumento di temperatura → diminuzione della viscosità.

Esempio: L'acqua a 20°C ha una viscosità di 1 mPa*s mentre a 60°C solamente una di 0.7 mPa*s. Aumentando la temperatura da 20°C a 60°C, la viscosità dell'acqua diminuisce del 30%.

La conoscenza della viscosità serve in parecchi campi di applicazione biologiche, geologiche, tecniche, mediche e galeniche.

Nota: La viscosità di un liquido diminuisce con l'aumento della temperatura.


Formula di Stokes

G.B. Stokes

G.B. Stokes (1819 – 1903) ha formulato la legge che descrive la massima velocità con la quale la sfera di un solido può attraversare un fluido. Con questa funzione si può stimare il tempo che un determinato materiale solido impiega per precipitare (sedimentare) in un liquido.

Leggenda: v è la velocità massima, ρp e ρf sono le densità della particella e del fluido, r è il raggio della particella, μ rappresenta la viscosità del fluido, e g è la costante di accelerazione gravitazionale della terra.


Dimensione & velocità di sedimentazione

Analizzando la formula si nota che oltre alla viscosità (µ → mü) è importante la differenza delle densità (ρ → ro) dei materiali (vedi sopra: Gravità). Per poter fare il calcolo occorre anche la costante di gravità terrena g.

Ma di primordiale importanza è la dimensione della particella r (approssimata al raggio di una sfera) perché figura "al quadrato" r2. Questo significa che se la particella è 10 volte minore, la velocità di sedimentazione è 100 volte minore (o il tempo per la sedimentazione è 100 volte maggiore).

Esempio: Un granulo di granito di 1mm di diametro precipita nell'acqua di 20°C con una velocità di 1cm/s. Un granulo dello stesso granito di un centesimo di millimetro (0.01mm) precipita invece con una velocità di 1µm/s (0.0001cm/s). Per percorrere un centimetro il granulo di 1mm di diametro impiega allora un secondo, mentre un granulo di 0.01mm impiega ca. 2 ore e 47 minuti.
Si capisce perché in un sedimento fresco i sassi si trovano sotto e la sabbia (che non trova posto tra i sassi) sopra.

Se le particelle solide, insolubili nel fluido sono molto piccole (<1µm) e la differenza delle densità sono minime, si parla di dispersioni: si sedimentano lentamente e quasi inpercettibilmente.

Nota: la velocità di precipitazione diminuisce del quadrato della diminuzione della dimensione delle particelle. Esempio: una particella di 0.5mm di diametro precipita con un quarto della velocità (p.es. 25cm/s) di una particella dello stesso materiale con un diametro di 1mm (p.es. 1m/s).

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1.3  Forze intermolecolari

Forza di van der Wals it.wikipedia Moto browniano it.wikipedia Legame a idrogeno it.wikipedia

Forze di van der Waals

Il nome viene dal fisico olandese Johannes Diderik van der Waals che nell'anno 1873 osservò deboli forze attrattive dovute a perturbazioni della nuvola elettronica nei gas nobili.


Molecole complessivamente neutre sono soggette ad un'interazione elettrostatica, dovuta a fluttuazioni nella distribuzione delle cariche. Si tratta di forze attrattive "a lungo raggio" e repulsive "a corto raggio", espresse analiticamente dalla legge di Lennard-Jones. Questa forza tende all'infinito per r → 0 e si annulla per r → ∞ e per r = δ.

La scoperta spiega in buona parte:

  • il perchè della coesione di molecole entro certe distanze e il perché non si disperdono facilmente e casualmente una dall'altra (attrazione)
  • l'assenza di collasso di molecole, perché sotto certe distanze le forze diventano di rigetto
  • l'assenza di congiunzione di molecole, perché oltre a una certa distanza l'attrazione è zero.


Movimento termico di Brown


Nel 1825 il biologo inglese Robert Brown al microscopio osservò, senza potersi spiegare il motivo, che dei pollini in acqua facevano strani movimenti casuali (stocastici).


A. Einstein
 

Solo nel 1905 A. Einstein presentò un modello che poteva spiegare plausibilmente questi movimenti: riteneva provenissero da collisioni con molecole di acqua (invisibili) oscillanti. E riconobbe le oscillazioni delle molecole in correlazione alla loro temperatura. Espresso in altra maniera: la temperatura fu ritenuta una misura per l'ampiezza dell'oscillazione di molecole.

 

Il modello spiega in modo esaustivo perché una goccia d'inchiostro si dissocia molto più velocemente in acqua calda che in acqua fredda (vedi filmino). Le molecole di acqua calda collidono più frequentemente e con più intensità con le molecole dell'inchiostro ed essendo casuali le collisioni, l'inchiostro impiega meno tempo per diluirsi uniformemente nell'acqua.

Si può capire anche perché le molecole sotto una determinata temperatura siano in fase solida (cristallina), sopra una data temperaturaa si tramutino in fase liquida e a una temperatura ancora molto più alta evaporino diventando gassose (l'acqua solidifica sotto 0°C, mentre è liquida tra 0 ...100°C e evapora sopra i 100°C a una pressione di 1 atm).

Questo implica che debbano esistere delle forze contrastanti alle oscillazioni caloriche della molecole che le attraggono.
Se la forza dell'oscillazione calorica è di gran lunga maggiore della forza attraente tra le molecole, quest'ultime si separano completamente e cambiano in fase "gassosa". Se invece la forza oscillante è inferiore alla forza attraente, le molecole si addensano in fase solida.

Tra le due temperature (ambiti di oscillazione) le forze attraenti mantengono unite le molecole, ma hanno una certa libertà di movimento tra di loro.

Legami a idrogeno

Il legame a idrogeno o ponte idrogeno è un caso particolare di interazione fra dipoli. In particolare si tratta di un legame dipolo-permanente in cui è implicato un atomo di idrogeno coinvolto in un legame covalente con elementi molto elettronegativi (come fluoro, ossigeno, azoto) che attraggono gli elettroni di valenza, acquisendo una parziale carica negativa (δ-) e lasciando l'idrogeno con una parziale carica positiva (δ+).


W.M. Latimer e W.H. Rodebush scoprirono il fenomeno nel 1920 e per questa scoperta ricevettero un Premio Nobel.

Il fenomeno si dimostrò essenziale per capire la conformazione di sostanze acquose fino al DNA e riuscì a spiegare la solubilità tra sostanze polari e la non solubilità tra sostanze polari e apolari.


2.  Classificazione di miscele galeniche

Sono trattati i seguenti argomenti:
Soluzioni (vere) Dispersioni

  • Soluzione (chimica): Una soluzione si differenzia da una generica dispersione perché il soluto è disperso nel solvente a livello di singole molecole o ioni, ciascuno di essi circondato da molecole di solvente (si parla più precisamente di solvatazione).
  • Miscuglio o miscela: In chimica per miscela o miscuglio si intende l'insieme di più sostanze chimiche (composti chimici ed elementi chimici) che conservano comunque inalterate le loro singole caratteristiche (come il colore, il sapore, l'odore) e lo stato fisico.
    • IlColloide (dispersione colloidale, soluzione falsa): è una sostanza che si trova in uno stato finemente disperso, intermedio tra la soluzione omogenea e la dispersione eterogenea. Questo stato "microeterogeneo" consiste quindi di due fasi: una sostanza di dimensioni microscopiche (diametro da 10-9m a 1 μm) dispersa in una fase continua.
    • L'emulsione (colloidale) è una dispersione liquido / liquido con delle particelle disperse inferiori a 1µm come p.es. latte, maionese, sangue.
    • Il gel è un materiale colloidale solido elastico. È costituito da un liquido disperso e inglobato nella fase solida. Il contenuto liquido può separarsi per essiccazione.
    • Ladispersione (schiume, emulsioni, sospensioni): è un sistema (stabile o instabile) costituito da più fasi (di solito due) in cui la prevalente è detta disperdente e le altre disperse. Caratteristica delle dispersioni è che le varie fasi sono eterogenee e che le fasi disperse hanno dimensioni superiori alle grandezze colloidali (diametro > 1 μm).
    • L'Emulsioni: è una dispersione, più o meno stabile, di un fluido sotto forma di minutissime goccioline o bollicine (fase dispersa) in un altro fluido non miscibile (fase continua o fase disperdente o veicolo).
    • La Sospensione: In chimica è una miscela in cui un materiale finemente suddiviso è disperso in un altro materiale in modo tale da non sedimentare in tempo breve.

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2.1  Soluzioni (vere)

In chimica una soluzione è un sistema omogeneo che può essere decomposto per mezzo di metodi di separazione fisici.

Una soluzione si differenzia da una generica dispersione perché il soluto è disperso nel solvente a livello di singole molecole o ioni, ciascuno di essi circondato da molecole di solvente (si parla più precisamente di solvatazione). Quando, in una soluzione, un soluto è presente con atomi, ioni o molecole di dimensioni particolarmente contenute (inferiori ad 1 nm) invisibili anche con l'ausilio del microscopio, si parla di soluzione vera.

Nel caso di sostanze polari (idrofili), il fenomeno della dissoluzione avviene per attrazione reciproca tra le cariche opposte dei dipoli delle molecole di soluto e solvente. Questa forza, legame di idrogeno, fa evitare anche la precipitazione di molecole con un peso specifico superiore. Esempio: soluzione di zucchero in acqua.

Nel caso di sostanze apolari (lipofili) sono le forze di van der Waals che raggruppano le molecole tra di loro. Esempio: soluzione di vaselina in olio.

Per approfondire l'argomento vedi → Le soluzioni maxplanck.it

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2.2  Dispersioni

Le dispersioni (colloidali) sono delle miscele non solubili tra di loro in tutte le combinazioni di fasi gassose, liquide e solide.

Secondo la combinazione di fase continua e di fase dispersa portano dei nomi specifici come gas, aerosol, sol, schiuma, sospensione, emulsione e gel.

Per passare come colloidali, la dimensione delle particelle disperse nella fase continua deve essere minore di 1µm (0.001 mm). Ma spesso si nominano con gli stesso termine anche delle miscele con delle particelle disperse maggiori.

Una grande parte di sostanze delle quali ci serviamo fanno parte di questa categoria di miscele, come l'aria che respiriamo (aerosol gassoso), il latte (emulsione), la panna montata (schiuma), il formaggio (gel), il dentifricio (sol) e molti altri.

3.  Sostanze polari (idrofile)

Sostanze polari e apolari ettoreconti.mi.it

Le sostanze polari sono composte da molecole con marcate differenze di carica sulla loro superficie. Queste differenze creano delle forze di attrazione e di repulsione tra singole molecole e fanno sì che si orientino tra di loro.

Sono trattati i seguenti argomenti:
Acqua alcol

3.1  Acqua


molecola di acqua

Il solvente polare universale è l'acqua. Le molecole di acqua sono polari, perchè gli atomi di ossigeno e di idrogeno sono disposti in maniera che formano un campo elettromagnetico con un polo negativo e due poli positivi.
Dipendenti da temperatura e pressione ambientale, le molecole si orientano in tipiche conformazioni: cristalli esagonali nel ghiaccio a temperature sotto 0°C, liquido tra 0 e 100°C e vapore al di sopra di 100°C (sempre a 1bar di pressione ambientale).


ghiaccio

acqua

vapore

Temperatura e pressione influiscono fortemente sulla conformazione dell'acqua:

  • temperature più alte esercitano delle forze di vibrazione che tendenzialmente rompono dei legami elettromagnetici tra le molecole mentre
  • pressioni più alte comprimono le molecole, cioè riducono le loro distanze e promuovono così la probabilità di legami elettromagnetici tra le molecole.

Cuocendo in una pentola a pressione, la pressione si alza e con lei anche il punto di ebollizione p.es. a 120°C e il cibo è cotto in meno tempo.
D'altronde con una sottopressione generata da una pompa a vacuo si abbassa la temperatura di ebollizione e si riesce a far evaporare l'acqua a temperature anche sotto i 70°C: procedimento utilissimo per essicare velocemente delle sostanze termolabili.

Per farsi un'idea del continuo movimento delle molecole di acqua pura con i legami che si instaurano e si rompono si guardi Simulazione di acqua su YouTube.

Unità di misura:
Temperatura °C TC = Temperatura Kelvin TK − 273.15; 300K = 300-273.15 ca. 27°C
Tempo in picosecondi ps (1ps = un millesimo di miliardesimo di secondo = 10-12s)
Pressione 1 atm = 1 bar

Sono trattati i seguenti temi:
Soluti in acqua Superalcolici(spiriti) Uso di alcolici

Soluti in acqua

L'acqua ha la capacità di "integrare" facilmente nella propria struttura "fluttuante" altre sostanze con una certa carica elettrica come ioni, acidi e alcalinici. Cuocendo ci rendiamo conto che nell'acqua si sciolgono sostanze come il sale, lo zucchero o gli acidulati.

Anche in galenica come sostanza di estrazione si usa l'acqua (per infusi e decotti di piante rec. o sicc.)ma si riesce a estrarre unicamente le parti idrosolubili (e minime dosi di alcolsolubili e liposolubili). Lo svantaggio è che la conservazione è difficile e si formano quindi delle colonie di microorganismi. Si può ovviare al problema attraverso la sterilizzazione,oppure posando un pezzetto di argento nel recipiente o refrigerando la pozione.

L'impiego dell'acqua in galenica come solvente si concentra su preparati caldi come decotti, infusi o distillati a vapore ed è quindi inappropriato per principi attivi termolabili.

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3.2  Alcol

L'alcol consiste in molecole con una testa polare -OH e una coda apolare CnH(2n+1)-. In chimica esistono molti tipi di alcol (come p.es. etanolo, metanolo, butanolo, propanolo, ...).

Per "alcol" in lingua corrente e in questo testo, si intende invece solo l'etanolo (o alcol etilico o spirito) con la formula C2H6O → C2H5OH → CH3CH2OH → CH3−CH2−OH; esso è contenuto in tutte le bevande alcoliche.

Lo spirito da ardere è puro alcol etilico denaturato con piccole quantità di sostanze che rendono impossibile l'ingestione. Questo spiega la differenza tra il prezzo di alcol commestibile (che costa ca. dieci volte di più via della tassa sugli alcolici) e dello spirito da ardere.

L'alcol (etilico) e l'acqua sono solubili tra di loro in qualsiasi concentrazione.

Infatti è difficile conservare dell'alcol ad altissima concentrazione, in primo luogo perché è "igroscopico" cioè "attira" delle molecole di acqua dall'umidità dell'aria e poi perché evapora facilmente. Per questo motivo "l'alcol puro" della farmacia di solito è alcol al 96%.

L'alcol in una concentrazione tra i 40 ... 60% è il solvente più usato in galenica . Questo significa che si tratta di un miscuglio di ca. 1/2 tra alcol e acqua.
Si preferisce questa concentrazione grazie agli ottimi effetti come disinfettante:

  • sotto i 20% diventa debole l'effetto disinfettante
  • sopra i 70% certi batteri sono stimolati a formare delle spore inerti all'alcol ma proliferative anche se il batterio muore.



Superalcolici (spiriti)

Di solito, producendo l'alcol tramite fermentazione di zuccheri come per i vini o le birre, si ottengono bevande alcoliche con una gradazione tra i 4 ... 14%. Volendo raggiungere delle gradazioni più alte si distillano i fermentati.

La distillazione è l'evaporazione con susseguente condensazione del vapore. Visto che la temperatura di ebollizione dell'alcol etilico è intorno a 78°C, basta portare il fermentato a ca. 80°C, raccogliere e raffreddare il vapore per avere un condensato di gradazione elevata.

Visto l'igroscopia dell'alcol, con un passaggio di distillazione si riesce a far evaporare tutto l'alcol ma anche ca. il 25% dell'acqua. Partendo da una concentrazione alcolica del 10% (e quindi 90% di acqua) con una prima distillazione si raggiunge 10 parti di alcol in 0.9*0.25=0.225= 22.5 parti di acqua. Questo fa un totale di 10+22.5= 32.5 parti. La concentrazione è allora 10/32.5=0.308= ca. 31%.

Per raggiungere una concentrazione più alta, bisogna ridistillare questo spirito. Il grafico di fianco illustra i passi e le concentrazioni consecutive.

Questi calcoli sono puramente teorici, perché in pratica dipende moltissimo dalla capacità dell'alambicco di trattenere tanta acqua e di far passare tanto alcol, dalla regolazione della temperatura ideale e dall'evaporazione di spirito nell'ambiente.


Uso di alcolici

Oltre ad essere usato come componente di bevande, l'alcol è anche un decente antisettico, un ottimo solubile per molte sostanze e abbassa la temperatura di fusione di molti soluti.

Come antisettico è più efficace in gradazioni tra i 50 ... 60% (p.es. spirito da ardere diluito con la stessa quantità di acqua).

È un ottimo pulivetro, diluito con 90% di acqua;io lo uso per l'auto come pulivetro efficace e a buon mercato, aggiungendo uno spruzzo di detergente da cucina. Diluito con 2/3 di acqua inoltre funge da antigelo fino a -15°C.

L'alcol riesce a estrarre dalle piante dei principi attivi sia idrosolubili che alcolsolubili (e in piccole dosi anche liposolubili). Inoltre l'alcol è un ottimo conservante.

4.  Sostanze apolari (lipofile)

Le sostanze apolari sono costituite da molecole elettromagneticamente "inerti", quindi senza rilevanti differenze di carica superficiali. (Esempi: amidi, idrocarburi, oli, grassi, ...).

Sono trattati i seguenti argomenti:
Oli di semenze Grassi animali Cere

4.1  Oli e grassi vegetali e animali


Composizione di oli e grassi

I grassi sono dei lipidi che a temperatura ambiente sono più o meno solidi, mentre gli oli alle stesse condizioni sono liquidi. Di solito si tratta di trigliceridi (tre acidi grassi legati a un glicerolo). La composizione in acidi grassi determina il punto di solidificazione: acidi grassi corti e saturi solidificano a temperature più alte rispetto a acidi grassi più lunghi e insaturi. Il burro fonde p.es. tra 28 ... 33°C e il grasso di coco ca. a 34°C, mentre l'olio d'oliva tra -2 ... 0°C.

Oli e grassi non sono solubili in acqua ma in solventi organici come alcol ad alta gradazione, benzina, trementina, acetone.
I grassi sono frequentemente di origine animale e gli oli di origine vegetale, ma ci sono anche eccezioni come il grasso di coco o l'olio di pesce.

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4.2  Oli di semenze

e organi animali


La maggior parte delle noci e dei semi vegetali contengono notevoli quantità di oli vegetali. Servono alla pianta come concentrato energetico per fare germogliare la nuova pianta fino alla sua autosufficenza cioè quando, per poter crescere, è in grado di estrarre materiale ed energia dall'ambiente.

L'uomo ha sviluppato delle tecniche sofisticate per estrarre oli vegetali dalla semenza della pianta, prevalentemente per scopi:

  • nutritivi (olio d'oliva, girasole, arachidi, senape, sesamo, canapa, semi d'uva, noce, noccioline, ecc.);
  • illuminazione (olio di colza, lino, canapa, deperiti nutritivi, ecc.);
  • impermeabilizzazione e lubrificazione (lino, ricino, ecc.);
  • sanitari e medici (oli di frumento, mandorla, ricino , ecc. ).

Il procedimento non era (ed è) molto complicato quanto impegnativo riguardo sforzi e tempo e contempla:


Separazione
olio / acqua


Oleificio sperimentale
  • macinazione fino al raggiungimento di una pasta fine e fluida;
  • pressatura e spremitura forzata per separare i liquidi dalle parti solide;
  • separazione di frazioni lipidiche e acquose con la decantazione;
  • ev. neutralizzazione di acidi p.es. con del calcio;
  • eventuale filtrazione della parte lipidica;
  • conservazione in serbatoi ermeticamente chiusi, al buio e al fresco (per rallentare i processi di irrancidimento).

Una volta, a causa dell'impegno nella coltivazione dei semi, nella fabbricazione e cura per la conservazione ed il trasporto e tenendo conto della necessità esistenziale riguardo la nutrizione e l'illuminazione nonchè della facile deperibilità del prodotto, l'olio era prezioso e venerato. Tramite la meccanizzazione dell'agricoltura, la produzione e i risparmi sui costi energetici e di vendita, l'olio è diventato un prodotto a buon mercato e da spreco.

Per poter rallentare l'ossidazione degli oli sono necessari diversi provvedimenti:

  • aggiunta di oli ceramidici (non alimentari) fino al 10% (essi non ossidano);
  • aggiunta di antiossidanti oleici (p.es. vitamina E);
  • riempimento completo delle bottiglie con chiusura ermetica (assenza dell'ossigeno);
  • immagazzinaggio al buio e al fresco luce ultravioletta, calore;
  • lontananza durante tutte le procedure da metalli catalizzanti, specialmente l'ottone (lega di rame e zinco) che fa irrancidire in pochi minuti l'olio

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4.3  Grassi e burro

Burro


Burro di cacao

Non è solo il burro da tavola a chiamarsi così ma anche l'insieme dei lipidi pastosi vegetali tipo "burro di cacao".

Strutto


Strutto it. Wikipedia

Lo strutto (altrimenti detto sugna), è il grasso derivato da diverse parti del maiale, e si ottiene fondendo i suoi tessuti adiposi; ha la consistenza di una candida crema compatta.

4.4  Cere

Cera it.Wikipedia Paraffina it.WikipediaVaselina it.WikipediaLanolina it.WikipediaGrassi e cere

Sono trattate le seguenti sostanze:
Cera d'api Olio di jojoba Lanolina e Alcol lanolinico Cere derivate dal petrolio

Con il termine cera ci si riferisce solitamente alla sostanza secreta dalle api e usata da queste per la costruzione dei favi.

È tuttavia un termine piuttosto impreciso, che generalmente indica una sostanza dalle seguenti proprietà:

  • malleabilità a temperatura ambiente;
  • un punto di fusione di circa 45 °C (113 °F), che permette di distinguere le cere da grassi e oli;
  • una viscosità relativamente bassa una volta fusa (diversamente da quasi tutte le materie plastiche);
  • insolubilità in acqua; idrofobia.

Le cere biologiche più usate nell'artigianato galenico sono la cera d'api, la lanolina e l'olio di jojoba.


Cera d'api

La cera d'api è un prodotto dell'Apicoltura.
A causa della presenza di impurità, la cera deve essere trattata prima di qualsiasi utilizzo: lo scarto che ne deriva si chiama feccia della cera.
La cera può essere ulteriormente purificata mediante riscaldamento in acqua e utilizzata per costruire candele, lubrificare cassetti e finestre, o lucidare il legno.
Come le cere derivate dal petrolio (paraffine), può essere ammorbidita diluendola con olio vegetale per renderla più malleabile a temperatura ambiente, per cui può essere usata nella creazione di modelli per sculture e gioielli attraverao il processo di fusione a cera persa.


Olio di jojoba

L'olio di jojoba (pronunciato come ho-ho-bah) è una cera (liquida a temperatura ambiente) prodotta dai semi di jojoba (Simmondsia chinensis), pianta a portamento arbustivo delle zone desertiche della Arizona meridionale, del Messico nord-occidentale, e della California meridionale.

L'olio (cera),nei semi della pianta, è presente in percentuale di peso oltre il 50%.


Lanolina e alcol lanolinico


Lanolina

La lanolina è una cera secreta dalla pelle della pecora che si accumula sul vello lanoso come protezione ed emolliente per l'animale. La si ottiene quindi dalla lavorazione della lana.


Alcol lanolinico

La lanolina è formata da una miscela di composti tra cui esteri di acidi grassi superiori e colesterolo. Allo stato grezzo, la lanolina, erroneamente considerata un grasso anche se non contiene glicerina, può essere anidra o idrata. La lanolina contiene molti composti a struttura policiclica steroidica.

Dalla saponificazione della lanolina si ottiene l'alcol della lana (alcol lanolinico), una cera che conserva le proprietà della lanolina e che ha composizione simile a quella della pelle umana. La lanolina, date le sue proprietà idratanti, viene usata in farmacia e cosmetica.

La lanolina (e maggiormente ancora l'alcol lanolinico) hanno delle doti fortemente emulsionanti: bastano ca. 6% di alcol lanolinico (o ca. 12% di lanolina) aggiunta alla fase oleosa per emulsionare ca. un terzo di idrofili nella fase oleosa. In galenica è quindi usato come ottimo emulsionatore per emulsioni acqua in olio A/O (come p.es. per delle pomate grasse).

Cere derivate dal petrolio

Le due cere derivate dal petrolio sono la paraffina e la vaselina.


Paraffina bianca

La paraffina è il nome corrente dato ad una miscela di idrocarburi solidi, in prevalenza alcani, le cui molecole presentano catene con più di 20 atomi di carbonio. È ricavata dal petrolio e si presenta come una massa cerosa, biancastra, insolubile in acqua e negli acidi.
I suoi principali impieghi sono nella fabbricazione di candele, lubrificanti, isolanti elettrici, per la patinatura della carta e per produrre cosmetici e gomme da masticare.

 


Vaselina alba

La vaselina o il petrolato, o gel di petrolio, è una gelatina ottenuta dal petrolio per raffinazione. Si ottiene dai residui della distillazione del petrolio rimasti dopo la totale evaporazione dell'olio.
È costituito da idrocarburi saturi composti di solito da almeno 25 atomi di carbonio. La sua formula dettagliata varia a seconda della qualità del petrolio usato e del metodo di raffinamento adottato. Le qualità migliori sono chiamate petrolato bianco (vaselina alba) e trovano impiego nella farmaceutica e nella cosmetica.

Le cere derivate dal petrolio si mescolano bene con altri lipofili. La vaselina ha anche una piccola capacità di emulsionamento (pochi percento), mentre la paraffina è completamente idrofoba e richiede dei potenti emulsionatori per amalgamarsi con degli idrofili.
Tutte e due sono usate in galenica come addensatori, protettori chimici e meccanici del derma e quando è richiesto un minimo assorbimento da parte della pelle.

5.  Emulsionanti

Emulsionante it.Wikipedia fosfatidilcolina it.wikipedia

Aggiungendo dell'olio all'acqua, i due liquidi non si mescoleranno mai.

Ciò almeno fino a quando non venga aggiunto un emulsionante. Gli emulsionanti sono molecole con una parte amante dell'acqua (idrofila) ed una amante dell'olio (lipofila). Essi permettono che acqua e olio possano amalgamarsi perfettamente fra loro, creando un'emulsione stabile, liscia ed omogenea.

In industria alimentare si usa una larga gamma di addensanti, stabilizzanti e emulsionanti, raggruppati sotto i numeri E400 ... E499.

Alcuni di loro ma anche svariati altri, vengono usati in cosmesi e galenica.
Esempio prodotti cosmetici: Emulsifiants

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5.1  Determinare degli emulsionanti

Per semplificare, in preparazioni galeniche domestiche uso solo due tipi di emulsionanti:

  • la lecitina per emulsioni olio in acqua (O/A oppure O/W)
  • la lanolina o l'alcol lanolinico per emulsioni acqua in olio (A/O oppure W/O)
  • preferisco l'alcol lanolinico, perché richiede solo ca. la metà della lanolina

Il grafico di fianco fa capire le quantità di emulgatori in funzione alla percentuale di sostanze idrofile nell'emulsione.


Esempi basati su 100grammi di preparazione totale:
Esempio 1: miscela olio in acqua con 17 grammi di lipofili (e 83g di idrofili) → richiede almeno 3.2 grammi di lecitina. (corrisponde a 3.2% del peso totale o 20% del peso di lipidofili).
Esempio 2: miscela acqua in olio con 72 grammi di lipofili (e 28g di idrofili) → richiede almeno 9.2 grammi di lanolina risp. 4.6 grammi di alcol lanolinico. (corrisponde a ca. 10% del peso totale o 13% del peso di lipofili risp. 5% e 6% per l'alcol lanolinico).


Calcola emulsioni
Calcolatrice per emulsioni
Totale emulsione
di cui Sostanze idrofile
lipidofili: gr %
Fase lipidica totale
di cui emulsionanti:
Lecitina
Lanolina oppure
Alcol lanolinico
Cc by P. Forster nc-2.5-it
Approfondimenti → olionatura Heike Kaeser

funzionante, provare!

Di fianco una calcolatrice in Java funzionante → Calcolatrice emulsioni. Provare!

Una calcolatrice simile (in Excel) può essere scaricata da EmulsionantiCalc.xls per l'uso privato o essere usato in GoogleDocs.

Se è necessario correggere la consistenza dell'emulsione, alla fine aggiungo degli addensanti.

Molte sostanze lipidiche come cere, burro, vaselina non fungono solo come addensanti, ma sono anche dotati di notevole capacità co-emulsive. Di conseguenza, aggiunte a delle preparazioni emulsive, richiedono molto meno emulsionanti.

La lanolina e l'alcol lanolinico sono di natura anche degli addensanti, mentre la lecitina non varia notevolmente la consistenza.

Le sostanze gelificanti invece aumentano marcatamente la consistenza di miscele acquose impedendo così l'"ascensione" di micelle lipidiche meno pesanti. I vecchi farmacisti chiamavano emulsione spuria delle sospensioni olio in acqua prive di emulsionanti ma con al loro posto un gelificante come l'adragante.

Altre sostanze come p.es. la glicerina hanno anche notevoli proprietà emulsive.

Coinvolgendo questi ragionamenti nella preparazione di un'emulsione si capisce che queste operazioni richiedono più doti artigianali che scientifiche.

Le sofisticazioni dell'arte sono trattate in modo esemplare e nei minimi dettagli dalla Sig.a Käser nel suo sito olionatura. In merito ci si può fare una buona cultura anche con poche conoscenze in tedesco 8>)__


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5.2  Mono- e digliceridi

Lipasi My-personaltrainer.it


Molecola di lipasi pancreatica

Decomposizione di trigliceridi

Gli oli e i grassi sono maggiormente composti da trigliceridi (apolari, lipofili).
Nel tratto gastrointestinale vengono finemente emulsionati dagli acidi biliari (in micelle). Nelle micelle, i singoli trigliceridi vengono poi decomposti dagli enzimi lipasi in di- e monogliceridi e acidi grassi (polari, idrofili) forma assorbibile dalla parete intestinale.


Monogliceride degli acidi
grassi distillato E471

Da quando si hanno a disposizione delle lipasi, partendo da oli vegetali è diventato possibile produrre dei mono- e digliceridi all'infuori dell'organismo. Questi sono impiegati abitualmente nell'industria alimentare con il codice E471 per legare delle componenti idriche e lipidiche.

Application:

  • Pharmaceutical aid, emulsifier in food. Bakeries, ice cream, Confectionery, Margarine, beverages, cosmetics industry, paint industry.
  • Opacifier, emollients and bodyfying agents, used in vanishing creams, cleansing creams, emollient creams, fairness creams, hair care products, sunscreen lotions.
  • Viscosity building in surfactant industry, textile auxiliaries etc.



Esempio prodotto: cire émulsifiante

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5.3  Fosfolipidi e fosfatildicolina (lecitina)

I fosfolipidi sono dei digliceridi che al posto del terzo acido grasso presentano un atomo di fosforo che viene poi legato a un gruppo nitrogeno
come p.es. la colina. La "coda" degli acidi grassi è apolare e quindi lipofila, mentra la testa di fosforo e nitrogeno sono fortemente polari e quindi idrofili.

I fosfolipidi sono presenti sia nel regno animale (p.es. uovo, grassi animali) che nel regno vegetale (p.es. in semenze come semi di soia) e vengono estratto e usati nell'industria alimentare come emulsionanti. La lecitina di soia si chiama in codice alimentare E322. Essa consiste in una mistura di fosfatidilcolina, acido fosforico, colina, acidi grassi, glicerolo, glicolipidi, trigliceridi ed altri fosfolipidi. Spesso è una mistura di fosfatidilcolina, acido fosforico, colina, acidi grassi, glicerolo, glicolipidi, trigliceridi ed altri fosfolipidi. Spesso, lecitina e fosfatidilcolina sono utilizzati come sinonimi.

Esempio prodotti: Lecithine

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5.4  Lipopeptidi


Cisteina

Tetrapeptide

Certi amminoacidi, peptidi e proteine sono idrofili e si lasciano facilmente legare a dei lipidi, il che crea delle molecole con la "testa" peptidica idrofila e la "coda" lipofila, quindi emulsionante.

Per capire se un amminoacido è idrofilo o idrofobico, basta guardare i gruppi presenti nella catena laterale:

  • se ce n'è anche uno solo polare, acido o basico è idrofilico (Catene laterali polari, acide o basiche: asparagina, cisteina, glutammina, serina, tirosina, treonina | aspartato, glutammato | arginina, istidina, lisina).
  • Gli amminoacidi con catene laterali aromatiche o alifatiche sono idrofobici in quanto non essendoci gruppi polari non possono legarsi all'idrogeno(Catene laterali neutre apolari: alanina, fenilalanina, glicina, isoleucina, leucina, metionina, prolina, triptofano, valina)

Dei peptidi* idrofili si trovano in prodotti sia animali (p.es. latte) che vegetali (semi come p.es. grano) dove legano sostanze idriche a sostanze lipidiche.

*I peptidi sono molecole di peso molecolare inferiore ai 5000 dalton, costituiti da una catena di pochi amminoacidi uniti tra di loro attraverso un legame peptidico o carboamidico. 1 dalton corrisponde ca. alla massa di un atomo di idrogeno → 1.7*10-27kg.

In commercio si trovano dei cosmetici composti di olio d'oliva e proteine di frumento.

Esempio prodotti: cire émulsifiante

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5.5  Glicerolo (glicerina)



Molecola di glicerolo

Il glicerolo è un composto organico. Con il termine glicerolo si intende esclusivamente la sostanza pura, mentre in commercio si trova sotto forma di derivati, quali ad esempio la glicerina, che ne contiene quantità pari al 95%.

A temperatura ambiente è un liquido incolore piuttosto denso, viscoso e dolciastro; la presenza di tre gruppi -OH lo rende miscibile in qualsiasi proporzione all'acqua.

Ricavato industrialmente come sottoprodotto della lavorazione del sapone, trova impiego nella produzione di sciroppi, creme per uso farmaceutico e cosmetico, nonché come additivo alimentare, identificato dalla sigla E422. È anche un reagente usato nella sintesi di composti organici più complessi.

La glicerina presenta eccellenti proprietà di solubilità per tannini, fenoli e acido borico. Se presente in percentuale elevata svolge anche azione conservante e viene a volte aggiunta a soluzioni acquose. A causa della sua viscosità le soluzioni in glicerina si preparano meglio operando a caldo. I gliceridi sono notevolmente igroscopici e devono quindi essere conservati in recipienti ben chiusi.

In galenica si usa la glicerina per le sue doti igroscopiche e conservanti. In emulsioni serve come stabilizzante perché oltre a mescolarsi bene con idrofili si lega anche facilmente agli acidi grassi e si amalgama con sostanze lipofile.

6.  Addensanti e stabilizzanti

Pectina it.wikipedia Gomma adragante

Aumentando la viscosità di una miscela si migliora l'aggregazione delle componenti in quanto le micelle fanno più fatica (trovano più resistenza)ad ascendere e le particelle solide a decantare. Giocano un ruolo importante anche le sostanze tensioattive (come dei saponi): diminuendo la tensione superficiale migliora anche l'aggregazione delle diverse componenti.

Per aumentare la viscosità di un preparto galenico si usano degli addensanti:

  • dei grassi, burro (animale e vegetale) gomme, cere, paraffine, vaselina, ...
  • delle sostanze con proprietà gelificanti come gelatine, pectine, adragante, ... .

Sono trattati i seguenti argomenti:
Grassi densi ed emulsioni A/O Gelificanti ed emulsioni O/A Pectina Adragante

6.1  Grassi densi ed emulsioni A/O

I grassi densi sono lipofili ma di solito sono dotati anche di proprietà co-emulsive, cioè sono anche in grado di legare modeste quantità di idrofili. In realtà significa che aggiungendoli al miscuglio si necessita di meno emulsionanti, questo sia per l'aumentata viscosità che per l'aumentata capacità di emulsionamento.
Se è possibile o necessario (p.es. in pomate) questi ingredienti vengono aggiunti a miscugli ricchi di oli: a bagnomaria, agli emulsionanti e alla frazione lipidica si aggiungono i grassi densi. Poi a uguale temperatura e continuando a mescolare si aggiunge poco per volta la frazione idrofila.

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6.2  Gelificanti ed emulsioni O/A

Le sostanze gelificanti sono costituite da solidi insolubili, in grado di includere dei liquidi.


Gelatina

Il gelificante più famoso è la gelatina ("colla di pesce" in forma di granulato). La gelatina animale è un prodotto ottenuto con l'estrazione in soluzione acquosa e a caldo dai tessuti connettivi animali. Si tratta di collagene, una proteina del tessuto connettivo con grande potenziale di legare all'acqua. È utilizzata nell'industria alimentare per aumentare la consistenza o la viscosità di diversi alimenti; in industria farmaceutica nella produzione delle capsule e in campo enologico per la chiarifica dei mosti o del vino. La gelatina animale è anche un componente essenziale delle caramelle gommose.

In galenica è tradizione usare la pectina e l'adragante.
L'aumentata capacità emulsionante risulta dall'aumentata viscosità ma anche dallo scostamento di equilibrio tra idrofili e lipofili: gli idrofili legati con il gelificante non devono più essere emulsionati; si usano prevalentemente in miscugli ricchi di idrofili: si aggiungono e/o sciolgono i gelificanti nella fase idrofila. Poi a poco a poco si aggiunge la fase lipofila (a medesima temperatura) mescolando continuamente.

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6.3  Pectina


Molecola di pectina

La pectina è un polisaccaride indigeribile contenuto nella frutta come mele, pere, agrumi, mele cotogne, ... Viene isolato, venduto come gelificante biologico e usato nelle arti culinarie come gelificante, specialmente di marmellate. Funziona bene anche in preparati galenici idrofili, acidulati ma meglio in preparati a contenuto di calcio.

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6.4  Adragante




L'adragante è la gomma della pianta Astragalus gummiferModello molecola.

In vecchi testi è anche chiamata gomma arabica.

L'adragante è il gelificatore preferito in galenica tradizionale perchè ha anche relative proprietà emulsionanti.

Però di solito si prepara un'emulsione liquida con parti idrofile e lipofile (con l'aiuto di lecitina) ed ev. di polveri finissime insolubili (come p.es. ossido di zinco) e si aggiunge dell'adragante solo per aumentare la viscosità.

7.  Sostanze cosmetiche

Nell'artigianato della cosmesi domestica si possono scoprire ottime preparazioni ad uso topico che possono servire anche in galenica.
La Sig.a Käser sulla pagina olionatura descrive meticolosamente prodotti e procedure.

Ha inoltre inventato delle calcolatrici geniali da adoperare online, che permettono di determinare quantitativamente gli ingredienti di complesse miscele. Malauguratamente esse sono solo in tedesco, ma essendo calcolatrici ci si può arrangiare con minime conoscenze linguistiche.

Ecco i links sulle relative pagine:

8.  Allegati

8.1  Pagine in gruppo galenica

8.2  Commenti

alla pagina Galenica / 5.1) Sostanze galeniche basilari

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