Ահա թե ինչպես են աշխատում էմուլգատորները

Մարդկանց կենսամակարդակի բարելավման հետ մեկտեղ, սպառողների սննդի նկատմամբ պահանջարկը այլևս չի սահմանափակվում միայն սննդային արժեքի բավարար մակարդակով։ Նրանք նաև պահանջում են սննդի բավարար զգայական որակներ, այդ թվում՝ տեսքը, գույնը, բույրը, համը, կոնսիստենցիան և թարմությունը։

Որպես հյուսվածքը փոփոխող սննդային հավելումներ, էմուլգատորները կարևոր դեր են խաղում սննդի արդյունաբերության մեջ: Եկեք նայենք դրանց գործողության մեխանիզմին:էմուլգատորներ!

Էմուլսիաներ

Էմուլսիաները լայնորեն առկա են սննդամթերքներում: Մեկ փուլը բաղկացած է ջրից կամ ջրային լուծույթներից, որոնք միասին կոչվում են հիդրոֆիլ փուլ. մյուս փուլը ջրի հետ անխառնելի օրգանական փուլ է, որը հայտնի է նաև որպես լիպոֆիլ փուլ: Երբ երկու անխառնելի հեղուկներ, ինչպիսիք են ջուրը և յուղը, խառնվում են, կարող են առաջանալ երկու տեսակի էմուլսիաներ՝ յուղ-ջրում (O/W) էմուլսիաներ և ջուր-յուղում (W/O) էմուլսիաներ: Յուղ-ջրում էմուլսիաներում յուղը դիսպերսվում է ջրի մեջ որպես փոքրիկ կաթիլներ, որտեղ յուղի կաթիլները ծառայում են որպես դիսպերսված փուլ, իսկ ջուրը՝ որպես անընդհատ միջավայր: Կաթը O/W էմուլսիայի բնորոշ օրինակ է: Եվ հակառակը, ջուր-յուղում էմուլսիաներում ջուրը դիսպերսվում է յուղի մեջ որպես փոքրիկ կաթիլներ, որտեղ ջուրը հանդես է գալիս որպես դիսպերսված փուլ, իսկ յուղը՝ որպես անընդհատ միջավայր, որտեղ մարգարինը ներկայացուցչական W/O էմուլսիա է:

Էմուլգատորների գործողության մեխանիզմը

Սննդային էմուլգատորներ, որոնք կոչվում են նաևմակերևութային ակտիվ նյութեր, նյութեր են, որոնք անխառնելի հեղուկները վերածում են միատարր ցրված էմուլսիաների: Որպես սննդային հավելումներ, դրանք կարող են զգալիորեն նվազեցնել յուղային և ջրային ֆազերի միջև միջերեսային լարվածությունը սննդի մեջ ներառվելուց հետո, այդպիսով առաջացնելով կայուն էմուլսիաներ անխառնելի յուղից (հիդրոֆոբ նյութեր) և ջրից (հիդրոֆիլ նյութեր):

Մի կողմից, էմուլգատորները երկու փուլերի փոխադարձ վանող միջերեսներում ձևավորում են բարակ մոլեկուլային թաղանթներ՝ ամբողջ համակարգի մակերեսային ազատ էներգիան նվազեցնելու և նոր միջերեսներ ստեղծելու համար: Էմուլգատորի մոլեկուլները պարունակում են ինչպես հիդրոֆիլ, այնպես էլ լիպոֆիլ խմբեր, որոնք կարող են համապատասխանաբար ադսորբվել յուղի և ջրի փոխադարձ վանող մակերեսներին՝ ձևավորելով բարակ մոլեկուլային շերտեր և նվազեցնելով երկու փուլերի միջև միջերեսային լարվածությունը: Մասնավորապես, յուղի մոլեկուլները փոխազդում են էմուլգատորների լիպոֆիլ հատվածների հետ, մինչդեռ ջրի մոլեկուլները փոխազդում են էմուլգատորների հիդրոֆիլ հատվածների հետ, և այս երկու կողմերի միջև փոխազդեցությունը փոխում է միջերեսային լարվածությունը: Մյուս կողմից, էմուլգատորները փոքրիկ կաթիլների մակերեսին ձևավորում են պաշտպանիչ ադսորբցիոն շերտեր՝ կաթիլներին օժտելով ուժեղ ստերիկ կայունացմամբ: Ընդհանուր առմամբ, էմուլգատորների ավելի բարձր դեղաչափը հանգեցնում է միջերեսային լարվածության ավելի էական նվազմանը: Սա թույլ է տալիս սկզբնապես չխառնվող նյութերին միատարր խառնվել և ձևավորել համասեռ դիսպերսիոն համակարգ, որը փոխում է սկզբնական ֆիզիկական վիճակը, օպտիմալացնում է սննդի ներքին կառուցվածքը և բարելավում սննդի որակը:

Հիդրոֆիլ-լիպոֆիլային հավասարակշռության արժեք

Հիդրոֆիլ-լիպոֆիլային հավասարակշռություն (ՀԼԲ) արժեք. ուժեղ հիդրոֆիլություն ունեցող էմուլգատորները սովորաբար առաջացնում են յուղ-ջուր էմուլսիաներ, մինչդեռ ուժեղ լիպոֆիլություն ունեցողները՝ ջուր-յուղ էմուլսիաներ: HLB արժեքը սովորաբար ընդունվում է էմուլգատորների հիդրոֆիլ-լիպոֆիլ հավասարակշռությունը բնութագրելու և դրանց հիդրոֆիլությունը քանակականացնելու համար: HLB արժեքների համար հասանելի են հաշվարկման բազմաթիվ մեթոդներ.

Տարբերության բանաձևը՝ HLB = Հիդրոֆիլ խմբերի հիդրոֆիլությունը−Լիպոֆիլ խմբերի լիպոֆոբիկությունը

Հարաբերակցության բանաձևը՝ HLB = Հիդրոֆիլ խմբերի հիդրոֆիլություն / Լիպոֆիլ խմբերի լիպոֆոբություն

Յուրաքանչյուր էմուլգատորի HLB արժեքը կարող է որոշվել փորձարարական ճանապարհով: Սահմանվում է, որ 100% լիպոֆիլություն ունեցող էմուլգատորները (ներկայացված պարաֆինային մոմով) ունեն 0 HLB արժեք, իսկ 100% հիդրոֆիլություն ունեցողները (ներկայացված կալիումի օլեատով) ունեն 20 HLB արժեք: 0-ից 20 միջակայքը բաժանվում է 20 հավասար մասերի՝ հիդրոֆիլության և լիպոֆիլության ուժգնությունը ցույց տալու համար: Ավելի բարձր HLB արժեքը համապատասխանում է ավելի ուժեղ հիդրոֆիլությանը, մինչդեռ ավելի ցածր HLB արժեքը նշանակում է ավելի ուժեղ լիպոֆիլություն:

Սննդային էմուլգատորների մեծ մասը ոչ իոնային մակերևութային ակտիվ նյութեր են՝ 0-ից 20 HLB արժեքներով։ Տարբեր HLB արժեքներ ունեցող ոչ իոնային էմուլգատորների համապատասխան հատկությունները ներկայացված են աղյուսակում։ Ի տարբերություն դրա, իոնային մակերևութային ակտիվ նյութերն ունեն 0-ից 40 HLB արժեքներ։ Հետևաբար, 10-ից ցածր HLB արժեքներ ունեցող էմուլգատորները հիմնականում լիպոֆիլ են, մինչդեռ 10-ին հավասար կամ բարձր HLB արժեքներ ունեցողները ցուցաբերում են հիդրոֆիլ բնութագրեր։

Խառը էմուլգատորների համար դրանց HLB արժեքները գումարային են։ Հետևաբար, երբ երկու կամ ավելի էմուլգատորներ օգտագործվում են համատեղ, խառը էմուլգատորի HLB արժեքը կարող է հաշվարկվել յուրաքանչյուր բաղադրիչ էմուլգատորի զանգվածային մասնաբաժինների հիման վրա՝ HLBa,b = HLBa·A% + HLBb·B%

Որտեղ HLBa,b-ն նշանակում է էմուլգատոր a-ի և էմուլգատոր b-ի խառնուրդի HLB արժեքը, HLBa-ն և HLBb-ն ներկայացնում են էմուլգատոր a-ի և էմուլգատոր b-ի համապատասխան HLB արժեքները, իսկ A%-ը և B%-ը խառը էմուլգատորում էմուլգատոր a-ի և էմուլգատոր b-ի զանգվածային տոկոսներն են (այս բանաձևը կիրառելի է միայն ոչ իոնային էմուլգատորների համար):

Էմուլգատորների պատրաստման մեթոդները և ազդեցության գործոնները

Էմուլգատորների պատրաստման չորս եղանակ կա՝ չոր մաստակի մեթոդ, թաց մաստակի մեթոդ, յուղ-ջրային փուլ խառնման մեթոդ և մեխանիկական մեթոդ։

Չոր խեժի մեթոդը ենթադրում է ջրային փուլը ավելացնել էմուլգատորներ պարունակող յուղային փուլին: Պատրաստման ընթացքում խեժի փոշին (էմուլգատորը) նախ հավասարաչափ խառնվում է յուղի հետ, ավելացվում է որոշակի քանակությամբ ջուր, խառնուրդը մանրացվում և էմուլգացվում է առաջնային էմուլսիայի մեջ, որին հաջորդում է ջրի ավելացումը՝ մինչև լրիվ ծավալը նոսրացնելու համար: Թաց խեժի մեթոդը ենթադրում է յուղային փուլը ավելացնել էմուլգատորներ պարունակող ջրային փուլին: Պատրաստման ընթացքում խեժը (էմուլգատորը) նախ լուծվում է ջրի մեջ՝ որպես ջրային փուլ խեժի լորձաթաղանթ ստանալու համար. այնուհետև յուղային փուլը խմբաքանակներով ավելացվում է ջրային փուլին և մանրացվում՝ մինչև առաջնային էմուլսիան, որից հետո ջուրը լրացվում է մինչև լրիվ ծավալը: Յուղ-ջուր փուլի խառնման մեթոդը վերաբերում է որոշակի քանակությամբ յուղի և ջրի խառնմանը, ակացիայի խեժը մանրացնելուն հավանգի մեջ, յուղ-ջուր խառնուրդը ավելացնելուն՝ առաջնային էմուլսիայի արագ մանրացման համար, ապա ջրով նոսրացնելուն:

Էմուլգատորների պատրաստման հիմնական նպատակն է երկու տեսակի հեղուկների էմուլգացումը, և էմուլգացման էֆեկտը մեծ ազդեցություն ունի էմուլսիաների որակի վրա: Էմուլգացման վրա ազդող հիմնական գործոններն են՝ միջմակերեսային լարվածությունը, մածուցիկությունը և ջերմաստիճանը, էմուլգացման ժամանակը և էմուլգատորների դեղաչափը: Ընդհանուր առմամբ, ընտրվում են էմուլգատորներ, որոնք կարող են զգալիորեն նվազեցնել միջմակերեսային լարվածությունը: Էմուլգատորների համար էմուլգացման օպտիմալ ջերմաստիճանը մոտ 70°F է:°C; եթե ոչ իոնային մակերևութային ակտիվ նյութերը օգտագործվում են որպես էմուլգատորներ, էմուլգացման ջերմաստիճանը չպետք է գերազանցի դրանց պղտորման կետը: Ընդհանուր առմամբ, որքան բարձր է էմուլգատորների դեղաչափը, այնքան ավելի կայուն կլինեն առաջացած էմուլսիաները: