ასე მუშაობენ ემულგატორები

ადამიანების ცხოვრების დონის გაუმჯობესებასთან ერთად, მომხმარებელთა მოთხოვნილებები საკვებზე აღარ შემოიფარგლება მხოლოდ გონივრული კვებითი ღირებულებით. ისინი ასევე მოითხოვენ საკვების დამაკმაყოფილებელ სენსორულ თვისებებს, მათ შორის გარეგნობას, ფერს, არომატს, გემოს, კონსისტენციას და სიახლეს.

ტექსტურის მოდიფიცირების საკვები დანამატების სახით, ემულგატორები სასიცოცხლო როლს ასრულებენ კვების მრეწველობაში. მოდით განვიხილოთ მათი მოქმედების მექანიზმი.ემულგატორები!

ემულსიები

ემულსიები ფართოდ არის წარმოდგენილი საკვებ პროდუქტებში. ერთი ფაზა შედგება წყლის ან წყალხსნარებისგან, რომლებსაც ერთობლივად ჰიდროფილურ ფაზას უწოდებენ; მეორე ფაზა არის ორგანული ფაზა, რომელიც წყალთან შეურეველია, ასევე ცნობილია როგორც ლიპოფილური ფაზა. როდესაც ორი შეურეველი სითხე, როგორიცაა წყალი და ზეთი, შერეულია, შეიძლება წარმოიქმნას ემულსიების ორი ტიპი, კერძოდ, ზეთი წყალში (O/W) ემულსიები და წყალი ზეთში (W/O) ემულსიები. ზეთი წყალში ემულსიებში ზეთი წყალში დისპერგირებულია პაწაწინა წვეთების სახით, სადაც ზეთის წვეთები დისპერგირებული ფაზის როლს ასრულებს, ხოლო წყალი - უწყვეტ გარემოს. რძე O/W ემულსიის ტიპიური მაგალითია. პირიქით, წყალი ზეთში ემულსიებში წყალი ზეთში დისპერგირებულია პაწაწინა წვეთების სახით, სადაც წყალი დისპერგირებული ფაზის როლს ასრულებს, ხოლო ზეთი - უწყვეტ გარემოს, ხოლო მარგარინი წარმოადგენს W/O ემულსიის წარმომადგენელს.

ემულგატორების მოქმედების მექანიზმი

საკვების ემულგატორები, რომლებსაც ასევე უწოდებენზედაპირულად აქტიური ნივთიერებები, არის ნივთიერებები, რომლებიც გარდაქმნიან შეურეველ სითხეებს ერთგვაროვნად დისპერსიულ ემულსიებად. საკვებ დანამატებად, მათ შეუძლიათ მნიშვნელოვნად შეამცირონ ზედაპირული დაჭიმულობა ზეთისა და წყლის ფაზებს შორის საკვებში შეყვანის შემდეგ, რითაც წარმოიქმნება სტაბილური ემულსიები შეურეველი ზეთისგან (ჰიდროფობიური ნივთიერებები) და წყლისგან (ჰიდროფილური ნივთიერებები).

ერთი მხრივ, ემულგატორები ქმნიან თხელ მოლეკულურ აპკებს ორი ფაზის ურთიერთდამოკიდებულ ზედაპირებზე, რათა შეამცირონ მთელი სისტემის ზედაპირის თავისუფალი ენერგია და წარმოქმნან ახალი ინტერფეისები. ემულგატორის მოლეკულები შეიცავს როგორც ჰიდროფილურ, ასევე ლიპოფილურ ჯგუფებს, რომლებსაც შეუძლიათ ადსორბცია ზეთისა და წყლის ურთიერთდამოკიდებულ ზედაპირებზე, შესაბამისად, თხელი მოლეკულური ფენების წარმოსაქმნელად და ორ ფაზას შორის ფაზათაშორისი დაჭიმულობის შესამცირებლად. კერძოდ, ზეთის მოლეკულები ურთიერთქმედებენ ემულგატორების ლიპოფილურ სეგმენტებთან, ხოლო წყლის მოლეკულები ურთიერთქმედებენ ემულგატორების ჰიდროფილურ სეგმენტებთან და ამ ორ მხარეს შორის ურთიერთქმედება ცვლის ფაზათაშორის დაჭიმულობას. მეორე მხრივ, ემულგატორები ქმნიან დამცავ ადსორბციულ ფენებს პაწაწინა წვეთების ზედაპირზე, რაც ანიჭებს მათ ძლიერ სტერეულ სტაბილიზაციას. ზოგადად, ემულგატორების უფრო მაღალი დოზა იწვევს ფაზათაშორისი დაჭიმულობის უფრო მნიშვნელოვან შემცირებას. ეს საშუალებას აძლევს თავდაპირველად შეურეველ ნივთიერებებს ერთგვაროვნად შეერიონ ერთმანეთს და შექმნან ერთგვაროვანი დისპერსიული სისტემა, რაც ცვლის საწყის ფიზიკურ მდგომარეობას, ოპტიმიზაციას უკეთებს საკვების შიდა სტრუქტურას და აუმჯობესებს საკვების ხარისხს.

ჰიდროფილურ-ლიპოფილური ბალანსის მნიშვნელობა

ჰიდროფილურ-ლიპოფილური ბალანსი (HLB) მნიშვნელობა: ძლიერი ჰიდროფილურობის მქონე ემულგატორები, როგორც წესი, ქმნიან ზეთი-წყალში ემულსიებს, ხოლო ძლიერი ლიპოფილურობის მქონე ემულგატორები - წყალ-ზეთში ემულსიებს. HLB მნიშვნელობა ჩვეულებრივ გამოიყენება ემულგატორების ჰიდროფილურ-ლიპოფილური ბალანსის დასახასიათებლად და მათი ჰიდროფილურობის რაოდენობრივი განსაზღვრისთვის. HLB მნიშვნელობებისთვის ხელმისაწვდომია გამოთვლის მრავალი მეთოდი:

განსხვავების ფორმულა: HLB = ჰიდროფილური ჯგუფების ჰიდროფილურობა−ლიპოფილური ჯგუფების ლიპოფობიურობა

თანაფარდობის ფორმულა: HLB = ჰიდროფილური ჯგუფების ჰიდროფილურობა / ლიპოფილური ჯგუფების ლიპოფობიურობა

თითოეული ემულგატორის HLB მნიშვნელობის განსაზღვრა შესაძლებელია ექსპერიმენტულად. დადგენილია, რომ 100%-იანი ლიპოფილურობის მქონე ემულგატორების (წარმოდგენილია პარაფინის ცვილით) HLB მნიშვნელობა 0-ის ტოლია, ხოლო 100%-იანი ჰიდროფილურობის მქონე ემულგატორების (წარმოდგენილია კალიუმის ოლეატით) HLB მნიშვნელობა 20-ის ტოლია. 0-დან 20-მდე დიაპაზონი დაყოფილია 20 თანაბარ ნაწილად, რათა მიუთითოს ჰიდროფილურობისა და ლიპოფილურობის სიძლიერე. უფრო მაღალი HLB მნიშვნელობა შეესაბამება უფრო ძლიერ ჰიდროფილურობას, ხოლო უფრო დაბალი HLB მნიშვნელობა ნიშნავს უფრო ძლიერ ლიპოფილურობას.

საკვები დანიშნულების ემულგატორების უმეტესობა არაიონური ზედაპირულად აქტიური ნივთიერებებია, რომელთა HLB მნიშვნელობები 0-დან 20-მდე მერყეობს; სხვადასხვა HLB მნიშვნელობის მქონე არაიონური ემულგატორების შესაბამისი თვისებები ცხრილშია ჩამოთვლილი. ამის საპირისპიროდ, იონურ ზედაპირულად აქტიურ ნივთიერებებს აქვთ HLB მნიშვნელობები 0-დან 40-მდე. ამიტომ, 10-ზე ნაკლები HLB მნიშვნელობის მქონე ემულგატორები უპირატესად ლიპოფილურია, ხოლო 10-ის ტოლი ან მეტი HLB მნიშვნელობის მქონე ემულგატორები ჰიდროფილურ მახასიათებლებს ავლენენ.

შერეული ემულგატორების შემთხვევაში, მათი HLB მნიშვნელობები ადიტიურია. ამიტომ, როდესაც ორი ან მეტი ემულგატორი გამოიყენება კომბინაციაში, შერეული ემულგატორის HLB მნიშვნელობის გამოთვლა შესაძლებელია თითოეული შემადგენელი ემულგატორის მასური ფრაქციების საფუძველზე: HLBa,b = HLBa·A% + HLBb·B%

სადაც HLBa,b აღნიშნავს ემულგატორი a-სა და ემულგატორი b-ს ნარევის HLB მნიშვნელობას; HLBa და HLBb წარმოადგენენ ემულგატორი a-სა და ემულგატორი b-ს შესაბამის HLB მნიშვნელობებს; A% და B% წარმოადგენს ემულგატორი a-სა და ემულგატორი b-ს მასურ პროცენტულ წილებს შერეულ ემულგატორში (ეს ფორმულა გამოიყენება მხოლოდ არაიონური ემულგატორებისთვის).

ემულგატორების მომზადების მეთოდები და გავლენის ფაქტორები

ემულგატორების მომზადების ოთხი მეთოდი არსებობს: მშრალი რეზინის მეთოდი, სველი რეზინის მეთოდი, ზეთ-წყლის ფაზის შერევის მეთოდი და მექანიკური მეთოდი.

მშრალი ფისის მეთოდი გულისხმობს წყლიანი ფაზის დამატებას ემულგატორების შემცველ ზეთოვან ფაზაში. მომზადების დროს, ფისის ფხვნილი (ემულგატორი) ჯერ თანაბრად ერევა ზეთს, ემატება გარკვეული რაოდენობის წყალი, ნარევი იფქვამება და ემულგირდება პირველად ემულსიად, რასაც მოჰყვება წყლის დამატება სრულ მოცულობამდე გასაზავებლად. სველი ფისის მეთოდი გულისხმობს ზეთოვანი ფაზის დამატებას ემულგატორების შემცველ წყლიან ფაზაში. მომზადებისას, ფისი (ემულგატორი) ჯერ იხსნება წყალში, რათა წარმოიქმნას ფისის ლორწოვანი გარსი წყლიანი ფაზის სახით; შემდეგ ზეთოვანი ფაზა ემატება წყლიან ფაზას პარტიებად და იფქვამს პირველად ემულსიად, რის შემდეგაც წყალი ემატება სრულ მოცულობამდე. ზეთ-წყლის ფაზის შერევის მეთოდი გულისხმობს გარკვეული რაოდენობის ზეთისა და წყლის შერევას, აკაციის ფისის წვრილად დაფქვას ნაღმტყორცნში, ზეთ-წყლის ნარევის დამატებას მასში პირველად ემულსიად სწრაფად დასაფქვად და შემდეგ წყლით განზავებას.

ემულგატორების მომზადების ძირითადი მიზანია ორი სახის სითხის ემულსიფიკაცია და ემულსიფიკაციის ეფექტი დიდ გავლენას ახდენს ემულსიების ხარისხზე. ემულსიფიკაციაზე მოქმედი ძირითადი ფაქტორებია ზედაპირული დაჭიმულობა, სიბლანტე და ტემპერატურა, ემულსიფიკაციის დრო და ემულგატორების დოზირება. როგორც წესი, შეირჩევა ემულგატორები, რომლებსაც შეუძლიათ მნიშვნელოვნად შეამცირონ ზედაპირული დაჭიმულობა. ემულგატორებისთვის ოპტიმალური ემულსიფიკაციის ტემპერატურა დაახლოებით 70 გრადუსია.°C; თუ არაიონური ზედაპირულად აქტიური ნივთიერებები გამოიყენება ემულგატორებად, ემულსიფიკაციის ტემპერატურა არ უნდა აღემატებოდეს მათი ღრუბლიანობის წერტილს. ზოგადად, რაც უფრო მაღალია ემულგატორების დოზა, მით უფრო სტაბილური იქნება წარმოქმნილი ემულსიები.