Эмульгаторлар осылай жұмыс істейді

Адамдардың өмір сүру деңгейінің жақсаруымен тұтынушылардың тағамға деген талаптары енді тек қана тағамдық құндылығымен шектелмейді. Олар сондай-ақ тағамның сыртқы түрі, түсі, хош иісі, дәмі, консистенциясы және балғындығы сияқты қанағаттанарлық сенсорлық қасиеттерін талап етеді.

Текстураны өзгертетін тағамдық қоспалар ретінде эмульгаторлар тамақ өнеркәсібінде маңызды рөл атқарады. Әсер ету механизмін қарастырайықэмульгаторлар!

Эмульсиялар

Эмульсиялар тағамдарда кеңінен кездеседі. Бір фаза судан немесе сулы ерітінділерден тұрады, олар гидрофильді фаза деп аталады; екінші фаза - сумен араласпайтын органикалық фаза, ол липофильді фаза деп те аталады. Су мен май сияқты екі араласпайтын сұйықтық араласқан кезде екі түрлі эмульсия түзілуі мүмкін, атап айтқанда, судағы май (O/W) эмульсиялары және судағы май (W/O) эмульсиялары. Судағы май эмульсияларында май суда ұсақ тамшылар түрінде таралады, мұнда май тамшылары дисперсті фаза, ал су үздіксіз орта ретінде қызмет етеді. Сүт - O/W эмульсиясының типтік мысалы. Керісінше, судағы май эмульсияларында су майда ұсақ тамшылар түрінде таралады, мұнда су дисперсті фаза, ал май үздіксіз орта ретінде әрекет етеді, ал маргарин W/O эмульсиясының өкілі болып табылады.

Эмульгаторлардың әсер ету механизмі

Тағамдық эмульгаторлар, сондай-ақ деп аталадыбеттік белсенді заттар, араласпайтын сұйықтықтарды біркелкі дисперсті эмульсияларға айналдыратын заттар. Тағамдық қоспалар ретінде олар тағамға қосылғаннан кейін май мен су фазалары арасындағы беттік керілісті айтарлықтай төмендете алады, осылайша араласпайтын майдан (гидрофобты заттар) және судан (гидрофильді заттар) тұрақты эмульсиялар түзеді.

Бір жағынан, эмульгаторлар екі фазаның өзара итергіш шекараларында жұқа молекулалық қабықшалар түзеді, бұл бүкіл жүйенің беттік бос энергиясын төмендетеді және жаңа шекараларды жасайды. Эмульгатор молекулаларында гидрофильді және липофильді топтар бар, олар тиісінше май мен судың өзара итергіш беттеріне адсорбцияланып, жұқа молекулалық қабаттар түзеді және екі фаза арасындағы шекаралық керілісті азайтады. Нақтырақ айтқанда, май молекулалары эмульгаторлардың липофильді сегменттерімен әрекеттеседі, ал су молекулалары эмульгаторлардың гидрофильді сегменттерімен әрекеттеседі, және бұл екі жақтың өзара әрекеттесуі шекаралық керілісті өзгертеді. Екінші жағынан, эмульгаторлар ұсақ тамшылардың бетінде қорғаныш адсорбциялық қабаттар түзеді, бұл тамшыларға күшті стерикалық тұрақтандыру береді. Әдетте, эмульгаторлардың жоғары дозасы шекаралық керілісті айтарлықтай төмендетуге әкеледі. Бұл бастапқыда араласпайтын заттардың біркелкі араласып, біртекті дисперсиялық жүйені құруына мүмкіндік береді, бұл бастапқы физикалық күйді өзгертеді, тағамның ішкі құрылымын оңтайландырады және тағам сапасын жақсартады.

Гидрофильді-липофильді тепе-теңдік мәні

Гидрофильді-липофильді тепе-теңдік (HLB) мәні: Күшті гидрофильділігі бар эмульгаторлар әдетте судағы май эмульсияларын түзеді, ал липофильділігі жоғарылары судағы май эмульсияларын түзеді. HLB мәні эмульгаторлардың гидрофильді-липофильді тепе-теңдігін сипаттау және олардың гидрофильділігін сандық бағалау үшін жиі қолданылады. HLB мәндері үшін бірнеше есептеу әдістері бар:

Айырмашылық формуласы: HLB = Гидрофильді топтардың гидрофильділігі−Липофильді топтардың липофобиясы

Қатынас формуласы: HLB = Гидрофильді топтардың гидрофильділігі / Липофильді топтардың липофобтылығы

Әрбір эмульгатордың HLB мәнін эксперименттік жолмен анықтауға болады. 100% липофильділігі бар (парафин балауызымен көрсетілген) эмульгаторлардың HLB мәні 0-ге тең, ал 100% гидрофильділігі бар (калий олеатымен көрсетілген) эмульгаторлардың HLB мәні 20-ға тең деп белгіленген. 0 мен 20 аралығындағы диапазон гидрофильділік пен липофильділіктің беріктігін көрсету үшін 20 тең бөлікке бөлінеді. HLB мәні жоғарырақ гидрофильділікке сәйкес келеді, ал HLB мәні төменірек болса, липофильділіктің күштірек екенін білдіреді.

Тағамдық эмульгаторлардың көпшілігі HLB мәндері 0-ден 20-ға дейінгі иондық емес беттік белсенді заттар болып табылады; әртүрлі HLB мәндері бар иондық емес эмульгаторлардың сәйкес қасиеттері кестеде келтірілген. Керісінше, иондық беттік белсенді заттардың HLB мәндері 0-ден 40-қа дейін болады. Сондықтан, HLB мәндері 10-нан төмен эмульгаторлар негізінен липофильді, ал HLB мәндері 10-ға тең немесе одан жоғары эмульгаторлар гидрофильді сипаттамаларға ие.

Аралас эмульгаторлар үшін олардың HLB мәндері аддитивті болып табылады. Сондықтан, екі немесе одан да көп эмульгаторлар бірге қолданылған кезде, аралас эмульгатордың HLB мәнін әрбір құрамдас эмульгатордың массалық үлестеріне негіздеп есептеуге болады: HLBa,b = HLBa·A% + HLBb·B%

Мұндағы HLBa,b эмульгатор a мен эмульгатор b қоспасының HLB мәнін білдіреді; HLBa және HLBb эмульгатор a мен эмульгатор b сәйкес HLB мәндерін білдіреді; A% және B% аралас эмульгатордағы a эмульгаторы мен эмульгатор b массалық пайызын білдіреді (бұл формула тек иондық емес эмульгаторларға қолданылады).

Эмульгаторларды дайындау әдістері және әсер ету факторлары

Эмульгаторларды дайындаудың төрт әдісі бар: құрғақ шайыр әдісі, дымқыл шайыр әдісі, май-су фазасын араластыру әдісі және механикалық әдіс.

Құрғақ шайыр әдісі құрамында эмульгаторлар бар май фазасына сулы фазаны қосуды қамтиды. Дайындау кезінде шайыр ұнтағы (эмульгатор) алдымен маймен біркелкі араластырылады, белгілі бір мөлшерде су қосылады, содан кейін қоспа ұнтақталып, бастапқы эмульсияға эмульсияланады, содан кейін толық көлемге дейін сұйылту үшін су қосылады. Ылғал шайыр әдісі құрамында эмульгаторлар бар сулы фазаға май фазасын қосуды білдіреді. Дайындау кезінде шайыр (эмульгатор) алдымен суда ерітіліп, шайыр шырышы сулы фаза ретінде жасалады; содан кейін май фазасы сулы фазаға партиялармен қосылып, бастапқы эмульсияға ұнтақталады, содан кейін толық көлемге дейін су қосылады. Май-су фазасын араластыру әдісі белгілі бір мөлшерде май мен суды араластыруды, акация шайырын ерітіндіде ұсақтап ұнтақтауды, оған май-су қоспасын қосып, бастапқы эмульсияға тез ұнтақтауды, содан кейін сумен сұйылтуды білдіреді.

Эмульгаторларды дайындау негізінен екі түрлі сұйықтықты эмульсиялауға бағытталған, ал эмульсиялау әсері эмульсиялардың сапасына үлкен әсер етеді. Эмульсиялауға әсер ететін негізгі факторларға бетаралық керілу, тұтқырлық пен температура, эмульсиялау уақыты және эмульгаторлардың мөлшері жатады. Әдетте, бетаралық керілуді айтарлықтай төмендете алатын эмульгаторлар таңдалады. Эмульгаторлар үшін оңтайлы эмульсиялау температурасы шамамен 70°C құрайды.°C; егер эмульгатор ретінде иондық емес беттік белсенді заттар қолданылса, эмульсия температурасы олардың лайлану температурасынан аспауы керек. Жалпы алғанда, эмульгаторлардың дозасы неғұрлым жоғары болса, түзілген эмульсиялар соғұрлым тұрақты болады.