Štai kaip veikia emulsikliai

Gerėjant žmonių gyvenimo lygiui, vartotojų maisto poreikiai nebeapsiriboja vien priimtina maistine verte. Jie taip pat reikalauja patenkinamų maisto juslinių savybių, įskaitant išvaizdą, spalvą, aromatą, skonį, konsistenciją ir šviežumą.

Emulsikliai, kaip tekstūrą keičiantys maisto priedai, vaidina gyvybiškai svarbų vaidmenį maisto pramonėje. Pažvelkime į jų veikimo mechanizmą.emulsikliai!

Emulsijos

Emulsijos yra plačiai paplitusios maisto produktuose. Vieną fazę sudaro vanduo arba vandeniniai tirpalai, bendrai vadinami hidrofiline faze; kita fazė yra organinė fazė, netirpi su vandeniu, dar vadinama lipofiline faze. Kai sumaišomi du netirpūs skysčiai, tokie kaip vanduo ir aliejus, gali susidaryti dviejų tipų emulsijos: aliejaus vandenyje (A/V) emulsijos ir vandens aliejuje (V/A) emulsijos. Aliejaus vandenyje emulsijose aliejus yra disperguojamas vandenyje kaip maži lašeliai, kur aliejaus lašeliai veikia kaip dispersinė fazė, o vanduo – kaip ištisinė terpė. Pienas yra tipiškas A/V emulsijos pavyzdys. Ir atvirkščiai, vandens aliejuje emulsijose vanduo yra disperguojamas aliejuje kaip maži lašeliai, kur vanduo veikia kaip dispersinė fazė, o aliejus – kaip ištisinė terpė, o margarinas yra tipiška V/A emulsija.

Emulsiklių veikimo mechanizmas

Maisto emulsikliai, dar vadinamipaviršinio aktyvumo medžiagos, yra medžiagos, kurios nesimaišančius skysčius paverčia tolygiai disperguotomis emulsijomis. Kaip maisto priedai, jie gali žymiai sumažinti tarpfazinį įtempimą tarp aliejaus ir vandens fazių, patekę į maistą, taip sudarydami stabilias emulsijas iš nesimaišančio aliejaus (hidrofobinių medžiagų) ir vandens (hidrofilinių medžiagų).

Viena vertus, emulsikliai sudaro plonas molekulines plėveles abipusiai atstumiančiose dviejų fazių sąsajose, taip sumažindami visos sistemos paviršiaus laisvąją energiją ir sukurdami naujas sąsajas. Emulsiklio molekulėse yra ir hidrofilinių, ir lipofilinių grupių, kurios gali adsorbuotis atitinkamai prie vienas kitą atstumiančių aliejaus ir vandens paviršių, sudarydamos plonus molekulinius sluoksnius ir sumažindamos tarpfazinį įtempimą tarp dviejų fazių. Tiksliau sakant, aliejaus molekulės sąveikauja su emulsiklių lipofiliniais segmentais, o vandens molekulės – su hidrofiliniais emulsiklių segmentais, ir sąveika tarp šių dviejų pusių keičia tarpfazinį įtempimą. Kita vertus, emulsikliai sudaro apsauginius adsorbcijos sluoksnius mažų lašelių paviršiuje, suteikdami lašeliams stiprią sterinę stabilumą. Paprastai didesnė emulsiklių dozė lemia didesnį tarpfazinio įtempimo sumažėjimą. Tai leidžia iš pradžių nesimaišančioms medžiagoms tolygiai susimaišyti ir sudaryti homogeninę dispersinę sistemą, kuri pakeičia pradinę fizinę būseną, optimizuoja maisto vidinę struktūrą ir pagerina maisto kokybę.

Hidrofilinės-lipofilinės pusiausvyros vertė

Hidrofilinė-lipofilinė pusiausvyra (HLB) vertė: Emulsikliai, pasižymintys stipriu hidrofiliškumu, paprastai sudaro aliejaus vandenyje emulsijas, o tie, kurie pasižymi stipriu lipofiliškumu, – vandens aliejuje emulsijas. HLB vertė dažniausiai naudojama emulsiklių hidrofiliniam-lipofiliniam balansui apibūdinti ir jų hidrofiliškumui kiekybiškai įvertinti. HLB vertėms apskaičiuoti yra keli metodai:

Skirtumo formulė: HLB = Hidrofilinių grupių hidrofiliškumas−Lipofilinių grupių lipofobiškumas

Santykio formulė: HLB = Hidrofilinių grupių hidrofiliškumas / Lipofilinių grupių lipofobiškumas

Kiekvieno emulsiklio HLB vertę galima nustatyti eksperimentiškai. Nustatyta, kad emulsiklių, kurių lipofiliškumas yra 100 % (atstovauja parafino vaškas), HLB vertė yra 0, o emulsiklių, kurių hidrofiliškumas yra 100 % (atstovauja kalio oleatas), HLB vertė yra 20. Diapazonas nuo 0 iki 20 yra padalintas į 20 lygių dalių, kad būtų parodytas hidrofiliškumo ir lipofiliškumo stiprumas. Didesnė HLB vertė atitinka stipresnį hidrofiliškumą, o mažesnė HLB vertė – stipresnį lipofilumą.

Dauguma maistinių emulsiklių yra nejoninės paviršinio aktyvumo medžiagos, kurių HLB vertės svyruoja nuo 0 iki 20; atitinkamos nejoninių emulsiklių su skirtingomis HLB vertėmis savybės išvardytos lentelėje. Tuo tarpu joninių paviršinio aktyvumo medžiagų HLB vertės svyruoja nuo 0 iki 40. Todėl emulsikliai, kurių HLB vertės mažesnės nei 10, yra daugiausia lipofiliniai, o tie, kurių HLB vertės lygios arba didesnės nei 10, pasižymi hidrofilinėmis savybėmis.

Mišrių emulsiklių HLB vertės yra adityvios. Todėl, kai kartu naudojami du ar daugiau emulsiklių, mišraus emulsiklio HLB vertę galima apskaičiuoti pagal kiekvieno sudedamojo emulsiklio masės dalį: HLBa,b = HLBa·A% + HLBb·B%

Kur HLBa,b žymi emulsiklio a ir emulsiklio b mišinio HLB vertę; HLBa ir HLBb atitinka emulsiklio a ir emulsiklio b HLB vertes; A% ir B% reiškia emulsiklio a ir emulsiklio b masės procentinę dalį mišriame emulsiklyje (ši formulė taikoma tik nejoniniams emulsikams).

Emulsikliai paruošimo metodai ir įtakojantys veiksniai

Yra keturi emulsiklių paruošimo būdai: sausos dervos metodas, šlapios dervos metodas, aliejaus ir vandens fazės maišymo metodas ir mechaninis metodas.

Sauso dervos metodas apima vandeninės fazės įmaišymą į aliejinę fazę, kurioje yra emulsiklių. Paruošimo metu dervos milteliai (emulsiklis) pirmiausia tolygiai sumaišomi su aliejumi, įpilama tam tikras kiekis vandens, mišinys sumalamas ir emulsuojamas į pirminę emulsiją, po to įpilama vandens, kad praskiestumėte iki galo. Šlapio dervos metodas reiškia aliejinės fazės įmaišymą į vandeninę fazę, kurioje yra emulsiklių. Paruošimo metu derva (emulsiklis) pirmiausia ištirpinama vandenyje, kad susidarytų dervos gleivės kaip vandeninė fazė; tada aliejinė fazė partijomis įpilama į vandeninę fazę ir sumalama į pirminę emulsiją, po to papildoma vandeniu iki galo. Aliejaus ir vandens fazės maišymo metodas reiškia tam tikro kiekio aliejaus ir vandens sumaišymą, akacijos dervos smulkią malimą grūstuvėje, aliejaus ir vandens mišinio įmaišymą į jį, kad greitai sumaltų į pirminę emulsiją, ir tada praskiedimą vandeniu.

Emulsikliai ruošiami daugiausia siekiant emulguoti dviejų rūšių skysčius, o emulsifikacijos efektas daro didelę įtaką emulsijų kokybei. Pagrindiniai emulsifikaciją įtakojantys veiksniai yra tarpfazinė įtampa, klampumas ir temperatūra, emulsifikacijos laikas ir emulsiklių dozė. Paprastai parenkami emulsikliai, kurie gali žymiai sumažinti tarpfazinę įtampą. Optimali emulsiklių emulsifikacijos temperatūra yra apie 70°C; jei kaip emulsikliai naudojamos nejoninės paviršinio aktyvumo medžiagos, emulsifikacijos temperatūra neturi viršyti jų drumstėjimo taško. Apskritai, kuo didesnė emulsiklių dozė, tuo stabilesnės susidariusios emulsijos.