Door de verbetering van de levensstandaard zijn de eisen van consumenten aan voedsel niet langer beperkt tot een redelijke voedingswaarde. Ze eisen ook bevredigende sensorische eigenschappen van voedsel, waaronder uiterlijk, kleur, aroma, smaak, consistentie en versheid.
Emulgatoren spelen als textuurverbeterende voedingsadditieven een essentiële rol in de voedingsmiddelenindustrie. Laten we eens kijken naar het werkingsmechanisme vanemulgatoren!
Emulsies
Emulsies komen veelvuldig voor in voedingsmiddelen. Eén fase bestaat uit water of waterige oplossingen, gezamenlijk de hydrofiele fase genoemd; de andere fase is een organische fase die niet mengbaar is met water, ook wel de lipofiele fase genoemd. Wanneer twee niet-mengbare vloeistoffen, zoals water en olie, worden gemengd, kunnen twee soorten emulsies ontstaan: olie-in-water (O/W) emulsies en water-in-olie (W/O) emulsies. In olie-in-water emulsies is olie verspreid in water als kleine druppeltjes, waarbij de oliedruppeltjes de gedispergeerde fase vormen en water het continue medium. Melk is een typisch voorbeeld van een O/W emulsie. Omgekeerd is in water-in-olie emulsies water verspreid in olie als kleine druppeltjes, waarbij water de gedispergeerde fase vormt en olie het continue medium. Margarine is een representatief W/O emulsie.
Werkingsmechanisme van emulgatoren
Voedselemulgatoren, ook wel genoemdoppervlakteactieve stoffenEmulsies zijn stoffen die niet-mengbare vloeistoffen omzetten in gelijkmatig verdeelde emulsies. Als voedingsadditieven kunnen ze de grensvlakspanning tussen olie- en waterfasen aanzienlijk verlagen nadat ze aan voedsel zijn toegevoegd, waardoor stabiele emulsies ontstaan uit niet-mengbare olie (hydrofobe stoffen) en water (hydrofiele stoffen).
Enerzijds vormen emulgatoren dunne moleculaire films op de onderling afstotende grensvlakken van de twee fasen om de oppervlakte-energie van het gehele systeem te verlagen en nieuwe grensvlakken te creëren. Emulgatormoleculen bevatten zowel hydrofiele als lipofiele groepen, die respectievelijk kunnen adsorberen aan de onderling afstotende oppervlakken van olie en water om dunne moleculaire lagen te vormen en de grensvlakspanning tussen de twee fasen te verlagen. Concreet reageren oliemoleculen met de lipofiele segmenten van emulgatoren, terwijl watermoleculen reageren met de hydrofiele segmenten van emulgatoren, en de interactie tussen deze twee zijden verandert de grensvlakspanning. Anderzijds vormen emulgatoren beschermende adsorptielagen op het oppervlak van kleine druppeltjes, waardoor de druppeltjes een sterke sterische stabilisatie krijgen. Over het algemeen leidt een hogere dosering emulgatoren tot een substantiëlere verlaging van de grensvlakspanning. Hierdoor kunnen oorspronkelijk niet-mengbare stoffen uniform mengen en een homogeen dispersiesysteem vormen, wat de oorspronkelijke fysische toestand verandert, de interne structuur van het voedsel optimaliseert en de voedselkwaliteit verbetert.
Hydrofiele-lipofiele balanswaarde
De hydrofiele-lipofiele balans (HLBDe HLB-waarde (hydrofiliteit-lipofiele balans) wordt vaak gebruikt om de hydrofiliteit-lipofiele balans van emulgatoren te karakteriseren en hun hydrofiliteit te kwantificeren. Er zijn verschillende berekeningsmethoden beschikbaar voor HLB-waarden:
Verschilformule: HLB = Hydrofiliteit van hydrofiele groepen−Lipofobie van lipofiele groepen
Verhoudingsformule: HLB = Hydrofiliteit van hydrofiele groepen / Lipofobie van lipofiele groepen
De HLB-waarde van elke emulgator kan experimenteel worden bepaald. Er wordt gesteld dat emulgatoren met 100% lipofiliteit (vertegenwoordigd door paraffine) een HLB-waarde van 0 hebben, en die met 100% hydrofiliteit (vertegenwoordigd door kaliumoleaat) een HLB-waarde van 20. Het bereik tussen 0 en 20 is verdeeld in 20 gelijke delen om de mate van hydrofiliteit en lipofiliteit aan te geven. Een hogere HLB-waarde komt overeen met een sterkere hydrofiliteit, terwijl een lagere HLB-waarde een sterkere lipofiliteit betekent.
De meeste emulgatoren van voedingskwaliteit zijn niet-ionische oppervlakteactieve stoffen met HLB-waarden van 0 tot 20; de bijbehorende eigenschappen van niet-ionische emulgatoren met verschillende HLB-waarden staan in de tabel. Ionische oppervlakteactieve stoffen daarentegen hebben HLB-waarden van 0 tot 40. Emulgatoren met een HLB-waarde lager dan 10 zijn daarom overwegend lipofiel, terwijl emulgatoren met een HLB-waarde van 10 of hoger hydrofiele eigenschappen vertonen.
Bij gemengde emulgatoren zijn de HLB-waarden additief. Daarom kan, wanneer twee of meer emulgatoren in combinatie worden gebruikt, de HLB-waarde van de gemengde emulgator worden berekend op basis van de massafracties van elke afzonderlijke emulgator: HLBa,b = HLBa·A% + HLBb·B%
Waarbij HLBa,b de HLB-waarde van het mengsel van emulgator a en emulgator b aangeeft; HLBa en HLBb de respectievelijke HLB-waarden van emulgator a en emulgator b vertegenwoordigen; A% en B% staan voor de massapercentages van emulgator a en emulgator b in de gemengde emulgator (Deze formule is alleen van toepassing op niet-ionische emulgatoren).
Bereidingsmethoden en beïnvloedende factoren van emulgatoren
Er zijn vier bereidingsmethoden voor emulgatoren, namelijk de droge gommethode, de natte gommethode, de olie-waterfasemengmethode en de mechanische methode.
De droge gommethode houdt in dat de waterfase wordt toegevoegd aan de oliefase die emulgatoren bevat. Tijdens de bereiding wordt gompoeder (emulgator) eerst gelijkmatig met olie gemengd, waarna een bepaalde hoeveelheid water wordt toegevoegd. Het mengsel wordt vervolgens fijngemalen en geëmulgeerd tot een primaire emulsie, waarna water wordt toegevoegd om het volume te vullen tot het gewenste niveau. De natte gommethode houdt in dat de oliefase wordt toegevoegd aan de waterfase die emulgatoren bevat. Bij de bereiding wordt gom (emulgator) eerst in water opgelost om gomslijm te maken als waterfase. Vervolgens wordt de oliefase in porties aan de waterfase toegevoegd en fijngemalen tot een primaire emulsie, waarna water wordt toegevoegd om het volume te vullen tot het gewenste niveau. De olie-watermethode houdt in dat een bepaalde hoeveelheid olie en water wordt gemengd, acaciagom fijn wordt gemalen in een vijzel, het olie-watermengsel hieraan wordt toegevoegd en snel tot een primaire emulsie wordt gemalen, waarna het mengsel met water wordt verdund.
De bereiding van emulgatoren is hoofdzakelijk gericht op het emulgeren van twee soorten vloeistoffen, en het emulgerende effect heeft een grote invloed op de kwaliteit van de emulsie. De belangrijkste factoren die de emulgering beïnvloeden zijn de grensvlakspanning, de viscositeit en de temperatuur, de emulgeringstijd en de dosering van de emulgatoren. Over het algemeen worden emulgatoren gekozen die de grensvlakspanning aanzienlijk verlagen. De optimale emulgeringstemperatuur voor emulgatoren ligt rond de 70 °C.°C; als niet-ionische oppervlakteactieve stoffen als emulgatoren worden gebruikt, mag de emulsietemperatuur hun troebelingspunt niet overschrijden. Over het algemeen geldt: hoe hoger de dosering emulgatoren, hoe stabieler de gevormde emulsies zullen zijn.
Geplaatst op: 21 juli 2026