Приготовление эмульсий в кондитерском производстве

Основы кулинарии  /  Европейские стандарты  /  Мучные
Теги: мука

Первой стадией производства вафель, кексов, печенья и других мучных кондитерских изделий является приготовление эмульсий. Согласно принятой в мировой практике классификации, эмульсиями называют дисперсные системы, в которых дисперсная фаза и дисперсионная среда представлены в виде жидкости. Эмульсия, в которой дисперсной фазой служит масло, органическая или другая жидкость, не смешивающаяся с водой, называется эмульсией прямого типа (масло в воде) и обозначается М/В. Эмульсию, в которой дисперсной фазой является вода, а дисперсионной средой — масло, называют эмульсией обратного типа (вода в масле) и обозначают В/М. Академиком П. А. Ребиндером эмульгирование рассматривается как процесс, состоящий из двух стадий. На первой стадии в результате механического воздействия возникают одновременно оба типа эмульсий, т. е. образуются как капельки масла в воде, так и капельки воды в масле. Вторая стадия — стабилизация одного из образовавшихся типов эмульсии присутствующим в системе эмульгатором. В зависимости от ряда внешних факторов один тип эмульсии может переходить в другой. Это явление называется инверсией. Получают эмульсии в основном двумя способами — конденсацией паров одной жидкости в другой или диспергированием. При этом полученные эмульсии в зависимости от концентрации дисперсной фазы могут быть устойчивыми или со временем в них могут происходить седиментационные процессы, а также флокуляция и коалесценция. Седиментационная или кинетическая неустойчивость проявляется в оседании или всплытии частиц дисперсной фазы. Коалесценция обусловлена агрегативной неустойчивостью эмульсий. Она выражается в самопроизвольном образовании агрегатов частиц, что в конечном счете может приводить к полному разрушению эмульсии. При этом составные части эмульсии выделяются в чистом виде, т. е. происходит разделение фаз. В эмульсиях может также наблюдаться локальная коалесценция (или флокуляция), т. е. появление отдельных скоплений частиц, при которой не происходит полного разрушения структуры эмульсий. Закон Стокса указывает три пути повышения кинетической устойчивости разбавленных эмульсий: 1. Уменьшение размера жировых капель, что может достигаться с помощью интенсивного механического воздействия на эмульсионную систему и применения высокоактивных поверхностно-активных веществ (ПАВ). 2. Выравнивание плотностей дисперсной фазы и дисперсионной среды. Этого можно добиться введением в систему спирта, а также создавая условия, которые способствовали бы кристаллизации жира. 3. Повышение вязкости водной фазы, например за счет введения в систему гидроколлоидов. Устойчивость пищевых эмульсий определяют следующие факторы: • образование на межфазной поверхности защитной пленки, препятствующей коалесценции жировых капель; • электростатическое отталкивание между заряженными группами, локализованными на границе раздела фаз; • образование сольватационных оболочек (гидратированных слоев) посредством структурирования молекул воды вблизи жировой капли; • низкое поверхностное натяжение на границе раздела фаз. Ряд исследователей рассматривают агрегативную устойчивость эмульсий как гидрофобных дисперсных коллоидов с точки зрения теории ДЛФО (Дерягин—Ландау—Фервей—Овербек). Смысл этой теории заключается в том, что результат взаимодействия при сближении двух лиофобных частиц зависит от баланса ван-дер-ваальсовых сил притяжения и электростатических сил отталкивания двойных электрических слоев на поверхности частиц. В некоторых работах указано, что для масляных эмульсий, стабилизированных белками, агрегативная устойчивость в большей степени зависит не от двойного электрического слоя, а от структурно-механического барьера, возникающего на межфазной поверхности, и стерического отталкивания жировых капель эмульсии в результате адсорбции белка. Наиболее универсальный фактор устойчивости дисперсных систем, по теории П. А. Ребиндера, сводится к тому, что для получения устойчивых концентрированных эмульсий эмульгаторы должны обладать одновременно поверхностной активностью и способностью образовывать структурированные коллоидно-адсорбционные слои. Н. Урьев считает, что в эмульсиях основой устойчивости является соотношение между энергией сцепления частиц и энергией, получаемой частицами в результате механического воздействия. При этом броуновское движение частиц оказывает незначительное воздействие на кинетическую и агрегативную устойчивость. Вопросы использования эмульсий в производстве пищевых продуктов непосредственно связаны с изучением их поведения при тепловой обработке. Об изменениях, происходящих в эмульсиях при повышенных температурах, имеется мало данных. Известно, что при повышении температуры плавится жировая фаза, изменяется растворимость компонентов в ней и может произойти обращение фаз, причем чем лучше эмульгатор растворим в масляной фазе, тем ниже температура обращения фаз. Этот вывод подтверждает значение растворимости эмульгатора в непрерывной фазе для устойчивости эмульсии при высоких температурах. В. Г. Бабак, И. Б. Чекмарева показали, что термическая стойкость эмульсий возрастает при увеличении степени дисперсности и снижении степени перегрева водной фазы. По утверждению ученых, фактором, обеспечивающим термическую устойчивость эмульсий, является низкая растворимость эмульгатора в воде. Установлено, что эмульсии, стабилизированные белками, которые утратили свою третичную и четвертичную структуры, а следовательно и растворимость, в момент пребывания на поверхности раздела фаз, являются более устойчивыми и менее подвержены температурным воздействиям. Этот момент был учтен С. В. Потаповым, который, исследуя возможность использовать белки сухого обезжиренного молока для получения устойчивой при термической обработке эмульсии, установил в дополнение к результатам исследований В. Н. Измайловой, что термическая устойчивость эмульсий с данным эмульгатором определяется частичной денатурацией и свертыванием белков молока. Дисперсность является одним из важнейших параметров, определяющих основные свойства эмульсий. Полностью дисперсность характеризуется кривой распределения капель эмульсии по размерам. П. Бехер расчетным и экспериментальным путем подтвердил, что устойчивость эмульсии зависит от дисперсности жировых капель. Эмульсии, содержащие капли жира большого размера, являются более неустойчивыми, чем эмульсии, содержащие большое количество мелких жировых шариков. Важной характеристикой продуктов эмульсионного типа является активная кислотность. Ее величина позволяет оценить многие производственные показатели: коллоидное состояние белков эмульсии и, следовательно, стабильность коллоидной системы, условия роста полезной и вредной микрофлоры и др. Многие ученые считают, что показатель pH оказывает значительное влияние на стабильность эмульсий. По их мнению, эмульсии, стабилизированные белками, более устойчивы при pH, близком к изоэлектрической точке белка при условии, что белок растворим в данной точке. При этом следует отметить, что для адсорбированных белков изоэлектрическая точка заметно отличается от изоэлектрической точки в растворе. Электрическое отталкивание между молекулами белка при pH, близком к изоэлектрической точке белка, минимально, а жесткость межфазных адсорбционных слоев максимальна, что способствует уменьшению деформации и разрушению жировых капель. Некоторые исследователи отмечают, что влияние pH уменьшается с увеличением ионной силы. Изменяя ионную силу, можно стабильность эмульсии приблизить к условиям изоэлектрической точки при любом значении pH. По их данным, аналогичные результаты можно получить для эмульсий, стабилизированных ограниченно растворимыми белками. Предполагают, что существует взаимосвязь между pH, стабильностью эмульсий к коалесценции и реологией адсорбционных слоев. При pH вблизи изоэлектрической точки улучшаются реологические характеристики адсорбционных слоев и скорость коалесценции капель снижается. Реологические исследования позволяют сделать вывод о структуре эмульсий, т. е. указать зависимость между величиной, формой частиц, их растворимостью и вязкостью дисперсионной фазы. Кроме того, реологические свойства эмульсий учитываются как показатели их качества, служат для контроля технологического процесса производства и используются для расчета параметров технологического оборудования.

Автор:  Сергей Челноков

Показать все статьи