Тип емульсії визначають:

• Змішуванням з водою: порція емульсії + вода. Результат: рівномірний розподіл по всьому об’єму води – емульсія І типу м/в. Результат: досліджувана емульсія не змішується з водою – емульсія ІІ типу в/м).

• Забарвленням однієї з фаз: на предметному склі: емульсія + барвник Судан ІІІ (розчинний тільки у вуглеводнях). Результат: поле зору не забарвлене, а шарики емульгованої рідини – червоні, то емульсія І типу (м/в). Результат: поле зору – червоне, а шарики – безбарвні, то емульсія ІІ типу (в/м).

• Вимірюванням електропровідності.

Емульсія І роду (м/в) – висока електропровідність (водне середовище).

Емульсія ІІ роду (в/м) – низька електропровідність (середовище масло).

Методи одержання емульсій

Одержання емульсій проводять в емульгаторах різних конструкцій. Процес емульгування складається з трьох стадій:

• перемішування сировини без додавання жиру для повного розчинення кристалічної сировини;

• перемішування сировини з жиром до утворення рівномірної суміші;

• збивання отриманої суміші для одержання стійкої емульсії.

Емульгування ‑ одержання емульсій шляхом диспергування однієї рідини в іншій струшуванням, інтенсивним перемішуванням. Емульгуванню сприяють:

• наявність емульгаторів, які утворюють захисні плівки, знижують поверхневий натяг за рахунок накопичення на межі поділу фаз;

• високий ступінь дисперсності.

За агрегатним станом емульгатори класифікують на:
Рідкі (ПАР) емульгатори		Тверді емульгатори (порошки)
Роль емульгаторів: стабілізація емульсій І та ІІ типів: м/в, в/м.		Умови: висока дисперсність; добра змочуваність рідиною, що утворює дисперсійне середовище (більша частина твердої частинки знаходитиметься на зовнішній стороні краплі, запобігаючи їх коалесценції при зіткненнях).
Емульсія типу м/в Емульгатор – гідрофільне мило (олеат натрію, калію), альбумін, казеїн, сапонін.	Емульсія типу в/м Емульгатор – ВМС, розчинні в масляній фазі – каучук, стеарат і пальмітат сахарози, олеат кальцію.	Емульсія типу м/в Емульгатор: гідрофільні порошки (крейда, оксид заліза, глина)	Емульсія типу в/м Емульгатор: гідрофобні порошки (сажа)
Стабілізуюча дія пояснюється адсорбцією на межі поділу фаз з утворенням міцних захисних шарів.
Висновок: емульгатор подібний до рідини, що утворює дисперсійне середовище; гідрофільні (водорозчинні) мила, ВМС, тверді гідрофільні емульгатори стабілізують емульсію м/в; гідрофобні (розчинні в органічних розчинниках) ВМС, тверді гідрофобні емульгатори стабілізують емульсію в/м.

Емульсії, стабілізовані тільки чистим твердим емульгатором, є недостатньо стійкими. Для одержання стійкої емульсії необхідно модифікувати поверхню твердого емульгатора шаром поверхнево-активної речовини, що здатна хімічно зв’язуватися з твердою поверхнею. У подальшому такі шари утворюють коагуляційні структури та поверхня емульгованих крапель вкривається оболонкою високої міцності (структурно-механічний фактор стабілізації).

Емульгатори (харчові добавки), які відносяться до групи регуляторів консистенції. Постановою Кабінету Міністрів України від 4.01.1999р. №12 затверджений перелік харчових добавок, дозволених для використання у харчових продуктах.

Чинними Санітарними правилами і нормами по застосуванню харчових добавок, затвердженими Міністерством охорони здоров’я України від 23.07.1996р. №222, передбачено, що виробництво, застосування та реалізація харчових добавок на території держави повинні здійснюватися з дозволу МОЗ України.

Згідно класифікації харчових добавок, емульгатори – утворюють підтримують однорідну суміш двох чи більше не змішуваних фаз (жир і вода) у харчових продуктах. Вносяться в основному у дрібнодисперсному стані (розчини, колоїдні розчини, емульсії).

Емульгатори бромована олія (Е 443), ізобутиратацетат сахарози (Е 444) не отримали абсолютного статусу дозволеності в Україні.

У харчових виробництвах в якості емульгаторів використовують желатин, яєчний жовток, сапонін, альбумін, декстрин. З натуральних емульгаторів – рослинні фосфоліпіди, які містяться в насінні олійних культур у вигляді сполук з білками, вуглеводами і пігментами. Фосфоліпіди виявляють поверхнево-активні властивості і широко використовуються у виробництві маргарину, кондитерському виробництві. В процесі виготовлення бісквітів, пряників, хлібобулочних виробів використання емульгаторів полегшує проведення технологічних процесів, підвищує якість виробів (запобігання процесам прогіркання жирів).

У виробництві шоколаду як емульгатор використовують лецитин. Вода, що міститься у шоколадній масі, знаходиться переважно на поверхні часточок твердої фази у вигляді тонких адсорбційних шарів. Ці водні плівки утруднюють змочування маслом какао поверхонь часточок твердої фази, збільшують тертя між часточками масла і твердої фази, утруднюють ковзання. Як результат – збільшення в’язкості шоколадних мас.

Для виготовлення спеціальних кондитерських виробів використовують жовток курячого яйця, який містить лецитин і є емульгатором. Наприклад, для приготування соусу «Голандський» в якості емульгатора використовують жовток курячого яйця та вершкове масло.

Також на стійкість емульсії впливає ступень дисперсності жирової фази: із збільшенням ступеня дисперсності, стійкість емульсії збільшується). Тому при емульгування необхідно одержати рівномірний розподіл часточок дисперсної фази за розмірами, причому розміри часточок повинні бути мінімально можливими. Так, високоякісний майонез, який не розшаровується, одержують за умови, що 95% жирових кульок має розмір не більше 8 – 10мкм. Часточок з розміром більше 10мкм повинно бути приблизно 1 – 2%.

Емульгування повинно відбуватися при температурі не менше ніж на 15 – 20 С вище температури плавлення жиру.

Зміна фаз емульсії – явище взаємного перетворення емульсії двох типів, при цьому дисперсна фаза початкової емульсії стає дисперсійним середовищем другої, а дисперсійне середовище ‑ дисперсною фазою іншої емульсії. При обертанні фаз спочатку існують обидва типи емульсій, але протягом часу залишається або переважає найбільш стійка з них.

Сира нафта є емульсією води у вуглеводнях (в/м) – стійка, оскільки стабілізатори – смоли та асфальтени – добре розчинні у вуглеводнях.

Найбільш поширені поверхнево-активні деемульгатори. Принцип дії їх полягає в тому, що вони мають більшу поверхневу активність, ніж природні емульгатори нафти, тому вони витискують смоли з поверхні крапель. В результаті відбувається руйнування емульсії.

 Емульсії у харчуванні та харчових виробництвах

• У харчових виробництвах і закладах харчування використовують:

• водні емульсії олеїнової кислоти – як піногасники у дріжджовому виробництві;

• водно-жирові емульсії, емульговані харчовими фосфоліпідами – бісквітне виробництво;

• жиро-водні емульсії – для змащування хлібних форм. Для покращення харчової цінності хліба і борошняних виробів жири вводять у тісто у вигляді жирових емульсій.

У підприємствах харчування широко використовують молоко для виготовлення молочних страв, соусів, напоїв і компонентів для окремих страв.

• Молоко – природна полідисперсна система, компоненти якої мають різний ступінь дисперсності: жир знаходиться у вигляді суспензії в охолодженому молоці та у вигляді емульсії в теплому молоці; білкові речовини (казеїн) і частина солей – в колоїдному стані; інша частина солей і цукор – у вигляді істинного розчину. Дисперсійним середовищем для частини солей і цукру є вода, для білків (казеїну) – розчин солей, для жиру – молочна плазма, розчин казеїну.

У момент утворення молока в організмі тварини жир знаходиться в рідкому стані, молоко – емульсія типу м/в. При охолодженні молока відбувається кристалізація жиру. Молочний жир, диспергований у плазмі, ‑ суспензія. Стабільність емульсії або суспензії забезпечується наявністю захисного шару стабілізатора на поверхні жирових кульок – комплекс фосфоліпідів і протеїнів. Якщо оболонку жирових кульок частково або повністю видалити, то кульки жиру здатні до агрегації, що може мати позитивне або негативне значення. Наприклад, при виготовленні питного молока відокремлення вершків є недопустимо, тому жирові кульки подрібнюють (гомогенізують).

Зміни молока:

• при дії фізико-хімічних факторів ‑ окислений присмак внаслідок окислення ненасичених жирних кислот, каталізується іонами важких металів;

• під дією світла окислення метіоніну до метіоналу;

• під дією ліпази – ферментативний гідроліз жиру;

• при охолодженні молока відбувається зміна структури білка, що безпосередньо випливає не процес сичужного згортання білка.

У свіжому молоці під впливом температури та механічних дій відбувається:

• частковий перехід білка (казеїну) в розчинну форму, що заважає процесу коагуляції;

• часткове руйнування жирових кульок з утворенням вільного жиру, здатного до гідролітичного розщеплення;

• часткове руйнування вітамінів;

• збільшення активності ряду ферментів – каталази, ліпази, протеази і зниження активності лізоциму.

При температурній обробці молока найбільшим змінам підлягають сироваточні білки – зменшується їх розчинність. Найбільш чутливі до нагрівання фракції імуноглобулінів і альбумінів. Казеїн-кальцій-фосфатний комплекс – найбільш стійкий до дії температури. При нагріванні молока вище 100 С відбувається часткове руйнування лактози з утворенням молочної та мурашиної кислот. Лактоза може вступати у взаємодію з вільними амінокислотами з утворенням лактозаміну.

При підвищенні вмісту у молоці молочної кислоти знижується термостійкість білків молока, тому кислотність молока є важливим показником якості молока. Загальну кислотність (титровану) кислотність молока визначають титруванням розчином лугу, а активну кислотність – вимірюванням рН. Сире молоко з кислотністю вище 20 Т (7,4 SH Сокслета-Генкеля) не використовують для виробництва питного молока і інших молочних продуктів. Для зниження кислотності необхідно зменшити вміст бактерій у молоці. Молоко з кислотністю нижче 6,0 SH – небажане середовище для проявлення активності молочнокислих бактерій, які використовуються у харчовій промисловості.

Приготування питного молока із сухого цільного полягає у розчиненні сухого молока в теплій воді при температурі 38 ‑ 45 С. Одержану суміш охолоджують до 6 – 8 С і витримують при цій температурі протягом 3 – 4 годин до повного набухання білків.

• Майонез – в’язка, концентрована емульсія типу м/в рослинна олія (40 – 70%) вода. Як емульгатор використовують жовток курячого яйця, казеїн або сухе молоко.. Більшість харчових продуктів, які заправляються майонезом, мають гідрофільні властивості, завдяки цьому майонез глибоко проникає в продукт, а при проходженні через травну систему сприяє кращій засвоюваності їжі. Майонези використовують як приправи до м’ясних, рибних і овочевих страв для надання їм додаткових смакових якостей.

• В життєдіяльності живих організмів: емульгування жирів – перший етап засвоєння тваринних жирів їжі ‑ на емульговані жири інтенсивно діють ліполітичні ферменти; формування жирової емульсії в тонкій кишці: адсорбція солей жовчних кислот на поверхні жирових крапель (утворення захисних плівок).

• В технології приготування їжі: в процесі варіння м’ясних бульйонів процес емульгування є небажаним так як при сильному кипінні емульговані жири легко гідролізують з утворенням високомолекулярних жирних кислот, які надають бульйону каламутність також з’являється присмак сала і запах мила.

  Лекція №20. Розчини ВМС. Набухання. Драглі

Основні питання:

1. Загальні відомості про високомолекулярні сполуки ВМС.

2. Набухання та розчинення ВМС. Фактори, що впливають на процес набухання. Значення набухання.

3. Драглі. Методи одержання. Властивості. Харчові драглі.

Високомолекулярними сполуками (ВМС), або полімерами, називають такі сполуки, відносна молекулярна маса яких становить від десятків тисяч до декількох мільйонів атомних одиниць маси. Тобто ВМС – це гігантські молекули, що складаються з великої кількості окремих характерних груп атомів, зв’язаних між собою ковалентними хімічними зв’язками.