22.1 Класифікація емульсій

Емульсії – дисперсні системи, що складаються з взаємно нерозчинних рідин, одна з яких знаходиться у вигляді краплинок певного розміру. До емульсій відносять низку харчових продуктів, таких як молочні вироби, бульйони, майонез тощо.

Рідини, що утворюють емульсію повинні відрізнятися за своєю полярністю. Залежно від природи рідин емульсії бувають двох типів:

– емульсії типу М/В ("масло у воді"), в яких дисперсна фаза – неполярна рідина (олія, гас тощо), а середовище – вода або інші полярні рідини.

– емульсії типу В/М ("вода в маслі"), в яких дисперсна фаза – крапельки полярної рідини, що розподілені в неполярному середовищі.

Залежно від вмісту дисперсної фази емульсії поділяються на розбавленні (1 %), концентровані (1%74%) і желатиновані (74%), де  – об’ємна частка дисперсної фази.

Желатиновані емульсії мають комірчасту структуру. Краплі таких емульсій деформуються і перетворюються на неправильні багатогранники, оточені тонкими плівками рідини, які виконують роль дисперсійного середовища (рис. 22.1). Желатиновані емульсії, такі як вершкове масло, здатні зберігати свою форму.

Рисунок 22.1 – Схема желатинованої емульсії

22.2 Методи визначення типу емульсій

Емульсії В/М і М/В кардинально відрізняються за своїми властивостями, але візуально визначити тип емульсії дуже важко. Існує декілька дослідних методів визначення типу емульсій. Кондуктометричний метод ґрунтується на вимірюванні електропровідності емульсії. Емульсія типу М/В проводить електричний струм, емульсія В/М – ні. Флуоресцентний метод ґрунтується на визначенні кольору емульсій під час їх опромінювання ультрафіолетовим світлом: емульсія В/М змінює своє забарвлення, емульсія М/В – не флуоресціює. Мікроскопічний метод ґрунтується на розчинності барвників у полярних і неполярних розчинниках. При застосуванні цього методу до емульсії додають барвник і в мікроскопі спостерігають розподіл кольору в об’ємі емульсії. Середовище емульсій М/В забарвлюється гідрофільними барвникамиї; в емульсіях В/М середовище забарвлюється гідрофобними барвниками. Метод змочування поверхні – ґрунтується на спостереженні процесів розтікання крапель емульсій типу В/М на поверхні парафіну або спостереженні розтікання крапель емульсії М/В на гідрофільній поверхні.

22.3 Емульгатори

Емульсії добувають звичайно механічним, ультразвуковим або електричним диспергуванням, яке в цих випадках називають емульгуванням. У кулінарній практиці рідини, що емульгують інтенсивно струшують, або перемішують в міксерах. При цьому утворюються полідисперсні емульсії, які відрізняються відносно великими і різними за розміром часточками дисперсної фази. Такі емульсії розшаровуються під час зберігання. Зменшення і вирівнювання розмірів крапель емульсій називають гомогенізацією. Гомогенізацію проводять шляхом продавлення емульсії під значним тиском через регульовані зазори. Останнім часом застосовують ультразвукові струминні генератори або ротаційно-пульсаційні гомогенізатори. Гомогенізація суттєво підвищує стабільність емульсій.

Для одержання емульсії недостатньо тільки змішати рідини, бо через деякий час крапельки дисперсної фази починають зливатися між собою, і система розшарується на дві окремі рідини з мінімальною поверхнею поділу. Щоб запобігти зливанню крапельок під час одержання емульсій в систему додають емульгатори – речовини, які адсорбуючись на поверхні крапель стабілізують емульсію.Механізм дії емульгаторів полягає в зменшенні поверхневого натягу і утворенні міцних адсорбційних плівок на поверхні крапель емульсії, які перешкоджають їх зливанню.

На практиці застосовуються емульгатори трьох типів: ПАР, ВМС і порошки, розміри часточок яких значно менші за розмір крапель емульсії.

Досвід показує, що найбільш ефективними стабілізаторами емульсій є ПАР, у радикалах яких міститься 10...18 атомів Карбону. Для одержання стабільної емульсії емульгатор має бути подібний до тієї рідини, яка утворює дисперсійне середовище. Якщо ПАР краще розчиняється у воді, ніж у маслі, то утворюється пряма емульсія М/В, якщо розчинність ПАР краща в маслі, то утворюється зворотна емульсії – В/М. На практиці для одержання емульсії типу М/В масляну фазу порціями додають до водного розчину емульгатора і безперервно помішують; для одержання емульсії В/М невеличкі порції води поступово додають в масляний розчин емульгатору.

При оптимальних значеннях ГЛБ, молекули ПАР-емульгаторів розташовуються на поверхні крапель, де орієнтуються гідрофільними групами до полярної рідини, а вуглеводневим радикалом – до неполярної (рис.22.2). Значення ГЛБ емульгаторів повинні знаходитись в інтервалі 3...6 (для емульсій типу В/М) і 8...13 (для емульсій типу М/В). Якщо ПАР більш гідрофільні, їх молекули переходять у водну фазу, а молекули ПАР з довгими радикалами, в яких переважають ліпофільні властивості, втягуються до об’єму масла.

У харчовій промисловості з емульгаторів для емульсій типу В/М застосовують холестерин, стеарат сахарози, оксиетиловані естери, для емульсій типу М/В – білки (альбумін, казеїн тощо).

Рисунок 22.2 – Стабілізація Рисунок 22.3 – Емульсія М/В, стабілі-

емульсій типу М/В і В/М зована гідрофільним порошком – а і

молекулами ПАР емульсія В/М, не стабілізована ним – δ

Як емульгатори застосовують також високодисперсні порошки. Якщо порошок добре змочується рідиною, яка утворила дисперсійне середовище, то порошинки перебувають на зовнішньому боці краплинок емульсії, утворюючи на них суцільні захисні оболонки (рис. 22.3 а). Гідрофільні емульгатори (борошно, крейда, глина) стабілізують емульсії типу М/В, тоді як гідрофобний порошок вугілля стабілізує емульсії типу В/М.