Лабораторна робота № 5. Роль емульгаторів, піноутворювачів та стабілізаторів у виробництві продуктів харчування.
Мета роботи:.
Завдання 1:.
Завдання 2:.
Завдання 3:
Дисперсні системи. Їх класифікація.
Дисперсна система складається з двох або більшої кількості фаз. Одна із них – внутрішня, або дисперсна, має подрібнений стан, друга – зовнішній, або дисперсійних середовищ, оточуючи часточку першої і є середовищем розподілу для часточок дисперсної фази. Дисперсна фаза і дисперсне середовище неоднорідної системи можуть перебувати у будь-якому агрегатному стані: твердому рідкому і газоподібному.
Основними властивостями неоднорідних систем є гетерогенність та дисперсність. Гетерогенність – це ознака, яка вказує на наявність міжфазної поверхні. Дисперсність визначається розміром та геометрією часточок дисперсної фази, які можуть мати сферичну, прямокутну або неправильну форму. Подрібненість дисперсної фази характеризується розмірами її часточок, дисперсністю та питомою поверхнею розділу фаз.
Найзагальніша класифікація дисперсних систем базується на різниці агрегатного стану дисперсної фази і дисперсійного середовища. Сполучення трьох агрегатних станів дозволяє виділити 9 дисперсних систем, які умовно позначають дробом. чисельник якого вказує на агрегатний стан фази, а знаменник – на стан дисперсійного середовища.
Дисперсійне середовище |
Дисперсійна фаза |
Умовне позна-чення систем |
Назва систем та приклади |
Тверде |
Тверда |
Т/Т |
Мінеральні сплави, композиції матеріалів. |
Рідка |
Р/Т |
Капілярні системи: рідина у пористих тілах або сорбентах |
|
Газоподібна |
Г/Т |
Сорбенти та каталізатори в газах. |
|
Рідке |
Тверде |
Т/Р |
Суспензії та золі: промислові суспензії, каламуті, пасти тощо |
Рідке |
Р/Р |
Емульсії: нафта, креми, молоко. |
|
Газоподібне |
Г/Р |
Газові емульсії та піни. |
|
Газоподібне |
Тверде |
Т/Г |
Аерозолі, порошки |
Рідке |
Р/Г |
Аерозолі (туман). |
|
Газоподібне |
Г/Г |
Колоїдна система на утворюється |
Існує також класифікація за розмірами часточок дисперсної фази.
За цією класифікацією всі системи поділяються на: грубо дисперсні (суспензії, емульсії, піни) розмір часточок дисперсної фази більший за 10-4 см; середньо дисперсні (дими, пористі тіла); δ=10-4...10-5 см; високодисперсні (колоїдні) розмір δ=10-5 до 10-2 см.
2. Емульсії та піни. Загальна характеристика, методи одержання.
У харчовій промисловості велику роль відіграють піни та емульсії, тобто системи типу Г/Т, Г/Р та Р/Р.
Емульсії та піни – дисперсні системи, які складаються відповідно з газу чи рідини, які дисперговані у рідині. Процес руйнування дисперсних систем у пінах та емульсіях характеризується злипанням часточок (агломерацією, коагуляцією).
Харчові емульсії та піни ліофобні (тобто нестійкі з великою поверхневою енергією) системи, які одержують диспергаційним або конденсаційним методом.
Диспергаційний метод – механічне струшування, вібраційне оброблення (перемішування, гомогенізація).
Конденсаційний метод ґрунтується на ефекті пересичення розчину речовини (газу) за перепаду тиску (газовані напої, збиті вершки у балончику).
Чинники стабільності емульсій та пін.
Стійкість емульсій та пін поділяють на стійкість до осадження або спливання дисперсної фази, та стійкість до коагуляції її часточок.
Чинники стійкості дисперсних систем.
Термодинамічні.
1. Електостатичний чинник, що обумовлюється виникненням подвійного електричного шару на поверхні розподілу фаз за рахунок дії електролітів.
2. Адсорбційно-сольватний чинник, що зменшує поверхневий натяг під час взаємодії часточок дисперсної фази з дисперсійним середовищем за рахунок адсорбцій та сольвації.
3. Ентропійний чинник виникає завдяки тепловому руху, за якого дисперсна фаза прагне рівномірно розподілитись по об’ємі систем.
Кінетичні.
Структурно-механічний чинник, зумовлений виникненням на поверхні розподілі фаз плівок, що мають пружність і механічну міцність.
Гідродинамічний, який зумовлений різною в’язкістю зміщуваних фаз.
Але під час стабілізації системи головну роль не відіграє жоден чинник. Має місце суперний ефект, що надає стійкості системі.
Емульсії, класифікація та властивості. Харчові емульсії.
Емульсії неполярної рідини у полярній називаються емульсіями І роду або прямими типу м/в. Приклад: жовток, майонез, молоко, вершки, соуси.
Емульсії полярної рідини у неполярній є емульсіями ІІ роду або зворотними типу в/м масло, маргарин.
Найчастіше харчові емульсії одержують шляхом механічного диспергування.
Але перед технологом може стояти питання не тільки створення емульсій але і її руйнування.
Емульсії прямого типу руйнується за коагуляції електролітами з полівалентними іонами. Внаслідок їх взаємодії з іоноген ними групами ПАР утворюються нерозчинні сполуки.
Емульсії, стабілізовані неіногенними емульгаторами руйнуються важче, тому їх можна димульгувати лише шляхом нагрівання, центрифугування, фільтрування тощо.
Піни. Властивості. Збиті харчові продукти.
Піни – концентровані дисперсні системи типу Г/Р, які отримують диспергаційним і конденсаційним методом.
Диспергаційний – барботаж газу через рідину, або механічне перемішування.
Конденсаційний – зміна тиску.
За часом життя піни бувають:
короткоживучі (піни газованих напоїв, коктейлі тощо);
довго живучі (збиті вершки, морозиво, креми);
безсмертноіснуючі (хлібна м’якушка, зефір, бісквіти тощо).
За структурою піни бувають:
емульсійного типу (бульбашки кулястої форми, розділені товстими шарами рідини);
комірчасті (розділені тонким прошарками рідиниі мають геліедричну форму).
Властивості структури пін:
здатність розчину до ціноутворення – це кількість піни, яка утворюється з постійного об’єму розчину за однакових умов;
кратність піни – відношення об’єму піни до об’єму розчину, з якого вона зроблена.
стабільність піни – здатність зберігати стабільним об’єм;
дисперсність – виражається середнім розміром бульбашок.
Згідно з Міжнародною класифікацією розрізняють три основні види збитих харчових продуктів.
Солодощі – м’яка карамель, пористий шоколад, цукрова глазур.
Кондитерські вироби – бісквіти, пісочні маси, кекси, креми, печиво.
Молочні продукти – збиті вершки, десерти, морозиво.