Производство эмульгаторов для пищевой промышленности

Классификационные признаки и основные подклассы эмульгаторов представлены в приложении А.

Основные виды пищевых  эмульгаторов являются неионогенными, исключение составляет цвиттер-ионный лецитин. По своей природе они  относятся к производным одноатомных и многоатомных спиртов, моно- и дисахаридов, структурными компонентами которых являются остатки кислот различного строения.

Применяемые в пищевой  промышленности эмульгаторы представляют  собой многокомпонентные смеси. В зависимости от особенностей химической

Природы эмульгатора и специфики пищевой системы, куда он вводится, некоторые из эмульгаторов могут иметь смежные технологические функции стабилизаторов и антибиотиков.

Эмульгирующие свойства могут  проявлять и добавки других функциональных классов:

• краситель Е181 (танины пищевые);
• загустители Е404 (пропиленгликольальгинат), Е413 (трагакант), Е466 (производные целлюлозы с простой эфирной связью);
• подсластители Е420 9 (сорбит), Е 965 (мальтит), Е967 (ксилит);
• пеногаситель Е 900 (полидиметилсилоксан).

Максимальные уровни содержания эмульгаторов в пищевых продуктах  представлены в приложении Б.

Перечень эмульгаторов, разрешенных  к применению при производстве пищевых  продуктов в России, представлен  в приложении В.[3, 11]

1.2  Свойства эмульгаторов

Общим свойством, объединяющим эмульгаторы и отличающим их от других добавок, является поверхностная активность, характерная для органических молекул  дифильного строения с выраженными  гидрофильной и гидрофобными частями. Как видно, липофильная (гидрофобная) часть дифильных молекул имеет  одинаковую химическую природу и  сформирована ациллами высших жирных кислот. Основные структурные отличия  связаны с особенностями химического  строения гидрофильной (липофобной) части  молекул, которые отражаются в значениях  гидрофильно-липофильного баланса.

Основные технологические  функции эмульгаторов в пищевых  системах:

• диспергирование, в частности эмульгирование и пенообразование;
• солюбилизация;
• комплексообразование с крахмалом;
• взаимодействие с белками;
• изменение вязкости;
• модификация кристаллов;
• смачивание и смазывание.

1.2.1 Диспергирование,  в частности эмульгирование и  пенообразование

Все эмульгаторы – поверхностно-активные вещества, способны снижать поверхностную  энергию на границе фаз с образованием устойчивых дисперсных систем, состоящих  из внутренней дисперсной фазы и внешней  дисперсионной среды.

Благодаря дифильной природе  молекул все эмульгаторы проявляют  способность к образованию и  стабилизации эмульсионной системы, тип  которой зависит от ГЛБ: эмульгаторы  с низкими значениями ГЛБ стабилизируют  эмульсии вода-в-масле; эмульгаторы  с высокими значениями ГЛБ стабилизируют  эмульсии масло-в-воде. Для каждой конкретной системы требуется эмульгатор с  оптимальным ГЛБ, который подбирается  экспериментально. ГЛБ – ориентир при выборе подходящего эмульгатора.

Стабильность эмульсий зависит  от вязкости дисперсной среды, электрического заряда, адсорбции твердых частиц на поверхности эмульгируемой фазы,  образование моно- или мультимолекулярного  слоя на границе раздела при добавлении эмульгатора.

1.2.2 Солюбилизация

Солюбилизация – введение ПАВ в жидкие дисперсные системы  способствует образованию прозрачных растворов; используется в производстве жидких пищевых продуктов, содержащих красители и ароматизаторы.

1.2.3 Комплексообразование  с крахмалом

Эмульгаторы, содержащие ацилы  высших жирных кислот, способствуют образованию  комплексов с растворимой амилозной  фракцией крахмала. Такое взаимодействие замедляет очерствение хлеба  и хлебобулочных изделий, снижает клейкость продуктов, основанных на восстановлении влажности крахмала, снижает комковатость, улучшает консистенцию и однородность.

1.2.4 Взаимодействие  с белками

Эмульгаторы, имеющие ионную природу, вступают во взаимодействие с  белками, что способствует улучшению  структурных свойств продукта; образование  комплексов с пшеничным глютеном повышает эластичность белков, увеличивает  объем хлеба.

1.2.5 Изменение  вязкости

Добавление эмульгатора  в пищевые системы, содержащие кристаллы  сахара, диспергированные в жире способствует снижению вязкости. Эмульгатор адсорбируется  на поверхности частиц гидрофильной природы с образованием гидрофобных  оболочек, что приводит к повышению  сродства природы частиц дисперсной фазы к дисперсионной среде. Происходит изменение реологических свойств  продукта (это используется для обеспечения  текучести шоколада).

1.2.6 Модификация  кристаллов

Некоторые эмульгаторы в  сочетании с оптимизированными  условиями технологического процесса могут оказывать влияние на модификацию  полиморфной формы, размер и скорость роста кристаллов жира (в маргаринах, различных жировых смесях, шоколадной массе, арахисовом масле).

1.2.7 Смачивание  и смазка

Эмульгаторы являются эффективными смачивающими агентами. выбор добавки  зависит от типа смачивания и природы  смачиваемой поверхности (восковой, капиллярной, порошкообразной). Функция  эмульгатора при смачивании сводится к снижению межфазного натяжения  между жидкостью и поверхностью твердых частиц, что обеспечивает более быстрое и равномерное  распределение жидкости по поверхности  твердых частиц.

 

 

1.3 Основные группы  пищевых эмульгаторов

1.3.1 Моно- и диглицериды жирных кислот и их производные (Е471, Е472а – Е472g)

Эта группа эмульгаторов наиболее известна в общем потреблении  эмульгаторов. Она составляет 60%.  В эту группу входят: неполярные ацилглицерины (глицериды), получаемые в промышленности глицеролизом жиров  и масел, этерификацией глицерина  высокомолекулярными жирными кислотами; продукты этерификации глицеридов по первичной гидроксильной группе пищевыми низкомолекулярными кислотами (уксусной, молочной, винной, диацетилвинной, лимонной).

Известны типы моноглицеридов, которые в зависимости от исходного  жирового сырья и технологии получения  могут содержать от 40 до 60% фракции  моноэфира в смеси с диглицеридами 34-50%, триглицеридами 3,5-10%, с йодным числом от 1 до 100% йода, температурой плавления  от 40 до 70 ^оС.

При молекулярной дистилляции  продуктов глицеролиза получают дистиллированные моноглицериды содержащие не менее 90% моноэфира в α’и β кристаллических формах (наиболее активна с позиции функциональности α’-форма).

По своим технологическим  функциям глицериды являются эмульгаторами  и стабилизаторами пищевых систем. Их модификация с образованием различных  производных позволяет направленно  изменять ГЛБ молекул и поверхностную  активность молекул на границах раздела  фаз. существенные признаки этих добавок  связаны с образованием и стабилизацией  однородности систем из двух или более  несмешивающихся фаз, определяют основные области их применения в пищевых  продуктах.

Введение в структуру  глицеридных молекул (ацилов низкомолекулярных  кислот) обеспечивает формирование новой  технологической функции – комплексообразования.

 

 

1.3.2  Фосфолипиды (Е322, Е442)

К этой группе эмульгаторов относятся природные лецитины (Е322) и синтетические аммониевые фосфатиды.  Лецитины представляют собой смесь  фракций фосфатидов, полученную из животного и растительного сырья  физическими и ферментативными  методами. в этой смеси фракций  содержание веществ, нерастворимых  в ацетоне, собственно фосфолипидов, составляет не менее 56-60%. основными  фракциями коммерческих лецитинов  являются:

• фосфатидилхолины (собственно лецитины) – до25%;
• фосфатидилэтаноламины – до 25%;
• фосфатидилсерины – до 15%;
• фосфатидилинозиты – 5-10%;
• фосфатидовые (фосфатидные) кислоты – 5-10%.

Основными источниками лецитинов  растительного происхождения являются соя и реже подсолнечник, из которых  выделяют лецитины гидратацией масел, а животного происхождения –  яичный желток.

Особенности эмульгирующих  свойств фосфолипидов обусловлены  способностью образовывать и поддерживать в однородном состоянии прямые эмульсии (использование при производстве майонезов и различных соусов) и обратные эмульсии (использование  в производстве аналогов сливочного масла и маргарина различного жирнокислого состава). Другая отличительная  способность фосфолипидов – способность  образовывать липосомы (липидные везикулы (пузырьки)) – это частицы, образованные концентрическими замкнутыми липидными  бислоями с внутренним водным слоем, изолированным от внешней среды  и содержащим, в зависимости от назначения липосом, различные включения (пептиды или белки). Использование  липосомных систем в пищевых продуктах  связано с функциями: защиты дрожжевых  клеток от охлаждения в замороженных мучных полуфабрикатах; сохранения вкусовых веществ в хлебе и бисквитах  и влаги в мороженом; снижение точки замерзания продуктов, готовых  к употреблению.

Использование пищевых добавок  этой группы связано с их технологическими функциями эмульгаторов обладающих антиоксидантным эффектом. Антиоксидантное  действие фосфолипидов связано с  подавлением реакций автоокисления  непредельных органических соединений в составе липидов, прежде всего  ненасыщенных жирных кислот.

препараты фосфолипидов обладают высокой физиологической эффективностью: уменьшением уровня холестерина  в крови; улучшением функции печени и состояния центральной и  периферической нервной системы; торможением  процессов старения организма; нормализацией  иммунобиологической реактивности организма. таким образом, эти добавки  являются физиологически ценными компонентами пищи, суточная потребность в которых  составляет около 5г.

1.3.3 Эфиры полиглицерина (Е475)

Добавки этой группы представляют собой сложные эфиры жирных кислот с полиглицерином. Технология их получения  основана на полимеризации глицерина  с последующей этерификацией  пищевыми жирами или высшими жирными  кислотами (пальмитиновой, стеариновой, олеиновой). Эфиры полиглицерина  – ионогенные ПАВ – они могут  проявлять гидрофильные и липофильные  свойства со значениями ГЛБ от 5 до 13, что зависит от степени полимеризации  глицерина и от степени этерификации гидроксильных групп.

Критерии чистоты эфиров полиглицерина включают:

• общее содержание эфиров жирных кислот не менее 90%;
• содержание свободных жирных кислот не более 6%;

• общее содержание глицерина не менее 18%, полиглицерина не менее 60%;

• свободный глицерин и полиглицерины не более 7%.

1.3.4 Эфиры сахарозы (Е473)

Эфиры сахарозы представляют собой преимущественно моно-, ди-, три- эфиров сахарозы с природными высшими  жирными кислотами.

Получение этих добавок основано на реакции между сахарозой, метиловым  или этиловым эфирами пищевых  жирных кислот в среде органического  растворителя диметилсульфооксида  или диметилформамида. При этом остаточное содержание в пищевой добавке  диметилсульфооксида не должно превышать 2 мг/кг, а диметилформамида не должно превышать 1 мг/кг.

Добавки этой группы отличаются содержанием моноэфиров, являются неионогенными  эмульгаторами, характеризуются различной  гидрофильностью при неодинаковом содержании моноэфиров.  Спектр применения этих добавок очень широкий: от пищевых  эмульсий до структурированных систем. Эмульгирующие и влагоудерживающие  свойства эфиров сахарозы эффективны при производстве майонезов, соусов, диетических молочных продуктов, мороженого и т.д.

1.3.5 Эфиры сорбитана (Е491 – Е496)

Эфиры сорбитана представляют собой сложные эфиры шестиатомного  спирта сорбата в ангидроформе –  ангидросорбите с природными высшими  жирными кислотами (лауриновой, пальмитиновой, стеариновой, олеиновой). Сложные эфиры  ангидросорбита и жирных кислот называют сорбитанами, спанами, спенами.

Добавки этой группы являются липофильными неионогенными эмульгаторами, ГЛБ для сорбитанмоностеарат  лежит в интервале 3-6. Области  использования связаны с технологическими функциями эмульгаторов, стабилизаторов, пеногасителей.  Эфиры сорбитана  используются в производстве маргаринов (для модификации кристаллов жира), мучных кондитерских изделий, сухих  дрожжей, забеливателей для кофе.