Применение эмульгаторов

Эмульгаторы – это амфифильные вещества, которые одновременно обладают гидрофильными и липофильными свойствами. Такое двойное сродство приводит к расположению эмульгаторов на поверхности раздела между двумя обычно несмешивающимися средами с образованием связи между ними, т.е. к эмульгированию. Наряду с образованием эмульсий поверхностно-активные вещества выполняют в пищевых продуктах ряд функций не всегда связанных с эмульгированием:
эмульгатор – способствует диспергировнию масла и воды с образованием однородной эмульсии типа «вода-в-масле» или «масло-в-воде»;
стабилизатор эмульсии – повышает стабильность эмульсии во взбитых кремах;
замедлитель черствения – увеличивает срок хранения выпеченных изделий за счет образования комплексов с молекулами крахмала;
пенообразователь – обеспечивает формирование воздушных пор в процессе аэрирования жидкого взбитого теста, кремов и т.д.;
пеногаситель – стабилизирует пищевые продукты или помогает разрушать нежелательные эмульсии;
диспергирующее вещество – снижает межфазное натяжение, тем самым облегчая диспергирование твердого вещества, жидкости и газа;
барьер по отношению к воде – эмульгирует влагу, предотвращая ее потери во время хранения;
барьер по отношению к кислороду – защищает недостаточно стойкие ингредиенты от окисления;
вещество, уменьшающее липкость или клейкость – действует в качестве смазывающего вещества, снижая прилипание пищевого продукта к зубам, упаковке или режущему оборудованию;
агломерирующий агент – регулирует процесс соединения и укрупнения частиц жира в жидкости;
улучшитель вкуса – эмульгирует жировую фазу, улучшая органолептические характеристики.

В пищевых продуктах чаще всего применяют эмульгаторы следующих типов:
-моно- и диглицериды (Е471);
-эфиры пропиленгликоля (Е477);
-сорбитаны (Е491-Е496);
-полиоксиэтилен-сорбитаны (Е432-Е436);
-эфиры полиглицерина (Е475);
-лактилаты (Е481, Е482);
-лецитин (Е322).

Каждый из этих эмульгаторов имеет функциональные особенности, которые определяют продукт, в котором они будут использоваться.

В рецептуру бисквита добавляют эмульгатор, для того чтобы вместо яичных белков он играл основную роль в стабилизации воздушных пузырьков. Наиболее распространенным эмульгатором, используемым в изготовлении бисквитов, является глицеролмоностеарат (GMS – один из наиболее распространенных моноглицеридов Е471), хотя также используются эфиры полиглицерина (обычно эфиры полиглицерина и жирных кислот Е475). В обоих случаях эмульгатор может рассматриваться как молекула, имеющая гидрофобную голову и гидрофильный хвост. Таким образом, когда эмульгатор используется в жидком тесте, гидрофобная голова его молекул выстраивается на границе раздела жидкой и воздушной фаз, а гидрофильный хвост располагается в жидкой фазе. Это придается стабильность воздушным пузырькам, включенным в тесто в ходе замеса.

Чтобы преодолеть проблему закала при использовании твердого или жидкого жира, необходимо добавить эмульгатор. Образование закала уменьшается при низкой дозировке GMS и полностью прекращается при постепенном повышении его содержания.

Размер пузырьков газа и, следовательно, структура ячеек бисквита непосредственно связаны с содержанием эмульгатора. При изучении влияния GMSбыло установлено, что минимальный размер пузырьков газа, и, следовательно, самая мелкопористая структура были получены при содержании эмульгатора приблизительно 0,6 % от массы теста. Повышение дозировки GMS не оказывало влияния на размер пузырьков газа, но при содержании 1,5% от массы теста изделие было неприемлемым, с рыхлой коркой, большим количеством поверхностных пузырей и очень закрытой пористой структурой. Это можно интерпретировать как избыточную стабилизацию теста – GMSобразует настолько толстый слой вокруг газовых пузырьков, что они не могут разорваться (т.е. структурно пена не превращается в губку) в нужный момент в ходе выпечки.

Объем газа, который может быть введен в тесто, также связан с содержанием использованного эмульгатора. Чем больше эмульгатора, тем больше объем воздуха, который может быть включен в тесто, и, соответственно, тем ниже относительная плотность теста, которая может быть достигнута. Это, в свою очередь, приводит к большему объему продукта при условии, что эмульгатора достаточно, чтобы гарантировать стабильность пузырьков в ходе выпечки.

Чтобы обеспечить эффективность эмульгатора как стабилизатора пузырьков, важно использовать его в наиболее подходящей форме (твердой, пластичной, мягкой).

В процессе дальнейшей обработки теста пузырьки будут только исчезать, а добавить в систему новые пузырьки уже невозможно.

В кексах добавление эмульгатора обеспечивает большее аэрирование жидкого теста и стабилизацию пузырьков в тесте, их небольшой размер и равномерное распределение.

Добавление ПАВ повышает вязкость взбитого жидкого теста при замесе. Возможно, это происходит вследствие попадания в тесто дополнительного количества воздуха. Повышенный уровень вязкости поддерживается во взбитом жидком тесте на протяжении всего периода нагрева.

Эмульгаторы в хлебобулочных изделиях образуют комплексы с крахмалом, которые замедляют процесс ретроградации, т.е. снижается скорость черствения хлеба. Чаще всего в этом качестве выступают моноглицериды, включаемые в состав в количестве 0,5% от массы муки.

Эмульгаторы широко применяются для замены жира в тесте для хлеба, поскольку они могут использоваться в меньших количествах. Упрощенно их можно рассматривать как специальные жиры с высокой точкой плавления. Их роль в стабилизации газовых пузырьков в тесте подобно роли жиров. Однако их кривая плавления не похожа на кривую плавления жиров, поскольку они остаются твердыми при значительно более высоких температурах теста, обычно до 60 °С.

Другие поверностно-активные вещества играют роль улучшителей теста; благодаря им тесто выдерживает механическое воздействие при прохождении по производственной линии хлебопекарного предприятия. В качестве примеров подобных улучшителей можно назвать стеароиллактат натрия, этоксилированные моноглицериды, сложные диацетиловые эфиры винной кислоты моно- и диглицеридов. Эти эмульгаторы укрепляют клейковину и тем самым предотвращают разрушение стенок пор, в которых удерживаются газы, полученные в результате брожения.

Многие пищевые продукты в процессе изготовления имеют вид эмульсий и насыщаются воздухом до образования пены. Эмульгаторы облегчают аэрирование, обеспечивают более быстрое взбивание, однородную структуру пор, больший объем выпеченных изделий и других аэрированных продуктов, таких как кремы, начинки.

Эмульгаторы способны модифицировать форму образующихся кристаллов, могут замедлить возвращения кристаллов к исходной форме. Они предотвращают жировое поседение шоколада.

Таблица 1 – Функциональные свойства эмульгаторов

Наименование эмульгатора Стабилиза-ция эмульсии Образова-ние комплексов с крахмалом Улучше-ние теста Модификация кристало-образования Аэрирова-ние
Моно- и диглицериды
-твердые (насыщенные)
-мягкие (ненасыщенные)
2

2

1

3

4

4

3

3

1

2

Эфиры пропиленгликоля
-моно- и диэфиры пропиленгликоля
-моно- и диэфиры пропиленгликоля и моно- и диглицериды
5

3

2

1

5

4

1

1

1

1

Эфиры сорбитана
сорбитанмоностеарат
-сорбитантристеарат
3
3
5
5
5
5
1
1
3
5
Полиоксиэтилен-сорбитаны:
-полисорбат 60
-полисорбат 65
-полисорбат 80
3
3
2
2
3
3
1
3
3
3
3
2
1
2
2
Эфиры полиглицерина
триглицерин моно-шортенинг
-моностеарат триглицерина
-дистеарат гексаглицерина
2

3

1

3

3

3

3

3

3

3

3

1

1

1

2

Лактилированные эфиры
-лактилированные моно- и диглицериды
-стеароил-лактилаты
2

1

4

2

5

1

1

5

1

2

Лецитин
-стандартный жидкий
3 3 3 1 4

 

Примечание. Шкала оценки функциональных свойств эмульгатора: 1 — отличное, 2 — хорошее, 3 — слабое, 4 — плохое, 5 — отсутствует.

Для взбитых растительных сливок очень важным является выбор оптимальной эмульгирующей системы для взбитых сливок, поскольку от этого выбора зависят степень взбитости, плотность и густота пены, стабильность смеси конечного продукта, а также его консистенция и текстура. Концентрация эмульгаторов может составлять от 0,4 до 1,0% от общей массы продукта в зависимости от выбранной смеси эмульгаторов. Мягкие моно- и диглицериды (Е471) в сочетании с эфирами глицеридов и молочной кислоты (Е472b) или эфирами пропиленгликоля (Е477) обычно вносят в сухие и жидкие сливки. При производстве взбитых сливок продолжительность взбивания, как правило, может быть сокращена при включении в рецептуру более мягких моноглицеридов или же полисорбатов; однако повышенное содержание эмульгаторов обычно приводит к повышению вязкости готовых взбитых сливок. Полисорбаты или твердые моно- и диглицериды используют при изготовлении сливок, для которых требуется сохранение стабильности в цикле замораживание-размораживание. Внесение твердых моно- и диглицеридов, как правило, способствует снижению плотности взбитых сливок и увеличению длительности взбивания.

Для подбора подходящей системы эмульгаторов или эмульгатора разработчик должен учитывать направление использования, способ подготовки, тип эмульсии, влияние других ингредиентов, экономические критерии и другие факторы, относящиеся к готовому пищевому продукту.