Особенности технологии производства тонкодисперсных эмульсий

А.В.Борисенко, Ю.И.Алексеева, ЛЛ.Кокина
ООО «Скорпио-Аромат»

Анализируя рынок безалкогольных напитков, маркетологи ООО «Скорпио-Аромат» сделали вывод, что в настоящее время наибольший объем рынка по-прежнему занимают прозрачные безалкогольные напитки на ароматизаторах (в основном лимонадная группа). По сравнению с уровнем 1998 г. потребление натуральных соков несколько возросло, но все равно остается небольшим, что объясняется вескими экономическими и социальными причинами.

Поэтому в настоящее время перспективным направлением остается производство безалкогольных эмульсионных напитков и сокосодержащих эмульсионных напитков, занимающих промежуточное положение между 100%-ными натуральными соками и напитками на ароматизаторах. Производство эмульсий позволяет обогатить напиток натуральными нерастворимыми в водной фазе компонентами, жирорастворимыми витаминами, стабилизировать напиток, приготовленный с использованием концентрата сока. Кроме того, соотношение «цена/качество» таких напитков оптимально, что делает их доступными для широких слоев населения.

Разработку ароматических эмульсий ООО «Скорпио-Аромат» начало в 2000 г. и на сегодняшний день успешно сотрудничает с ведущими отраслевыми предприятиями.

В настоящей статье мы хотим рассказать об основных этапах технологического процесса производства эмульсий, обратив ваше внимание на простоту внесения жиро- и водорастворимых компонентов в напиток при использовании эмульсий.

Как известно, эмульсии представляют собой однородные по внешнему виду системы, одна часть которой в виде мельчайших частиц (дисперсная фаза ДФ) распределена в другой (дисперсионной среде ДС). Эмульсии подразделяются на два основных класса: масло-вода и вода-масло. Кроме того, по степени концентрации различают эмульсии высококонцентрированные, концентрированные и разбавленные.

Эмульсии агрегативно неустойчивы вследствие избытка свободной энергии на межфазной поверхности, что проявляется в самопроизвольной коалесценции отдельных капель жидкости друг с другом. В производстве это приводит к полному разрушению и разделению эмульсий на два разнородных слоя. Для повышения агрегативной устойчивости системы используют специальные эмульгаторы (Э) и стабилизаторы (С).

Поэтому первым этапом нашей работы был подбор оптимального соотношения эмульгатора, стабилизатора, а также специальных ингредиентов, позволяющих уравнять плотности фаз вода/масло. Используемые при этом компоненты отвечают определенным требованиям:

обладают пищевыми достоинствами и физиологически безвредны;

стабилизируют высокодисперсную эмульсию;

обеспечивают седиментационную, кинетическую и агрегативную устойчивости напитков (при использовании эмульсий в безалкогольном производстве).

В качестве ароматической составляющей (дисперсной фазы ДФ) использовали ароматизатор «Апельсин 1112», основным компонентом которого служит натуральное эфирное масло апельсина «Orange Oil Brasilian», производства Бразилии. Эмульгатором было выбрано высокомолекулярное соединение - производное Accacia Gum - «Emulgum RX 25631», производства Франции. В силу своего химического строения

«Emulgum» обладает не только эмульгирующими, но и стабилизирующими свойствами. Повысить устойчивость тонкодисперсных эмульсий можно благодаря увеличению вязкости дисперсионной среды (ДС). «Emulgum» легко растворяется в воде и образует коллоидный раствор, благодаря своей длинноцепочной структуре обволакивает частицы ДФ, укрепляет сольватные оболочки, повышает структурно-механический барьер.

В качестве ингредиента, способствующего выравниванию плотностей ДФ и ДС, использовали высокомолекулярное соединение (ВМС) -производное  Accacia  Gum «ResinogumlRX 29130», производства Франции. Дисперсионной средой служила дистиллированная вода.

Целью данного исследования было изучение взаимодействия ароматизатора со стабилизирующими агентами в водном растворе. Для этого нами была определена оптимальная концентрация эмульгатора «Emulgum», при которой образуется наиболее выгодная, с точки зрения стабильности, конформация макромолекулы. Эта величина соответствует 8,0 мае. %. При этом образующийся ассоциат из макромолекул «Emulgum» обеспечивает оптимальное значение гидро-фильно-липофильного баланса (ГЛБ) в системе.

Затем было установлено, что оптимальное количество ароматической составляющей (ароматизатор «Апельсин 1112»), при котором обеспечивается выраженный апельсиновый аромат и вкус натурального сока в готовом продукте, составляет 7,5 мае. % ароматизатора. Дальнейшее увеличение содержания эфирного масла приводит к расслаиванию гетерогенной системы и потому нецелесообразно.

Как указывал ось выше, для выравнивания плотностей ДФ и ДС нами было выбрано ВМС - «Resinogum». Определяя скорость седиментации (закон Стокса), установили необходимое количество вещества, требуемое для повышения стабильности системы - 5,0 мае. %.

На втором этапе работы определяли ту технологическую последовательность внесения компонентов, при которой наилучшим образом образовывается стабильная гомогенная коллоидная система. На рис. 2 представлена последовательность этапов производства тонкодисперсных концентрированных эмульсий.

В результате проведенных экспериментов было установлено, что только при соблюдении указанной последовательности и определенных условий технологического процесса, а также использовании высокоточного оборудования возможно получение тонкодисперсных эмульсий с размером частиц ДФ не более 1 мкм.

Из представленных данных следует, что эмульсия «Апельсин» обладает узким распределением частиц по размеру, среднее значение которого составляет: d = 990 нм (0,99 мкм).

Таким образом, на базе выбранной нами модельной системы «эфирное MaCTO-«Emulgum»-«Resinogum»-BOfla дистиллированная» с определенными концентрациями каждого компонента была установлена и отработана последовательность процесса производства эмульсий, определены параметры для каждой технологической стадии.

Применение эмульсий в производстве безалкогольных напитков также имеет ряд преимуществ: сокращает продолжительность купажирования, так как нет необходимости добавлять замутнитель и подбирать краситель (при использовании окрашенной эмульсии). Кроме того, использование ароматических эмульсий в напитках позволяет решить проблему стабилизации аромата и вкуса, ибо в данном случае эмульгатор играет роль адсорбента ароматической части, обеспечивая продукту тонкий и мягкий аромат. Использование водных эмульсий имеет большое значение при производстве напитков на подсластителях, так как часто эти напитки имеют пустой, несбалансированный вкус вследствие отсутствия компонента, «удерживающего аромат», роль которого в напитках на сахаре выполняет сахар. В случае использования эмульсий ароматический компонент входит в состав самой эмульсии и хорошо «закреплен» на эмульгаторе. Невыраженность в аромате и пустота во вкусе при этом исключаются. Использование эмульсий для выпуска таких напитков, как «Ананас», «Апельсин», «Лимон», «Тропик», «Грейпфрут», «Дыня» придает «натуральность» готовому продукту, как во вкусе, так и визуально.

В заключение хотелось бы отметить, что производство тонкодисперсных концентрированных эмульсий открывает новые возможности практически для всех отраслей пищевой промышленности в плане создания новых видов продуктов, расширения ассортимента, улучшения потребительских свойств готовой продукции.

В следующих статьях мы познакомим специалистов пищевых предприятий с производством и преимуществами использования ароматических эмульсий в производстве молочной продукции, мороженого и кондитерских изделий.