СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ТВЕРДОЙ ЭМУЛЬСИИ И ТВЕРДАЯ ЭМУЛЬСИЯ
SOLID EMULSION AND ITS PRODUCTION METHOD

Область использования
Изобретение относится к масложировой промышленности и может использоваться при получении твердой эмульсии путем эмульгирования водной и жировой фаз.
Также изобретение может использоваться в медицинской, косметологической и других областях промышленности, в которых возможно использование свойств структурированной твердой эмульсии, которую получают соответственно заявляемому изобретению.
Известный уровень техники
Разработка, создание и дизайн новых пищевых продуктов, полуфабрикатов, компонентов и/или наполнителей требуют создания эмульсий, которые могут обеспечить стабильность при температурных параметрах технологического процесса, необходимую текстуру, консистенцию и длительность использования.
В основе технологии производства твердой эмульсии лежит процесс эмульгирования жиров в дисперсионной среде. При этом эмульсионные продукты являются агрегативно-неустойчивыми системами, склонными к расслоению и коалесценции. Это существенно мешает использовать их в технологическом процессе, затрудняет контроль их параметров, стабилизирование и хранение систем на основе эмульсий.
Поэтому актуальной является проблема получения эмульсионных продуктов с заданными свойствами и составом, консистенцией и текстурой, пищевой и биологической ценностью, калорийностью. Именно использование таких систем позволит существенно обогатить вкус, насыщенность и другие органолептические показатели продуктов.
Известен способ получения твердой эмульсии и твердая эмульсия путем эмульгирования водной и жировой фаз (патент RU №2395975, опубл. 20.04.2009 г.).
Недостатком известного способа является:
- невозможность получения твердой структурированной эмульсии;
- твердая эмульсия характеризуется низкими термостабильными свойствами;
- твердая эмульсия не сохраняет свою форму при воздействии на нее высоких температур (180…220°C);
- твердая эмульсия не может использоваться в последующем технологическом процессе;
- невозможно контролировать скорость структурообразования в твердой эмульсии.
Суть изобретения
Задачей заявляемого изобретения является получение твердой - структурированной эмульсии.
Также задачей заявляемого изобретения является получение твердой эмульсии с высокими органолептическими показателями.
Также задачей заявляемого изобретения является получение твердой эмульсии с термостабильными свойствами.
Также задачей заявляемого изобретения, является получение твердой эмульсии, которая имеет устойчивую агрегативную систему, не склонную к расслоению и коалесценции, и может быть эффективно использована в технологическом процессе.
Также задачей заявляемого изобретения является упрощение технологии производства и уменьшение затрат энергии при изготовлении твердой эмульсии.
Другие задачи и преимущества заявляемого изобретения будут рассмотрены ниже по мере изложения настоящего описания.
Так, в известном способе получения твердой эмульсии путем эмульгирования водной и жировой фаз, соответственно заявляемому изобретению, в качестве водной фазы используют раствор 0,5-3,0 мас.% альгината натрия, а в качестве жировой фазы используют дисперсию растительного масла с 2,0-7,5 мас.% солей кальция, а эмульгирование водной и жировой фаз осуществляют соответственно при следующем соотношении (90,0÷60,0):(10,0÷40,0) мас.%:мас.%.
Жировая фаза содержит одну или несколько добавок, например эмульгаторы, стабилизаторы, улучшители текстуры, загустители, пенообразователи, ингибиторы пенообразования, антиоксиданты, витамины, вкусоароматические добавки.
Водная фаза, содержит одну или более добавок, например, регуляторы кислотности, буферы, стабилизаторы, хелатообразователи, солюбилизаторы, сахара, подсластители, белки, регуляторы вкуса, вкусоароматические добавки, витамины, нутриенты, включая соли и минералы, красители.
Так, известна твердая эмульсия, полученная путем эмульгирования водной и жировой фаз, согласно заявляемому изобретению, водная фаза содержит 0,5-3,0 мас.% альгината натрия, а жировая фаза содержит дисперсию растительного масла с 2,0-7,5 мас.% солей кальция, при этом соотношение водной и жировой фаз соответственно составляет (90,2-63,0)÷(9,8-37,0) мас.%/мас.%.
Жировая фаза твердой эмульсии содержит одну или более добавок, например эмульгаторы, стабилизаторы, улучшители текстуры, загустители, пенообразователи, ингибиторы пенообразования, антиоксиданты, витамины, вкусоароматические добавки.
Водная фаза твердой эмульсии содержит одну или более добавок, например регуляторы кислотности, буферы, стабилизаторы, хелатообразователи, солюбилизаторы, сахара, подсластители, белки, регуляторы вкуса, вкусоароматические добавки, витамины, нутриенты, включая соли и минералы, красители.
По своей сути цель изобретения достигается следующим образом. На первом этапе готовят водную фазу - водный раствор 0,5-3,0 мас.% альгината натрия, при необходимости с вышеуказанными добавками.
Параллельно подготавливают жировую фазу, для этого в растительном масле диспергируют соли кальция, например хлорид кальция, лактат кальция, но преимущественно труднорастворимые, например сульфат кальция, с образованием жировой дисперсии солей кальция.
После этого в водную фазу при эмульгировании добавляется жировая фаза при соотношении (90,0÷60,0):(10,0÷40,0) мас.%: мас.%, в результате чего образуется жидкая эмульсия, которая переходит в твердую структурированную эмульсию благодаря химической реакции взаимодействия альгиновых молекул с кальцием.
Причем благодаря предложенному изобретению, соли кальция равномерно распределяются в водной фазе и это приводит к уменьшению скорости отбывания химической реакции взаимодействия между альгинатом натрия и солями кальция, поскольку они находятся в разных фазах и это дает возможность завершить все необходимые технологические операции, например структурирование (формообразование).
2+
Следует также отметить, что в результате фазовых превращений альгината натрия в дисперсионной среде образуется система «альгинат натрия - Са - масло растительное», которая отвечает требованиям органолептических показателей.
После образования жидкой эмульсии ее переносят в форму или оставляют без вмешательства до завершения структурообразования. В этих условиях ионы кальция без разрушения структуры твердой эмульсии переходят в дисперсионную среду - раствор альгината натрия, где вступают в реакцию взаимодействия, структурируя систему, образуя структурированную твердую эмульсию. Что также является преимуществом заявляемого изобретения.
Следует также дополнительно отметить, что такая структурированная твердая эмульсия может образоваться и внутри продукта, например в кондитерском изделии, что также является преимуществом предлагаемого изобретения.
Также следует отметить, что введение солей кальция в состояние дисперсии жировой фазы позволяет реализовать изобретение в промышленном масштабе, так как позволяет выполнять все технологические операции, поскольку соли кальция временно находятся в жировой фазе и в этих условиях не могут вступать в реакцию обмена с альгинатом натрия.
При прямом введении солей кальция в состав жидкой эмульсии формирования структурированной эмульсии невозможно, поскольку в зависимости от вида солей кальция жидкая эмульсия быстро и бесконтрольно структурируется. При таких условиях достичь реакции структурообразования невозможно и соответственно невозможно получить твердую структурированную эмульсию.
После образования твердой эмульсии ее оставляют в неподвижном состоянии на срок, необходимый для полного перехода солей кальция с жировой фазы в водную фазу, а текучее состояние жидкой эмульсии превращается в твердое.
Полученная твердая эмульсия может быть использована в виде: структурированных продуктов; полуфабрикатов; структурообразователя или стабилизатора системы; компонентов и/или наполнителей для других продуктов, например для фаршевых и кондитерских изделий.
Полученная твердая эмульсия имеет устойчивую агрегатную систему, не склонную к расслоению и коалесценции, и может быть эффективно использована в технологическом процессе.
За счет введения дополнительных рецептурных компонентов твердой эмульсии можно придать индивидуальные характеристики - цвет, вкус, состав.
Тип и свойства полученной твердой эмульсии зависят от состава и соотношения водной и жировой фаз, температуры эмульгирования и других факторов.
Более широко данное изобретение можно пояснить следующими примерами.
Пример 1.
В 9,8 г жировой фазы - масла подсолнечника - при диспергировании вносят 0,2 г соли кальция - хлорида кальция - с получением жировой фазы в состоянии суспензии, где содержание солей кальция составляет 2,0 мас.%. Параллельно в 89,5 г воды растворяют 0,5 г альгината натрия с получением водной фазы. В водную фазу при постоянном диспергировании вводят жировую фазу и эмульгируют до образования жидкой эмульсии, в которой соотношение масляная:водная фазы составляет 10,0:90,0 мас.%/мас.%. Эмульсии придают форму сосиски и выдерживают в неподвижном состоянии 3 минуты, за это время 0,2% хлорида кальция переходит в водную фазу, при этом соотношение водной и жировой фазы составляет 90,2:9,8 мас.%/мас.%. В системе жидкой эмульсии, консистенция которой приобретает выраженную упругую структуру, образуется твердая эмульсия в форме сосиски. Цель способа достигается.
Пример 2.
В 37,0 г жировой фазы - оливкового масла - диспергируют 3,0 г солей кальция - карбоната кальция - с образованием жировой фазы, где содержание солей кальция составляет 7,5 мас.%. Параллельно в 56,0 г воды растворяют 3,0 альгината натрия и 1,0 г D-глюконо-δ-лактона, который в воде гидролизируется до глюконовой кислоты без изменения pH среды, с получением водной фазы. В водную фазу при постоянном диспергировании вводят жировую фазу и эмульгируют до образования жидкой эмульсии, в которой соотношение жировая:водная фазы составляет 40,0:60,0 мас.%/мас.%. Жидкую эмульсию формируют в виде стейка и выдерживают в неподвижном состоянии 180 минут, за это время 3,0 мас.% карбоната кальция переходит в водную фазу, при этом соотношение водной и жировой фаз составляет 37,0:63,0 мас.%/мас.%. В системе, консистенция которой приобретает выраженную упругую структуру, образовывается твердая эмульсия в форме стейка. Цель способа достигается.
Пример 3.
В 28,5 г жировой фазы - кукурузного масла - при диспергировании вносят 1,5 г солей кальция - сульфата кальция - с получением жировой фазы в состоянии суспензии, где содержание солей кальция составляет 5,0 мас.%. Параллельно в 67,75 г воды растворяют 2,25 г альгината натрия с получением водной фазы. В водную фазу при постоянном диспергировании вводят жировую фазу и эмульгируют до образования жидкой эмульсии в которой соотношение жировая:водная фаза составляет 30,0:70,0 мас.%/мас.%. Жидкую эмульсию формируют в виде палочки и выдерживают в неподвижном состоянии 100 минут, за это время 1,5% сульфата кальция переходит в водную фазу, при этом соотношение водной и жировой фаз составляет 71,5:28,5 мас.%/мас.%. В системе, консистенция которой приобретает выраженную упругую структуру, образовывается твердая эмульсия в виде палочки. Цель способа достигается.
Пример 4.
То же, что и в примере 1, но отличается тем, что в 91,0 г воды растворяют 4,0 г альгината натрия, и в 4,5 г растительного масла диспергируют 0,5 г карбоната кальция. Соотношение жировой фазы к водной фазе составляет 60,0:40,0 соответственно. Смесь эмульгируют. Жидкую эмульсию выдерживают в неподвижном состоянии 1 минуту и соотношение фаз не меняется, соль кальция не до конца диффузирует в водную фазу, консистенция которой не приобретает упругую структуру и остается с текучей структурой. Цель способа не достигается.
Пример 5.
То же, что и в примере 2, но отличается тем, что в 36,25 г воды растворяют 3,75 г альгината натрия, и в 49,5 г растительного масла диспергируют 0,5 г карбоната кальция с образованием равномерной по объему дисперсии. Дисперсию кальцийсодержащей соли в воде эмульгируют в растворе альгината натрия с образованием жидкой эмульсии, в которой соотношение жировая:водная фаза составляет 60,0:40,0 мас.%/мас.%. Эмульсию выдерживают в неподвижном состоянии 181 минуту. За счет того что карбонат кальция не растворяется в водной фазе, соотношение фаз остается как 60,0:40,0 мас.%/мас.%, а эмульсия не приобретает твердой формы. За это время диспергирования в жировой фазе соль не диффузирует в водную фазу, консистенция которой не приобретает упругой структуры, образовывается слабая желеобразная система с частично не связанным растительным маслом. Цель способа не достигается.
В таблице №1 приведены органолептические показатели полученной твердой эмульсии по указанным примерам №1-5.
В таблице №2 приведены данные о зависимости термостабильности образцов от времени проведения термообработки при температуре 200…220°C и приведена скорость образования твердой эмульсии по вышеуказанным примерам №1-5.
Также следует указать, что использование данного способа может быть осуществлено при комнатной температуре без дополнительного нагрева или охлаждения, что также является преимуществом заявляемого изобретения.
Очевидно, что выше представлено несколько возможных вариантов осуществления заявляемого изобретения. Изобретение не ограничивается примерами, которые представлены выше.
Технический результат
Техническим результатом изобретения является получение твердой эмульсии, которая имеет стойкую агрегативную структуру, которая не подвержена расслоению и коалесценции, что может быть эффективно использовано в технологическом процессе.
Таблица 1
Показатели качества образцов по пятибалльной системе оценивания
№
Показатель качества
Образец по примеру №1
Образец по примеру №2
Образец по примеру №3
Образец по примеру №4
Образец по примеру №5
Балы оценивания
Органолептические показатели
1.
Внешний вид
5
5
5
2
3
2.
Цвет
5
5
5
3
3
3.
Запах
5
5
5
3
2
4.
Вкус
5
5
5
2
2
5.
Консистенция
5
5
5
2
2
Физико-химические показатели
6.
Модуль упругости Е<sub>упр</sub>, кПа
126,9
130,0
128,5
76,8
73,5
7.
Влагоудерживающая способность, % при нагрузке 10<sup>-3</sup> кг
98,9
79,4
89,7
48,4
46,7