Chất nhũ hóa là gì? Ứng dụng của chất nhũ hóa trong công nghiệp chế biến thực phẩm

Chất nhũ hóa thường được sử dụng rộng rãi trong ngành công nghiệp thực phẩm. Nó là một trong những thành phần quan trọng để sản xuất nước giải khát, bánh kẹo, bơ, maragine, sữa, kem. Việc hiểu rõ cấu trúc, tính chất vật lý, hóa học cũng như cách sử dụng của chất nhũ hóa rất quan trọng trong việc phát triển các sản phẩm thực phẩm.

Chất nhũ hóa là gì?

Chất nhũ hóa là chất làm giảm sức căng bề mặt của các pha trong hệ nhũ tương nhằm duy trì sự ổn định cấu trúc của hệ.

Hệ nhũ tương là một hệ phân tán cao của ít nhất hai pha chất lỏng mà không hòa tan lẫn vào nhau được. Một trong hai pha tồn tại như những giọt lơ lửng riêng biệt lơ lửng trong pha thứ hai và có một lớp ranh giới giữa hai pha.

Bản chất hệ nhũ tương

Chất nhũ hóa phần lớn là ester của các axit béo và rượu. Chúng không tan trong nước lạnh nhưng phân tán trong nước nóng, tan trong ethanol, cloroform và benzen.

Cấu tạo, phân loại chất nhũ hóa

1. Cấu tạo

Một hệ nhũ hóa (nhũ tương) gồm hai pha: Pha phân tán và pha liên tục

Các pha này có thể là tồn tại ở dạng rắn, lỏng hoặc khí.

Chất nhũ hóa được hình thành bởi sự gia tăng bề mặt liên pha kết hợp với năng lượng tự do tăng theo. Sức căng bề mặt liên pha càng lớn thì nhũ tương càng khó tạo thành và ngược lại.

2. Phân loại

2.1. Theo kích thước hạt phân tán

+ Hệ phân tán phân tử ( d < 10^-7 cm): Hệ đồng thể, bền, không xảy ra hiện tương sa lắng các hạt.

+ Hệ phân tán keo ( 10^-7 < d < 10^-4 cm): Hệ siêu dị thể, không bền, các hạt phân tử có thể tập hợp lại và lắng xuống. Chúng chủ yếu tồn tại trong hệ keo silic, khói,…

+ Hệ phân tán thô ( d > 10^-4 cm): Hệ siêu vi dị thể, không bền, các hạt phân tán dễ bị sa lắng. Ví dụ điển hình là các giọt dầu trong nước.

2.2. Theo trạng thái tập hợp pha của hệ

+ Hệ dầu trong nước: Các giọt dầu phân tán trong pha liên tục là nước như Mayonnaises, kem sữa,…

+ Hệ nước trong dầu: Các giọt nước phân tán trong pha liên tục là dầu như bơ, sốt dùng với salat,…

+ Hệ nước trong dầu trong nước: Các giọt dầu phân tán trong pha liên tục là nước mà các giọt phân tán chứa nước.

a) Hệ dầu trong nước b) Hệ nước trong dầu

2.3. Theo cường độ tương tác giữa pha phân tán và môi trường của hệ

+ Hệ ưa lưu: Các hạt phân tán có tác động qua lại mạnh với môi trường phân tán. Sau khi bị tách ra khỏi dung môi, các hạt phân tán có thể tiếp tục phân tán nếu để chúng tiếp xúc với dung môi. Các chất có hệ này như keo gelatin, gum arabic,…

+ Hệ ghét lưu : Sau khi bị tách khỏi dung môi, các hạt phân tán bị kết tủa, không phân tán trở lại được. Một số chất thuộc hệ này là keo bạc sunfua, bạc iotdua,…

Ứng dụng chất nhũ hóa trong công nghiệp thực phẩm

Sản phẩm từ ngũ cốc

Đối với các bột hạt ngũ cốc, các chất nhũ hóa được sử dụng là lexithin.

Các tính chất của lexithin:

- Làm tăng khả năng tạo các sản phẩm khác nhau của bột, giảm lượng shortening, tăng khả năng hấp thụ nước.

- Tăng khả năng hoạt động của máy móc, giảm thời gian trộn

- Tăng khả năng giữ khí khi cho nấm men ít

- Tăng kích thước bề mặt, tăng cấu trúc vật lý, khối lượng bánh, khả năng cắt mỏng

- Tăng khả năng bảo quản

Các loại hạt, ngũ cốc

Sữa ( sữa tiệt trùng, sữa chua,…)

- Sữa vừa là một hệ nhũ tương phức tạp, vừa là một dung dịch keo. Chất nhũ hóa được sử dụng phổ biến trong sản xuất sữa chủ yếu là monoglycerid và diglycerid của axit béo và rượu. Chúng tạo thành một lớp phim membrane mỏng bao quanh các giọt béo trong sữa giúp gia tăng và duy trì sự ổn định bề mặt tiếp xúc của các giọt này trong quá trình đồng hóa sữa.

- Sử dụng chất nhũ hóa sẽ sẽ giúp

+ Tăng cường sự ổn định của hệ nhũ tương, tránh tình trạng phân tách lớp giúp cải thiện giá trị cảm quan

+ Tăng cường cấu trúc của sản phẩm, sự ổn định hệ kem

+ Chất nhũ hóa cũng giúp cải thiện chất lượng, hạn sử dụng cho các loại sữa tươi tiệt trùng, thanh trùng... đảm bảo cho chất lượng sản phẩm không thay đổi trong thời gian bảo quản và sử dụng.

Sữa tiệt trùng

Pho mát

Chất nhũ hóa được bổ sung vào để giúp cho sản phẩm có được một kết cấu mịn, làm giảm tốc độ tăng trưởng vi sinh vật và lượng muối nhũ hóa cần thiết để pho mát được tạo ra có chất lượng cao.

Để chống lại các hoạt động vi sinh và tránh mất nước, các pho mát được phủ một lớp sáp, lớp phủ nhựa.

Pho mát

Kem /Cream

Kem là một hệ keo phức tạp với thành phần gồm có 17% là chất béo sữa, 13- 17% đường, 8-11% đường lactose, protein hoặc muối khoáng, giúp cho sự phân tán của kem được tốt hơn, cải thiện được độ trắng mịn của sản phẩm.

Chất nhũ hóa được sử dụng chính là monoglycerid, diglycerid của axit béo, este polyoxyetylen sorbitan, este của axit tartaric mono.

Nó có thể liên kết cạnh tranh với bề mặt protein sữa ở cả hai hệ nhũ tương béo và khí trong nước đồng thời làm mất ổn định hệ nhũ tương béo một phần nào đó giúp làm giảm thời gian đóng băng, cải thiện độ nổi (xốp) và ổn định các tế bào khí của kem.

Kem tươi

Socola

Chất nhũ hóa thường được sử dụng là lexithin với mục đích tạo cấu trúc và chống lại hiện tượng nở hoa trên bề mặt. Hàm lương lexithin giới hạn trong khoảng từ 0.3- 0.5%.

Socola

Các món tráng miệng

Chất nhũ hóa thường được sử dụng là ester của propane-1,2-diol ester của axit béo.

- Món tráng miệng tạo nổi bằng bọt khí (bánh mousse,…): Được sử dụng để kết hợp các bong bóng khí và cung cấp cho sản phẩm một cấu trúc chắc chắn, ổn định cao mà không bị sụp đổ.

Bánh kem

- Món tráng miệng không có đánh nổi bằng bọt khí (bánh custard,...) gums và tinh bột: Chất nhũ hóa giúp gia tăng sự kết dính, tạo gel và tạo cam giác ngon miệng khi ăn.

Bột bánh bông kem

Chất nhũ hóa thường là hệ nhũ được sấy phun khô, thường dựa trên chất béo thực vật cứng với protein giúp cải thiện độ cứng, kết hợp các bong bóng khí giúp bánh nở bông và làm cho sản phẩm dễ tan trong miệng khi ăn hơn.

Bột bánh bông lan