Пищевые добавки

Стабилизаторы и пенообразователи

Стабилизаторы

К группе пищевых стабилизаторов (функциональный класс 21) относятся вещества, главной технологической функцией которых являются стабилизация гомогенной пищевой системы, образованной из двух или более несмешивающихся веществ, или улучшение степени гомогенизации этой системы.

Принцип действия стабилизаторов в пищевых системах аналогичен действию эмульгаторов, от которых они отличаются пониженной поверхностной активностью, что обусловлено особенностями строения молекул. В молекулах стабилизатора гидрофильные группы, как правило, равномерно распределяются по всей длине молекулы и изменяют характер ее поведения на границе раздела фаз.

По своему поведению в пищевых системах стабилизаторы занимают промежуточное положение между эмульгаторами и загустителями, при этом эффект стабилизации может быть достигнут как за счет адсорбции их молекул на межфазных границах, образуемых частицами дисперсной фазы и дисперсионной среды, так и за счет повышения вязкости дисперсионной среды, содержащей частицы дисперсной фазы.

Часто добавки этого функционального класса в пищевых системах проявляют смежные технологические функции эмульгаторов, загустителей и комплексообразователей.

В таблице 1 приведены основные представители добавок, выделенных в соответствии с СанПиН 2.3.2.560—96 в самостоятельный функциональный класс — класс стабилизаторов.

Таблица 1 - Стабилизаторы, разрешенные к применению при производстве пищевых продуктов
Таблица 1 — Стабилизаторы, разрешенные к применению при производстве пищевых продуктов

Пенообразователи

В эту группу пищевых добавок (функциональный класс 14) входят вещества, обеспечивающие равномерную диффузию газообразной фазы в жидкие и твердые пищевые продукты, в результате чего образуются пены и газовые эмульсии.

Пены — концентрированные дисперсные системы, состоящие из газовой дисперсной фазы и жидкой или твердой дисперсионной среды

Газовые эмульсии представляют собой разбавленные системы с небольшим содержанием пузырьков в жидкости (содержание дисперсной фазы менее 0,1 %) Для пен с жидкой дисперсионной средой принципиальное практическое значение имеют устойчивость, стабилизация и разрушение. В жидких пенах пузырьки газа плотно соприкасаются друг с другом через тонкие прослойки дисперсионной среды (пенные пленки), что ограничивает их свободное перемещение. Со временем толщина пленок уменьшается из-за отекания жидкости под действием силы тяжести и капиллярного давления в местах контакта нескольких газовых пузырьков.

Следствием утончения пленок становятся прорыв слоя жидкости между газовыми пузырьками и их коалесценция (слияние).

Увеличение размеров газовых пузырьков приводит к изменению раздела фаз, способствующему разрушению пены. В связи с этим время «жизни» пены, дисперсионная среда которой представляет собой однокомпонентную жидкость (например, чистую воду), сравнительно мало и пена, образованная путем диспергирования газа в жидкости, разрушается практически сразу после ее образования.

Разрушение газовых эмульсий, в которых концентрация дисперсной фазы невелика, связано с процессом обратной седиментации — всплытием газовых пузырьков из объема жидкой дисперсионной среды на ее поверхность.

Для получения пен необходимой устойчивости в систему вводят пенообразователи, которые подразделяют на два типа (рода):

  • истинно растворимые (низкомолекулярные) ПАВ;
  • коллоидные ПАВ, белки и некоторые другие природные высокомолекулярные соединения.

В общем случае при образовании пены в присутствии ПАВ происходит адсорбция их молекул в тонком слое пленки жидкой дисперсионной среды на границе с газовой дисперсной фазой, что вызывает изменение поверхностного натяжения на границе раздела фаз. В результате истечение жидкости из пенной пленки и ее утончение замедляются, а время «жизни» пены увеличивается.

Утончению пленок препятствует также избыточное давление, возникающее в тонком слое. Адсорбционный слой ПАВ изменяет структуру поверхности межфазной границы, повышая ее механическую прочность.

В присутствии пенообразователей первого рода устойчивость пен повышается пропорционально концентрации введенного ПАВ, однако такие пены быстро разрушаются по мере истечения жидкости из пенных пленок. При использовании пенообразователей второго рода с увеличением их концентрации повышается прочность структуры пены, каркас которой способен сдержать истечение межпленочной жидкости. При этом образуются устойчивые пены, время «жизни» которых составляет десятки минут и даже часы.

Пенообразование в пищевых системах может осуществляться диспергационным или конденсационным способом. Диспергирование происходит за счет перемешивания, встряхивания, взбивания, барботажа струи газа через жидкость и интенсифицируется в присутствии пенообразователей, растворенных в жидкой дисперсионной среде, а также при нагревании или снижении давления.

Конденсационный способ основан на пересыщении дисперсной-

ной среды газом, что происходит, в частности, в результате химических реакций или микробиологических процессов, которые сопровождаются выделением газа.

Примеры некоторых пищевых пен и природа их образования приведены в таблице 2.

Таблица 2 - Источники образования основных видов пищевых пен
Таблица 2 — Источники образования основных видов пищевых пен

В соответствии с СанПиН 2.3.2.560—96 технологические функции пенообразователя имеют четыре пищевые добавки (таблица 3).

Таблица 3 - Пищевые пенообразователи
Таблица 3 — Пищевые пенообразователи