Е.В. Борисенко, Ю.А. Алексеева, С.А. Климова
ООО «Скорпио-Аромат»
В предыдущей статье большое внимание было уделено основным терминам, определениям и параметрам эмульсионных систем, предназначенных для дальнейшего использования в производстве продуктов питания. Эта публикация полностью посвящена вопросам разработки рецептур и технологии производства эмульсий для безалкогольных и слабоалкогольных напитков.
Как было отмечено ранее, для производства напитков применяют эмульсии типа «масло - вода» поскольку только эмульсии прямого типа позволяют равномерно распределить в водной среде эфирные масла лимона, апельсина, грейпфрута, создать гомогенную эмульсионную систему, в состав которой входят ароматизаторы любого композиционного состава.
Перед покупателем часто встает вопрос, какой именно выбрать напиток из огромного ассортимента, представленного на рынке? Среди большого разнообразия продукции, предлагаемого современными производителями и дизайнерами, выделяется две основные группы: прозрачные и замутненные.
Каждый из потребителей делает выбор в соответствии со своими собственными представлениями об органолептических свойствах продукта. Критериями оценки могут быть следующие:
• возраст покупателя;
• регион проживания;
• сложившиеся традиции;
• наличие хорошо поставленной рекламной кампании;
• полезные, а в некоторых случаях и целебные свойства;
• соотношение цены и качества.
Согласно последним отчетам профессиональных маркетинговых компаний потребление напитков должно увеличиться более чем на 100 млрд. л, из которых более 50 % составят безалкогольные напитки. Что касается структуры потребления напитков, то в России по-прежнему преобладающий объем реализации приходится на газированные прозрачные напитки и бутилированную минеральную воду.
Как известно, современное направление развития мирового рынка- производство функциональных напитков, обогащенных витаминами и минеральными комплексами, экстрактами трав, пищевыми волокнами, пектинами, пищевыми солями кальция и магния, разнообразными сорбентами и др. По своим органолептическим свойствам они обладают приятным ароматом и насыщенным вкусом, равномерно и неярко окрашены, опалесцируют подобно натуральным сокам.
В нашей стране интерес, проявляемый потребителем к такому виду безалкогольной и слабоалкогольной продукции, постоянно растет. В недалеком будущем функциональные напитки займут достойное место наряду с прозрачной ярко окрашенной газированной водой.
Чтобы определить правильный подход к разработке функциональных напитков, необходимо наметить тот ингредиентный состав, который будет служить основой будущего продукта, а также технологию его производства. Во-первых, основными компонентами функциональных напитков должны быть только натуральные, в крайнем случае, идентичные натуральным ингредиенты. Во-вторых, технология производства должна полностью соответствовать самым высоким качественным требованиям, предъявляемым к сложным многокомпонентным изделиям.
Необходимо отметить, что внесение в состав напитка натуральных ароматических компонентов (эфирных масел), водо- и жирорастворимых витаминных комплексов всегда будет связано с разработкой систем, где большинство процессов протекает на границе раздела фаз.
Особое внимание обращают на себя высококонцентрированные эмульсии («масло - вода»), где в качестве ароматической составляющей и дисперсной фазы используется эфирное масло, дисперсионной средой является дистиллированная вода, а стабилизаторами могут служить следующие соединения:
• гидроколлоиды (гуммиарабик, акациягам, ксантангам);
• модифицированные крахмалы;
• пектины;
• каррагинаны;
• производные карбоксиметилцеллюлозы;
• казеин и инулин (в комбинации с акациягам).
Все вышеперечисленные вещества являются высокомолекулярными биополимерами (ВМС), структурные особенности которых позволяют предположить механизм эмульгирования и стабилизации эмульсий, предназначенных для производства напитков.
Ограниченное расширение рынка эмульсионных функциональных напитков связано, по нашему мнению, с проблемой создания стабильных дисперсных систем. В этом плане очень важно исследование поведения и структурообразования в водных растворах ВМС.
Как было показано ранее, устойчивость эмульсионных систем, стабилизированных ВМС, определяется созданием структурно-механического барьера, формированием на границе раздела фаз двойного электрического слоя, образованием надмолекулярных агрегатов по всему объему системы с возникновением сетчатой структуры [1].
Наиболее ярким представителем эмульгаторов, имеющих высокомолекулярное строение, являются гидроколлоиды, а именно различные модификации и производные акациягам. Эти биополимеры обладают высокой эмульгирующей способностью, предотвращают седиментацию, повышают плотность напитка, обеспечивают равномерность распределения компонентов в системе, предотвращают возможные окислительные процессы эфирных масел, а также вносят в состав напитка незаменимые для человеческого организма водорастворимые пищевые волокна. Проведенными клиническими испытаниями была подтверждена способность растворимых вол окон снижать риск возникновения сердечно-сосудистых и некоторых видов раковых заболеваний.
Высокомолекулярный эмульгатор «Акациягам» вырабатывается из растения акация, произрастающего в Африке (Судан, Чад). Он отличается высокой растворимостью в воде, характеризуется низкой вязкостью в водных растворах, является ньютоновской жидкостью, обладает эмульгирующими свойствами при рН 4,0-4,8, является стабилизатором пен и адгезивом, хорошим пленкообразователем, способствует увеличению объема продукта.
Используется «Акациягам» в производстве напитков, препятствует кристаллизации сахара в кондитерских изделиях, эмульгирует и распределяет жировые компоненты в конфетах, является основным эмульгирующим компонентом в системе «масло - вода», компонентом глазури, покрытия различных конфет, «топпингов».
Основные моносахариды в составе эмульгатора: D-галактоза, D-глюкуроновая кислота, анионный полисахарид арабионовой кислоты, разветвленный полимер бета-В-галактозы, L-арабиноза, D-глюконовая кислота, L-рамноза.
Для разработки и создания стабильных эмульсионных систем есть два основных метода.
1. Использование только одного высокомолекулярного эмульгатора, который позволит придать готовой эмульсии заданный комплекс свойств.
2. Применение двух основных веществ - низкомолекулярного эмульгатора и высокомолекулярного наполнителя, в качестве которого выступают модифицированные крахмалы, обладающие высокой замутняющей способностью.
С технологической и экономической точек зрения наиболее оптимальным нам представляется первый путь. Сложность заключается в том, чтобы подобрать такое эмульгирующее вещество, которое будет совмещать все перечисленные выше свойства и при этом создавать необходимый замутняющий эффект.
Проведенные исследования показали, что одним из важнейших этапов получения стабильной эмульсионной системы «вода-масло», стабилизированной гидроколлоидами, является предварительная подготовка ВМС к использованию в качестве эмульгатора, поскольку они относятся к длинноцепочечным полимерам и могут быть частично растворимы в водной среде. Если макромолекулы недостаточно хорошо распределены в дисперсионной среде, может происходить, с одной стороны, частичное набухание а с другой - формирование плохо растворимых агрегатов.
Для более равномерного распределения и последующего гидратирования макромолекул биополимеров необходимо тщательное перемешивание в турбулентном потоке жидкости. Следует отметить, что аналогичными свойствами характеризуются и другие ВМС (например, модифицированные крахмалы), которые в отдельных случаях вполне могут выступать в качестве замены акациягам [2].
При разработке высококонцентрированных эмульсий необходимо учитывать большое количество факторов, связанных с особенностями технологии производства последних. Один из них-температурный режим. Установлено, что для высококонцентрированных эмульсионных систем, стабилизированных нейоногенными высокомолекулярными соединениями, особую роль играет температура фазового перехода (ТФП), при котором может произойти кардинальное изменение свойств эмульгатора, т. е. из водорастворимого он может перейти в жирорастворимое состояние. На рис. 1 показана зависимость величины ГЛБ эмульгатора от температуры на примере модельной системы «циклогексан-нейоногенный эмульгатор».
Такое поведение объясняется возникновением гидрофобных взаимодействий, приводящих к образованию ассоциированных коллоидов, к появлению компактных структур, обеспечивающих наименьший контакт неполярных групп с растворителем. Наиболее ярко это проявляется в водных растворах, что связано с целым рядом особенностей, отличающих воду от других жидкостей [3].
Как известно, нестабильность большинства коллоидных систем связана с разностью плотностей двух несмешивающихся жидкостей. При разработке высококонцентрированных эмульсий («масло - вода») важным является обеспечение равномерности плотностей. Для этого применяют специальные соединения, которые вносят на стадии подготовки масляной фазы. К их числу относят также ВМС, производные акациягам, обладающие особым комплексом свойств. Они растворяются в масляной фазе и при этом повышают ее плотность, способствуют росту степени замутнения в готовом напитке.
Обеспечение высокой степени дисперсности - это едва ли не самый главный фактор стабильности высококонцентрированных эмульсий. На последнем этапе производства для формирования однородной равномерной гомогенной эмульсии проводится гомогенизация. Под действием высокого давления (до 600 бар) и специально рассчитанных сдвиговых деформаций предварительно приготовленная эмульсия преобразуется в окончательный продукт, размер однородных частиц дисперсной фазы в котором составляет от 0,5 до 1 мкм (рис. 2).
При разработке высококонцентрированных систем с использованием гидроколлоидов необходимо обращать внимание на значение вязкости в системе. С одной стороны, повышение вязкости способствует формированию более стабильных эмульсий, с другой - высокая вязкость может оказаться препятствием для дальнейшего применения ароматических эмульсий на пищевых производствах и заметно замедлить процесс приготовления эмульсий. Поэтому при разработке состава и технологии производства вязкости является определяющим параметром.
Таким образом, для создания стабильных высококонцентрированных вкусоароматических эмульсий, которые в дальнейшем могут быть использованы для выпуска безалкогольных напитков, необходимо оптимизировать ингредиентный состав и подобрать соответствующие методы производства.
ЛИТЕРАТУРА
1.ИзмайловаВ.Н. Структурообразование в белковых системах. - М.: Наука, 1974.
2. «National Starch & Chemical» UK, информационно-рекламные материалы.
3. Protein structure. - New-York - London: Acad. Press, 1961.