Emulsiile Alimentare

1.Introducere

Majoritatea sistemelor alimentare au în compoziţia lor substanţe nemiscibile , cum sunt cele solubile în apă sau cele solubile în ulei, ceea ce ar conduce la o primă vedere, la o incompatibilitate a existenţei lor împreună: apa (caracter hidrofilic, polar) versus uleiul (caracter lipofilic, nepolar).

Cele două faze nemiscibile trebuie totuşi să se amestece şi să fie stabile pe întreaga perioadă de păstrare menţinând neschimbate aspectul general, textura, gustul şi palpabilitatea fiecărui produs în parte. Din fericire, grăsimile şi apa pot fi dispersate una în cealaltă sub formă de emulsii, însă datorită nemiscibilităţii parţiale sau totale, procesul de emulsionare necesită o agitare mecanică în vederea dispersării particulelor.

În plus, contactul dintre grăsimi şi apă este nefavorabil din punct de vedere energetic, astfel că, astfel de dispersii sunt instabile din punct de vedere termodinamic. Din această cauză este necesar să se încorporeze, în emulsiile alimentare, emulgatori şi stabilizatori pentru prelungirea duratei de viaţă a acestora. (1a)

Emulsionarea este procesul coloidal de dispersare a unui lichid într-un alt lichid nemiscibil cu primul. Dispersarea se poate face fie prin fărămiţarea directă a picăturilor mari de lichid, în picături mai mici, fie prin formarea prealabilă a unei pelicule de lichid şi apoi ruperea acesteia în picături mici. Mijloacele de realizare a emulsionării pot fi: mecanice, electrice sau ultrasonice.(2a)

2.Formarea emulsiilor

Emulsiile sunt sisteme disperse formate din două faze, respectiv un amestec intim de două lichide nemiscibile. Faza dispersată se găseşte sub formă de picături lichide şi se mai numeşte faza internă. Faza de dispersie se găseşte sub formă lichidă continuă şi se numeste faza externă (mediu dispergent)(1b). Lichidele care formează emulsia sunt liofobe unul faţă de celălalt, ceea ce presupune că unul este polar şi celălalt nepolar( sau de polaritate mult mai mică decât celălalt)(2b).

Prin utilizare de apă (A) şi ulei sau grăsime (U) se pot obţine două tipuri de emulsii : U/A şi A/U. În emulsiile de tip U/A, uleiul (grăsimea) este un fin dispersat, deci constituie faza internă, iar apa constituie faza externă. Un exemplu de emulsie U/Aeste laptele omogenizat, iar un A/U îl reprezintă margarina şi uleiul.

În primul caz, emulsia poate fi diluată cu apă, iar în al doilea caz emulsia poate fi diluată cu ulei. Aspectul emulsiei este dat de dimensiunile picăturilor fazei dispersate. În această direcţie, macroemulsiile, cu dimensiuni ale picăturilor de 100→0.5 μm (în diametru), au un aspect lăptos, iar microemulsiile, cu dimensiuni ale particulelor de 0.5 -0.01 μm (în diametru), au un aspect aproape transparent, cu o tentă albastruie, dacă picaturil au dimensiuni mai mici decât lungimea de undă a luminii incidente.

Dimensiunea picăturilor dispersate influenţează şi consistenţa emulsiei. Emulsiile cu picaturi fine sunt mai vâscoase decât cele cu picături mari, chiar dacă faza dispersată este aceeaşi. Prin dispersarea unei faze în picături fine, suprafaţa acesteia creşte considerabil. S-a demonstrat că la dispersarea unui mililitru (volum) de ulei de formă sferică, cu suprafaţa de 4.83 cm2 şi ф=1.24 cm se formează ~2.39·1011 picături cu ф=2·10-4cm (2 μm ), suprafaţa totală a acestor picături fiind 30000 cm2, adică de 6210 ori mai mare decât suprafaţa volumului iniţial al fazei.

Aceste picături fine au o energie mult mai mare decât faza lichidă iniţială. Această energie, denumită tensiune de suprafaţă şi se opune dispersării fazei (ulei). Lucrul mecanic W necesar dispersării este proporţional cu creşterea de suprafaţă dA şi cu tensiunea de suprafaţă s (W =dA ·s) Acest lucru mecanic poate fi micşorat prin scăderea tensiunii de suprafaţă cu ajutorul unui emulgator. Microemulsiile sunt stabile termodinamic, în timp ce macroemulsiile sunt instabile termodinamic.