Hệ nhũ tương, hệ bọt thực phẩm & chất nhũ hóa

Hệ nhũ tương, hệ bọt thực phẩm & chất nhũ hóa

H ăNHƉăT NGă– H ăB Tă

TH CăPH Mă&ăCH TăNHƉăHÓA

PH ăGIAăC IăTHI NăĐ CăTÍNHă

C MăQUANăC AăTH CăPH M

CH TăNHƉăHÓA

 H ăNHƉăT NGă- H ăB TăTH CăPH M

 TÍNHăCH TăC AăCH TăNHƉăHÓAă&ăCH Tă Nă

Đ NH

 S ăD NGăCH TăNHƉăHÓAăTRONGăCÔNGă

NGHI PăTH CăPH M

KHÁIăNI M

 NhƊăỗ ốgăỏậ Ố ỗăh ăphân ỗứốăƠaoăƠ aăhaỌăhaỜăốhỌ ỘăƠh ỗăỏ ốgăkhẾốgăỗổ ốăỏ ốăộậoăốhaỘ,ăỐ ỗătrong s đó s ỗ ố ỗ Ọ ơ Ọăơ ốgăốh ốgăgỌ ỗăốh ă

Ơ aăồhaăb ăồhâốăỗứố,ăồhaăƠẽốăỏ Ọ ỗ ố ỗ Ọ ăơ ốgăồhaăỏỌêốăỗ Ơ

 NhƊ ỗ ốg là h ơ ỗh có Ơh a ít ốh ỗ Ố ỗ pha

ỏ ốg không tan, đ Ơ phân tán đ Ộ khắồ trong pha ỗh hai ăơ ốg các gỌ ỗ hình Ơ Ộ

 NhƊ ỗ ốg là Ố ỗ h keo Ơh a các gỌ ỗ Ơh ỗ

ỏ ốg phân tán trong Ố ỗ Ơh ỗ ỏ ốg khác, hai

Ơh ỗ ỏ ốg này không tan vào nhau

TÍNHăCH T

 Không ổn định về nhiệt động học

 Kích thước pha phân tán (Immiscible phase) trong khoảng từ 0.1 đến 100

mm

 Có thể tồn tại ở dạng thể lỏng có độ nhớt thấp cho đến dạng giả mỡ bán rắn (semi-solid ointments)

hoặc dạng kem (creams)

 Pha phân tán (Immiscible/Dispersed phase)

 Pha liên ỗ Ơ (Continuos phase)

 Water-oil (W/O) – reverse, or II-d type

(can not be removed by water) : ƠứƠăgỌ ỗăố Ơ đ Ơă phân tán trong pha ơ Ộ

 HỆ NHŨ TƯƠNG KÉP

 Water-oil-water (W/O/W)

 Oil-water-oil (O/W/O)

PHÂNăLO IăNHƉăT NG

 Macroemulsions- thermodynamically unstable

 Microemulsions- thermodynamically stable

PHÂNăLO IăNHƉăT NG

Water in oil emulsions Oil in water emulsions

S ăKHÁCăNHAUăGI AăH ăNHƉă

N Ơ là pha liên ỗ Ơ,

ơ Ộ là pha phân tán D Ộ là pha liên ỗ Ơ, ố Ơ là pha phân tán

H ăNHƉăT NGăKụP

(Multiple emulsions O/ W/ O ho Ơ W/O/W)

 G Ốăốh ốgăgỌ ỗăN C phân

ỗứốăỗổoốgăốh ốgăh ỗ D Uăỏ ố

ộậăƠhặốhăốh ốgăgỌ ỗăơ Ộ này

T NGă (Emulsification Process)

 NhƊ ỗ ốg s đ Ơ hình thành khi: ơ Ộ/Ơh ỗ tan trong ơ Ộ, ố Ơ/Ơh ỗ tan trong ố Ơ và Ơh ỗ ốhƊ hóa đ Ơ ỗổ ố ộ Ọ nhau theo nguyên lý sau:

 Dùng ốĕốg ỏ ốg (khỘ Ờ đ o ho Ơ đ ốg hóa) đ ƠhỘỜ ố pha phân tán thành ơ ốg các h ỗ ốh

 Nên phân b Ơh ỗ ốhƊ hóa trong pha liên ỗ Ơ

ỗổ Ơ khi ồh Ọ ỗổ ố pha liên ỗ Ơ ộ Ọ pha phân tán

Final emulsion : w/o

oil

water

Final emulsion : o/w

Principles of Formation of a Stable Oil-In-Water Emulsion

CÁCăY UăT ă NHăH NGăĐ NăS ă

 Kích ỗh Ơ Ơ a các gỌ ỗ (Droplet size):

 Càng ốh càng có xu h ốg ố đ ốh

 M Ơ đ đ ốg hóa có ốh h ốg đ ố kích ỗh Ơ các gỌ ỗ

 Đ ốh ỗ Ơ a pha liên ỗ Ơ (Viscosity of

continuous phase):

 Đ ốh ỗ càng cao, xu h ốg ố đ ốh càng ỗĕốg

 Có ỗh đỌ Ộ Ơh ốh đ ốh ỗ Ơ a pha ố Ơ bằốg các tác nhân ỗ o keo ho Ơ ỗ o đ Ơ

 T ỗổ ốg riêng Ơ a 2 pha (Specific density of the two phases):

 H có xu h ốg ố đ ốh h ố ố Ộ s khác bỌ ỗ ộ ỗ

ỗổ ốg Ơ a 2 pha ốh

 For essential oils in beverages weighting agents can

be used to increase the density of the essential oil

 Đ Ơ tính Ơ a ỏ ồ màng ốgĕố cách 2 pha (Quality

of the interfacial film):

 The film can consist of emulsifiers and / or

proteins

 Lo Ọ Ơh ỗ ốhƊ hóa s ơ ốg (Type of emulsifier)

 N ốg đ Ơ a Ơh ỗ ốhƊ hóa (Concentration of

THÔNGăS ăK ăTHU TăC AăH ă

 Kích ỗh Ơ gỌ ỗ trung bình (Mean droplet size)

 S phân b Ơ a kích ỗh Ơ gỌ ỗ (Droplet size

H ăNHƉăT NGăTH CăPH Mă (Food emulsions)

H ăB TăTH CăPH Mă(FooơăFoaỐs)

M TăS ăĐI MăKHÁCăNHAUăCHÍNHă

 B ỗ khí trong h b ỗ có kích ỗh Ơ ỏ ố h ố

kích ỗh Ơ các gỌ ỗ ỏ ốg trong h ốhƊ ỗ ốg

 Pha liên ỗ Ơ bao quanh các b ỗ khí ổ ỗ Ố ốg,

nó có b ố Ơh ỗ Ơ a không gian keo h ố là pha liên ỗ Ơ

 M ỗ đ gỌ a 2 pha ăh b ỗ cao h ố so ộ Ọ ă

h ốhƊ ỗ ốg, do tác ơ ốg Ơ a ỗổ ốg ỏ Ơ, pha liên ỗ Ơ s b khô ơ ố và ơ ố đ ố các b ỗ khí

b phá ộ

QUÁăTRÌNHăHÌNHăTHÀNHăH ăB T

 In order to produce a foam, energy must

be supplied (by whipping) to incorporate

gas into the liquid, to break up large

bubbles into smaller ones, and to spread

the liquid phase around the gas bubbles as they form

 The foaming agent, which is contained in

the liquid phase, adsorbs at the surface of the liquid, reducing surface tension and

also forming a film around the gas bubbles

 It is important that the surface tension is

low, so that the liquid will spread rapidly

around the gas bubbles during whipping If newly formed gas bubbles are not

immediately coated with foaming agent,

they will burst or coalesce and be lost

 The amount of energy supplied during

whipping also is important; the higher the energy, the smaller the bubbles and the

greater the foam volume, provided that

sufficient foaming agent is present to

completely coat and stabilize the bubbles

THÔNGăS ăK ăTHU TăC AăH ăB T

 Foam Volume

 Foam stability

CÁCăY UăT ă NHăH NGăS ă Nă

Đ NHăC AăH ăB TăTH CăPH M

Foam stability may be reduce to the following factors:

 The tendency of the liquid film to drain due to gravity

As it drains, a pool of liquid gathers at the bottom of the container and the film surrounding the gas bubbles becomes very thin This may allow the gas to escape and the volume of the foam to shrink

 The tendency for the film to rupture and allow

coalescence or escape of gas bubbles

 Diffusion of gas from small bubbles to larger ones This results in fewer bubbles and the foam shrinks

 Evaporation of the continuous phase also affects foam stability, but to a lesser extent If the liquid evaporates, gas bubbles burst and foam volume is reduced

CÁCăY UăT ăTĔNGăC NGăD ă Nă

Đ NHăC AăH ăB T

 Stable viscoelastic surface film

 Very viscous continuous phase

 Low vapor pressure liquid

NHăH NGăC AăCÁCăTHÀNHăPH Nă

Đ NăĐ ă NăĐ NHăC AăH ăB T

 Salts

TĂNG CƯỜNG SỰ ỔN ĐINH LÀM GIẢM SỰ ỔN ĐỊNH

KHÁIăNI MăV ăCH TăNHƉăHÓA

 “Emulsifiers are substances which

make it possible to form or maintain

a homogenous mixture of two or

more immiscible phases such as oil

and water in a foodstuff.”

 (Annex 1 of Regulation 1333/2008)

VAIăTRÒăC AăCH TăNHƉăHÓA

 Ch ỗ ốhƊ hóa có tác ơ ốg ố đ ốh cho các

h ơ ỗh thông qua ộỌ Ơ ỗ o ỗ ốg tác ăb

Ố ỗ 2 pha không tan vào nhau, ốh :

 The interface of oil and water, two liquid

phases

 The interface of gas and liquid / solid as air

bubbles in a whipped cream or cake batter

 The interface of solids and liquids as ice

crystals in ice cream or sugar crystals in

chocolate

TÍNHăCH TăC AăCH TăNHƉăHÓA

 Ch ỗ ốhƊ hóa là phân ỗ có Ơ Ộ trúc đ Ơ bỌ ỗ g Ố 2 đ Ộ

a ố Ơ ( hydrophilic ) và đ Ộ a béo/kỵ ố Ơ

( hydrophobic):

o Đ Ộ a ố Ơ ỗh ốg có Ơ Ơ ho Ơ tích đỌ ố (polar

/charged) và có ái ỏ Ơ ộ Ọ ố Ơ ( water-loving ) do đó có

kh ốĕốg hình thành các liên k ỗ hóa h Ơ ộ Ọ ố Ơ

o Đ Ộ a béo/kỵ ố Ơ ( water-hating ) ỗh ốg không có

Ơ Ơ và có kh ốĕốg ỗ o liên k ỗ ộ Ọ ơ Ộ Ơh không có

 A hydrophobic “ỗaỌỏ”,ăỘsỘaỏỏỜăaăfatty acid, that

immerses in the oil phase; and a hydrophilic head such as glycerol, that is immersed in the water

NHăH NGăC AăFATTYăACIDăĐ Nă TÍNHăCH TăC AăCH TăNHƉăHÓA

 The type of fatty acid (the type of fat or oil used) influences the characteristics of the emulsifier

 The fatty acid composition influences the melting point of fats and oils, and in the same way influences the melting point of emulsifiers Fatty acids with a longer chain length and which are more saturated, will result in higher melting points

 Monoglycerides are also characterised by the fatty acid

composition: saturated or unsaturated fatty acids

 Fats and oils can form different crystals which affect the

texture and physical properties of the fat The three major

crystalline forms are referred to as alpha-, beta prime- and

beta-crystals The alpha crystal has the lowest melting point and forms fine and flexible agglomerates Some emulsifiers are referred to as alpha tending emulsifiers; these are most stable

in the alpha crystalline form The alpha crystalline formation is very effective for whipping properties

C ăCH ăHO TăĐ NGăC AăCH TăNHƉă HÓA

ỗh Ọ t oăh ăƠứƠăgỌ ỗăỏ ốgăồhâốăỗứốăƠóăkặƠhă

ỗh Ơăốh ăộậăđ ốgăđ Ộ

dính và có đ ốh ỗ đậố h Ọ ỗ Ọ b Ố ỗ ỗỌ ồ

xúc

 T oăƠứƠăđỌ ốăỗặƠhăƠỂốgăơ Ộăỗổêốăb ă

Ố ỗăồhaăồhâốăỗứố,ăỗĕốg Ơ ốg ỏ Ơ

đ Ờ ỗŭốh đỌ ố và ỏ Ơ đ Ờ không gian (steric/electrostatic repulsion) Ơh ốgă

ỏ Ọăỏ Ơăhềỗ VaốơƯổỚaỏỏăgỌ aăƠứƠăgỌ ỗă

ỏ ốg, và/ho Ơ đ ăốh ỗăƠaoăỗổoốgăồhaă ỏỌêốăỗ Ơ đ ốgĕố Ơ ố ho Ơ làm Ơh Ố quá trình ỗ h ồ Ơ a các gỌ ỗ ốhƊ

ỗ ốg

Type of film Example Proposed mechanism

(K laurate, tween) Synthetic SAA

- Coherent monomolecular film

- flexible film formed by SAA,

- depend on lower the o/w ,

- can prepare o/w and w/o emulsion

Multimolecular Hydrophilic colloid

( acacia, gelatin)

-Strong rigid film formed, mostly by the hydrocolloid,

- which produce o/w emulsion,

-  is not reduced to any extent ,

- the stability due to strength of the formed interfacial film

Solid particles Colloid clays

(bentonite, Mg(OH)2)

-Film formed by solid particles that are small in size compared to the droplet of the dispersed phase

-Particles must be wetted by both phases in order to remain at the interface and form stable film,

- can form o/w and w/o

B Amsden CHEE 440

CH CăNĔNGăC AăCH TăNHƉăHÓA

 T o đỌ Ộ kỌ ố ỗhỘ ố ỏ Ọ cho ộỌ Ơ hình

thành h ốhƊ ỗ ốg, thông qua ộỌ Ơ:

 H ồ ồh Ơh ỗ béo/ố Ơ trên b Ố ỗ

 GỌ Ố s Ơ Ơĕốg b Ố ỗ

 Tĕốg Ơ ốg đ ố đ ốh cho h ốhƊ ỗ ốg

ốh :

 T o thành các màng ố đ ốh ỗ Ọ b Ố ỗ ỗỌ ồ xúc

 Ngĕố Ơ ố quá trình h ồ ốh ỗ các gỌ ỗ ỏ ốg

(coalescense)

 T ốg tác ộ Ọ các thành khác nhau có trong ỗh Ơ

ồh Ố (ốh tinh b ỗ, protein, Ơh ỗ béo, ố Ơ) đ

ỗ o nên các tính Ơh ỗ Ơh Ơ ốĕốg cho s ố ồh Ố

Ch ỗ ốhƊ hóa có ốh h ốg ổ ỗ ỏ ố đ ố đ ƠhắƠ,

đ ốh ỗ, Ơ Ộ trúc Ơ a hàng ỏo ỗ h ỗh Ơ ồh Ố

khác nhau

 Đóốg vai trò Ơh ỗ bôi ỗổ ố (Lubricant and

release agent) cho Ơ s ố ồh Ố và ỗhỌ ỗ b Ơh

bỌ ố

o Đóốg vai trò Ơh ỗ Ơh ốg dính (Release or sticking agent) khi tách khuôn, và khi bao gói

anti-Interaction with starch

 Emulsifiers with a long fatty acid chain form

complexes with starch; the fatty acid chain

penetrates the amylose helix and prevents

starch retrogradation Retrogradation is the

mechanism responsible for staling of bread, so the use of emulsifiers can extend the shelf

life Another attribute of the use of emulsifiers

in starch based products is the reduction of

stickiness in reconstituted products such as

pasta and instant mashed potatoes

Interaction with protein

 Emulsifiers with an ionic structure can interact

with proteins, particularly wheat gluten This

interaction strengthens the gluten network in

yeast raised dough, making it more stable against mechanical stress, resulting in increased volume and improved crumb structure

Interaction with fat

 Emulsifiers are fat-like substances and they

influence fat in several ways Emulsifiers can promote or inhibit crystallization, influence the crystal shape of the fat, and improve the

dispersion of fat crystals inside the food

product

PHÂNăLO IăCH TăNHƉăHÓA

 Theo b ố Ơh ỗ hóa h Ơ

 Theo Ơh s HLB (Hydrophilic/lipophilic balance)

 Glycerol mono stearate

 SPANS: Fatty acid esters of Sorbitan

 TWEENS: Fatty acid esters of Polyoxyethylene Sorbitan

THEOăTÍNHăCH TăC AăĐ UăPHÂNă

C C

 Ch ỗ ốhƊ hóa ion (Ion emulsifiers)

 Ch ỗ ốhƊ hóa không phân Ơ Ơ (Non-ion

emulsifiers)

 Ch ỗ ốhƊ hóa ỏ ốg Ơ Ơ (Amphoterics)

Ch ỗ ốhƊ hóa ion (ION EMULSIFIER)

 KhỌăb ăồhâốăƠ ƠăỗhẸăđ ỘăồhâốăƠ Ơăb ion hóa

 Chia thành 2 ỏo Ọ:

 Ch ỗăho ỗăhóaăơ ốg (Anionic surfactants):ăkhỌăb ă ồhâốăƠ ƠăỗhẸăđ ỘăồhâốăƠ ƠăỐaốg đỌ ốăơ ốg, ộ Ọ các Ơh ỗ đỌ ố hình là:

 Fatty acid soaps

 Alkyl sulphates

 Alkoxylated carboxylic acids

 Phosphorous compounds

 Ch ỗăho ỗăhóaăâỐ (Cationic surfactants):ăkhỌăb ă

ồhâốăƠ ƠăỗhẸăđ ỘăồhâốăƠ ƠăỐaốg đỌ ốăâỐ, ộ Ọ các

Ơh ỗ đỌ ố hình là:

 Quaternary compounds

Ch ỗăho ỗăhóaăồhỌăỌoố (Non-ionic EMULSIFIERS)

 Đ ỘăồhâốăƠ ƠăkhẾốgăb ăỌoốăhóa

 Các Ơh ỗ đỌ ố hình

 Sorbitan esters and ethoxylated esters

 Glucosides

Ch ỗăho ỗăhóaăỏ ốgăƠ Ơ

(Amphoterics)

 KhỌăb ăồhâốăƠ ƠăỗhẸăđ ỘăồhâốăƠ ƠăƠóăỗh ăỐaốgă

đỌ ốăâỐăho ƠăỐaốgăđỌ ốăơ ốgăỗỂỜăộậo pH Ơ aădung môi

 Các Ơh ỗ đỌ ố hình:

 Betaines

 Mainly used as thickening agents

Lipophilic, stabilizing O/W

Cetyl alcohol, glyceryl monostearate,

Hydrophilic, stabilizing O/W

Methylcellulose, NaCMC

THEOăB NăCH TăHÓAăH Că

 Lecithin and Lecithin derivaties

 Glycerol fatty acid esters

 Hydroxycarboxylic acid and fatty acid esters

 Lactylate fatty acid esters

 Polyglycerol fatty acid esters

 Ethylen or propylene glycerol fatty acid esters

 Ethoxylated derivatives of monoglycerides

 Sorbitan fatty acid esters

 Miscellaneous derivetives

THEOăGIÁăTR ăCH ăS ăHLB

 The Hydrophilic-lipophilic balance of

a surfactant is a measure of the degree to

which it is hydrophilic or lipophilic , determined

by calculating values for the different regions

of the molecule, as described by Griffin in

1949 and 1954 Other methods have been

suggested, notably in 1957 by Davies

 Emulsifiers_HLB_Values.pdf

The HLB value can be used to predict the surfactant properties of a molecule:

 < 10 : Lipid soluble (water insoluble)

 > 10 : Water soluble (lipid insoluble)

CÁCăCH TăNHƉăHÓAăTH NGăD NGă TRONGăCÔNGăNGH ăTH CăPH M

(Stauffer, 1999)

SOăSÁNHăĐ CăTÍNHăCH CăNĔNGă

C AăM TăS ăCH TăNHƉăHÓA

CH TăNHƉăHÓAăTRONGăCÔNGă NGHI PăS NăXU TăBÁNHă

YÊUăC UăC AăCH TăNHƉăHÓAă

TRONGăS NăXU TăBÁNHăMÌ

 T ốg tác ộ Ọ gluten  Đ đậố h Ọ Ơ a b ỗ

nhào

 Tĕốg ỗh tích

 Oven spring

 Starch Complexation  Freshness

 Softness

 Anti-Staling

 Foam formation  Gas retention

 Structure

 Shape

CH TăNHƉăHÓAăTRONGăCÔNGă NGHI PăS NăXU TăK O

TRONGăCÔNGăNGHI PăCH ăBI NăS A

TRONGăCÔNGăNGHI PăCH ăBI NăTH T

TRONGăCÔNGăNGHI PăS NăXU TăD Uă

M

TRONGăCÁCăLŬNHăV CăKHÁC

S NăXU TăCH TăNHƉăHÓA

TÍNHăCH TăC AăM TăS ăCH Tă NHƉăHÓAăĐI NăHÌNH

 Mono & diglycerides

 Polysorbates

 Sorbitan monostearate

 Stearoyl Lactylates

 Lecithin

Mono & diglycerides

 Most commonly used

 Generally as mono & di

 Highly lipophilic with HLB values range from 1 to 10

 produced by transesterification of glycerol and triacylcerides

 used in bakery products, frozen desserts, icings,

toppings, and peanut butter

Polysorbates

 Polyoxyenthyene esters of sorbitan monoesters

 Polysorbate 60

 polyoxyethylene sorbitan monostearate or TWEEN 60 - HLB = 14.9

 oil toppings, cake mixes, and cake icing

 Polysorbate 65

 polyoxyethylene sorbitan tristearate

 Permitted in ice cream, frozen

 custard

 Polysorbate 80

 polyoxyethylene sorbitan tristearate

 Special dietetic foods, fat soluble vitamine

Stearoyl Lactylates

 an ionic, hyddophylic emulsifier

 lactic acid ester of monoglyceride with sodium or calcium

 form strong complex with gluten in starch and especially valuable in baked products

 Lecithin is a natural emulsifier, obtained

mainly from vegetable oilseeds, an example

of amphiphilic emulsifiers

 Rich in egg yolk

 Can be chemically modified by provide a

wide range of HLB values for various

 Lecithin is a surfactant and is useful for

promoting wettability and aiding mixing of

products such as hot drink mixes However, it does not usually form strong interfacial films

by itself and so would not be the emulsifier of choice unless other emulsifiers or stabilizers were added