EMULGATORIEMULGATORIDefinitiiDefinitii

- compuşi chimici din categoria substanţelor tensioactive (surfactanţi) care promovează şi stabilizează emulsiile şi spumele prin modificarea tensiunii superficiale

Emulgatori

parte hidrofoba- catena lineară a acizilor graşi naturali

parte hidrofilă

- neionica - glicerină, propilenglicol, zaharuri, sorbitol , catene polietoxilate

- anionica - acid carboxilic sub formă de sare - amfoterica -

Emulsiile

- sisteme disperse de două lichide nemiscibile (în general un lichid polar şi unul nepolar) dintre care unul se află în fază de dispersie înaintată. - faza dispersată (faza internă) se găseşte sub formă de particule (picături) cu dimensiuni cuprinse între 0,05 şi 10 m. - faza de dispersie (faza externă) se găseşte sub formă lichidă continuă.

- emulsii ulei în apă (U/A)- faza internă, fin dispersată, este grăsimea iar faza externă este apa, de exemplu laptele omogenizat;- emulsii apă în ulei (A/U) - faza internă este apa şi faza externă este o grăsime, de exemplu untul sau margarina.

Stabilitatea emulsiilor

Disproportionare

Floculare

Coalescenta

Ecremare

Faza grasa continua

Faza apoasa continua

Coalescenta

- adăugarea unui emulgator ionic

Stabilizarea emulsiilor

- utilizarea unor emulgatori la care partea hidrofilă este voluminoasă

- impiedicare sterica- emulgatori cu tendinta

- prevenirea ecremarii prin marirea vascozitatii fazei apoase

- formarea de mezofaze sau stări de cristal lichid în filmul de emulgator

Principalele funcţiuni ale emulgatorilor în alimente

- Formarea şi stabilizarea emulsiilor

- Formarea de complexe insolubile cu componentele amidonului

- Formarea de complexe cu proteinele

- Aerarea şi stabilizarea spumelor

- Lubrificarea

- Modificarea formelor cristaline

' - Umectare

- Solubilizare

- Raportul între grupările hidrofile şi lipofile - balanta (indice) HLB –balanta (indice) HLB – valoare cuprinsa intre 1 (acid oleic) si 20 ( laurilsulfat de sodiu)

HLB = MH

Munde MH este masa moleculară a porţiunii hidrofile

M este masa moleculară a compusului

Clasificarea emulgatorilorClasificarea emulgatorilor

- Sarcina electrică : neionici, anionici, amfoteri

- Proprietăţi de dizolvare: hidrofili si lipofili

HLB = 20 1 - IsIa - esteri de acizi grasi

HLB = wA + wE

5- esterii etoxilaţi ai acizilor graşi cu poliolii (glicerină sau sorbitol), wi = fractie masica

Avantaj - Avantaj - aditivitate

HLBam = g1 HLB1 + g2 HLB2 + …

Grup Increment HLB Grup Increment HLB

Hidrofil Hidrofob

- COOK 21,1 - CH - -0,475

- COONa 19,1 - CH2 - -0,475

- NR3 9,4 - CH3 -0,475

- COOR (sorbitan) 6,8 = CH - -0,475

- COOR (liber) 2,4

- COOH 2,1 Grupuri diverse

- OH (liber) 1,9 - (CH2CH2O) - 0.33

- O - 1,3 - (CH2CH2CH2O) - -0,15

- OH (sorbitan) 0,5

HLB = 7 + (incremenţi grupări hidrofile) - (incremenţi grupări hidrofobe)

- formatori de emulsii tip A/U cu valori HLB = 3 – 6;- umectanţi, HLB = 7 – 9;- formatori de emulsii tip U/A, HLB = 8 – 13; - detergenţi, HLB = 13 – 15 ;- agenţi de solubilizare a materiilor grase, HLB = 15 – 18;

ClasificareClasificare

Mono- şi digliceridele acizilor graşiMono- şi digliceridele acizilor graşi

CH2

CH

OCOR1

OCOR2

CH2

OH

OH

CH2

CH OCOR1

CH2

OH

OH

CH2

CH

OCOR1

CH2 OH OCOR2

CH2

CH

OCOR1

CH2

OH

, ,’

E 471

- interesterificarea grăsimilor - transesterificare grasimi cu glicerina in mediu bazic- untura hidrogenată, seu de vită, uleiuri hidrogenate de soia, floarea soarelui şi bumbac

- rafinare prin distilare sub vid

HLB = 3 – 4 emulsii de tip A/U

min. 90% monogliceride

Esteri ai monogliceridelor cu acizii organiciEsteri ai monogliceridelor cu acizii organici

OH

OCOCH3

CH2 OCOR1

CH

CH2

E 472aHLB = 2 - 3

Acid acetic

OH

OCOCH(OH)CH3

CH2 OCOR1

CH

CH2

E 472bHLB = 3 - 4

Acid lactic

OH

OCOCH2

CH2 OCOR1

CH

CH2

E 472cHLB = 10 - 12

Acid citric

C CH2COOH

COOH

OH

OH

OCO

CH2 OCOR1

CH

CH2

E 472dHLB = 10 - 12

Acid tartric

CH(OH)CH(OH)COOH

OH

OCO

CH2 OCOR1

CH

CH2

E 472eHLB = 8-10

Acid diacetiltartric

CH

OCOCH3

COOH2

OH

CH2

CH2 OCOCH2CH2COOH

OCOR1

CH

HLB = 5 - 7

Acid succinic

- monogliceride ( si acizi organici sau derivati reactivi prin incalzire

mat. prima = gliceril-1-monostearatul (GMS)

tendinta

agenţi antispattering, chelati

panificatie

Emulgatori derivaţi de zaharuri

SucroesteriiSucroesterii- E 473

O OROCH2

O

OHHO

CH2OR

OH

OH

HOCH2OR

E 473

R = H; - COC11H23; - COC15H31; - COC17H35; - COC7H14CH=CHC8H17

Nr. crt.

Grad de esterificare al zaharozei, % IndiceHLB

Monoester Diester Triester Tetraester

1. 71 24 5 0 15

2. 61 30 8 1 13

3. 50 36 12 2 11

4. 46 39 13 2 9,5

5. 42 42 14 2 8

6. 33 49 16 2 6

emulsii de tip U/A emulsii de tip A/U

Sucrogliceridele - E 474

Emulgatori derivaţi de poligliceroli, propilenglicol şi polietilenglicoliEmulgatori derivaţi de poligliceroli, propilenglicol şi polietilenglicoli

Esterii acizilor graşi cu poliglicerolul - E 475

OH

HOCH2 CH CH2 O CH2

OH

CH CH2OH

HOCH2 CH

O

CH2OH

CH2

OH

CH CH2OH

HOCH2 CH CH2OH

O

HOCH2 CH CH2OH

1,1'

1,2' 2,2'

Polimerizarea glicerinei

trigliceroltristearat HLB= 3,6 diglicerolmonostearat HLB= 5,5 triglicerolmonostearat HLB= 7,2tetraglicerolmonostearat HLB= 9,1decaglicerol-monosterat HLB= 14,5

Esteri ai acizilor graşi cu propilenglicolul - E 477 HLB =1,8 CH3

CH

OCO(CH)16CH3CH2

OH

Propilenglicolmonostearat

E 477

PGMS

- emulgatori cu tendinţă - agenti de aerare, shorteninguri.

Emulgatori derivaţi de sorbitanEmulgatori derivaţi de sorbitan

OH

CH2OH

CH

C

C

C

CH2OH

H

H

H

OH

OH

HO

1

2

3

4

5

6

OH

CH2

CH

C

C

C

CH2OH

H

H

H

OH

HO

1

2

3

4

5

6

OOH

CH2

CH

C

C

C

CH2

H

H

H

OH

1

2

3

4

5

6

O

O

Sorbitol Sorbitan Izosorbit

E 420

sorbitan monostearat - E 491sorbitan tristearat - E 492sorbitan monolaurat - E 493sorbitan monooleat - E 494sorbitan monopalmitat - E 495

Esterii acizilor graşi cu sorbitolul şi derivaţii acestuia

Esterii polietoxilaţi ai sorbitanului cu acizii graşi

Polisorbat - emulgatori neionici hidrofili (HLB = 10 – 17

CH

CHCH

CH2

O

(OCH2CH2)xOHHO(CH2CH2O)w

CH (OCH2CH2)yOH

CH2(OCH2CH2)zOCOR

x + y + z + w = 20Polisorbat

Polisorbat 20 Polisorbat 40 Polisorbat 60 Polisorbat 65 Polisorbat 80

Acidul gras Acid lauric, C12 Acid palmitic, C16 Acid stearic, C18 Acid stearic, C18 Acid oleic, C18 : 1

Tip de ester monoester monoester monoester triester monoester

Cod E E 432 E 434 É 435 E 436 E 433

Indice HLB 17,0 16,3 14,9 10,5 15,0

Mod de prezentare

Lichid uleios la 25oC

Lichid uleios sau semigel la 25oç

Lichid uleios sau semigel la 25oç

Solid ceros la 25oC

Lichid uleios la 25oC

Culoare Citron-ambră Citron-orange Citron-orange Ocru Citron-ambră

Gust şi miros Picant, uşor amar

Picant, uşor amar Picant, uşor amar Ceros, puţin amar

Picant, uşor amar

Solubilitate - apă-alcool-ulei vegetal

++-

++-

+++

dispersabil-+

+++

Emulgatori anionici Emulgatori anionici

Esterii ai monogliceridelor sau ai analogilor acestora cu acizii organici polibazici

OH

OCO

CH2 OCOR1

CH

CH2 CH

OCOCH3

COO-2

OH

OCOCH2

CH2 OCOC17H35

CH

CH2 C CH2COOH

COO-

OH

Succistearina

OH

CH2

CH2 O P

O

OH

O- Na+

OCOR1

CH

OH

CH2

CH2 OCOCH2CH2COO-

OCOR1

CH

Monogliceridilfosfat de sodiu

SMG DATEM Stearil monogliceridilcitrat

CH3

CH

OCO(CH)16CH3CH2

OCOCH2CH2COO-

succinilmonoglicerida - SMG esterul monogliceridelor cu acidul diacetiltartric - DATEM

- condiţionarea aluaturilor

Esterii acidului lactic şi tartric cu acizii graşi

CH3(CH2)16CO O CH

CH3

COO- Na+ CH3(CH2)16CO O CH

CH3

COO- Ca2+

CH3(CH2)16CO O CH

HOOC

CH COO-

OH

E 481 E 482

E 483

2

Stearoil-2-lactilat de sodiu Stearoil-2-lactilat de calciu

Stearoil-tartrat

HLB = 10 – 12 HLB = 5 - 6

HLB = 7 - 8

Emulgatorii anionici derivaţi de alcooli graşi

Stearilfumarat de sodiu

CH3 (CH2)11 O S

O

OH

O- Na+

CH3 (CH2)17 O CO CH CH COO- Na+

Laurilsulfat de sodiu SLS

agent de batere pentru spumele

pe bază de albuş de ou îmbunătăţirea proprietăţilor mecanice ale aluatului

Emulgatori naturaliEmulgatori naturali

LecitinaLecitina

CH2

CH

CH2

OCOR1

OCOR2

O P OO-

O

CH2CH2N+(CH3)3

fosfatidilcolina (PC)

CH2

CH

CH2

OCOR1

OCOR2

O P OO-

O

CH2CH2NH3+

fosfatidiletanolamina (PE)

CH2

CH

CH2

OCOR1

OCOR2

O P OO-

O

CH2CHNH3+

COO-

fosfatidilserina (PS)

CH2

CH

CH2

OCOR1

OCOR2

O P OO-

O

OH

OH OH

OH

OH

fosfatidilinozitol (PI)

CH2

CH

CH2

OCOR1

OCOR2

O P OHO-

O

acid fosfatidic (PF)

Componentă polară Compoziţie (%)

Galbenuşde ou

Lapte

Creier de bovine

Soia Bumbac

Porumb

Floarea soarelu

i

Rapiţă

Fosfatidilcolina 69 28 18 21 23 30 14 22

Fosfatidiletanolamina 14 30 36 22 14 3 24 15

Fosfatidilserina - 8 18 - 3 1 - -

Fosfatidilinozitol 2 5 2 19 14 16 13 18

Acid fosfatidic - 0 2 7 8 9 7 -

Alţi componenţi : 14 29 15 30 38 41 42 45

Tip de acid gras Compoziţie în acizi graşi, %

Soia Galbenuş de ou

Saturat Palmitic 15-18 27-29

Stearic 3-6 14-17

Nesaturat Oleic 9-11 35-38

Linolic 56-60 15-18

Linolenic 6-9 0-1

Arahic 0 3-5

Sortimente de lecitinaSortimente de lecitina

Lecitina naturala bruta- HLB= 9-10 - umectant

- din ulei obtinut prin presare sau extractie - se separa ca emulsie in apa, se usuca

Lecitina dublu albita

- decolorare cu apa oxigenata si apoi cu peroxid de benzoil

Lecitina rafinata- - separarea acizilor grasi si a uleiurilor- extractie cu acetona- continut inalt de fosfolipide (95%)

fractionare cu etanol

solutie - fosfatidilcolină (60%) , HLB = 14-15

insolubil - fosfatidilinozitol şi acid fosfatidic (55%)

- emulsii U/A 

- emulsii A/U 

Modificarea chimică a lecitinei de uz alimentar Modificarea chimică a lecitinei de uz alimentar

Lecitinele acetilate - la grupa amino primara din PE- se transforma din emulgator amfoter in anionic- emulsii U/A-

Lecitinele hidroxilate - la dubla legatura din resturile de acizi grasi - grad de hidroxilare de cca. 10%

Lecitinele hidrolizate- hidroliză enzimatică în prezenţa unor fosfolipaze - mai hidrofile şi stabilizează emulsii U/A

Modificarea proprietăţilor lecitinei

Tehnică utilizată Utilitatea produsului obţinut

Scăderea vâscozităţii Diluarea cu uleiuri vegetale Adăugare prin pulverizare

Manipulare mai uşoară

Creşterea hidrofilicităţii Fracţionarea lecitinei (extractie cu etanol)

Emulsii U/AUmectanţi

Modificări chimice ale structurii

Hidroliză enzimatică

Amestecare cu alţi emulgatori

Decolorare Controlul procesului Alimente puţin colorate

Albire

Tranformare în pulbere Rafinarea de uleiuri şi acizi graşi liberi (extractie cu acetonă)

Amestecare uscată

Amestecarea cu diverşi purtători