乳化剂的选择与应用

32　　　乳化剂的选择与应用赵君哲王培育　抚顺市独凤轩食品有限公司　辽宁抚顺　113122　　摘　要介绍了如何通过系统的方法对乳化剂进行选择和检验。着重研究了在含盐食品中,对不同HLB值乳化剂的选择和应用,并给出合适的HLB值范围和乳化剂组合。关键词　乳化剂乳化效率性能SelectionandapplicationofemulsifyingagentAbstract　Itintroducedhowtochooseandinspectemulsifyingagentthroughthesystemicmethodinthisarticle.AccentonselectionandapplicationofdifferentHLBvaluewordsemulsifyingagentinsaliferousfood,italsogivetheproperrangeofHLBvalueandcombination.Keywords　emulsifyingagent;emulsificationefficiency;property　　食品乳化剂也是添加剂行业发展比较快的一个品种,广泛应用于许多含油食品中,但乳化剂种类不同,效果往往也相差很大。如何有选择地使用乳化剂,使其在成本投入和应用效果上达到理想,是摆在我们面前的大问题。以下将我们的选择方法介绍给大家,希望能启发同行的思路。1　几种乳化剂的乳化性能粗略比较鸡油z水=1z1,乳化剂按5%加入;离心3000r/mim,3min后观察(见表1)。表1乳化剂HLB值乳化效果S-1515有少许分层S-1111底部有少许分层,上有黄色物(可能是油)司盘604.7无三聚甘油单硬脂酸酯7.2无2　乳化剂的乳化效率试验混合乳化剂HLB值的计算方法:HLB=HLB1X+HLB2(1-X)乳化剂z水z鸡油=1z40z40;加热至80℃,搅拌,静置18h以上,观察;将乳化效果好的几种(HLB值6、7、8、9、10和7.2)作进一步试验,同时发现HLB值6、7的稠度较大,其它乳化物较稀(见表2)。表2司盘60zS-15HLB值评价,析出量多少从1-15排序其它乳化剂析出量多少从1-15排序100z04.7分层,687z136无分层78z227无分层三聚甘油单硬脂酸酯(HLB7.2)无分层68z328无分层58z429无分层49z5110无分层39z6111分层,5S-11(HLB11)分层,129z7112分层,419z8113分层,310z9014分层,20z10015分层,13　乳化剂的性能试验(1)直接离心试验(pH值未调整;3000r/min,3min)MEATINDUSTRY2009年第7期总第339期　产品开发·试验研究　33　　　表3司盘60zS-15HLB值析出量由多到少87z1364,清油层最少,较混浊;半乳化层厚,约10mm78z2273,清油层少,较透明;半乳化层厚,约10mm三聚甘油单硬脂酸酯7.22,清油层较混浊;半乳化层较厚,约4mm68z3281,清油层大,透明;半乳化层薄,约3mm58z4291,清油层大,透明;半乳化层薄,约3mm49z51101,清油层大,透明;半乳化层薄,约3mm　　HLB值6和7较好,其中6表现最好;三聚甘油单硬脂酸酯也有一些价值,可以考虑进一步与HLB值6和7复配、试验(见表3)。(2)耐酸性试验(必要时3000r/min,3min,离心后观察)表4司盘60zS-15HLB值pH值615和510,析出量由多到少pH值4.3、离心,析出量由多到少评分(10分制)87z136没有析出油1878z227没有析出油39三聚甘油单硬脂酸酯7.2没有析出油2、3之间8.768z328没有析出油28.558z429没有析出油4,9.549z5110没有析出油18　　pH值偏酸时(6.5),除HLB值6的稠度没有太大的变化外,发现其它乳化物稠度明显增加,几种样品的稠度没有太大差异,并且都没有出现析油的现象,说明适度的酸度有利于提高乳化效果。pH值5～6之间乳化物稠度最大(见表4)。(3)耐碱性试验(必要时离心后观察)原计划将乳化物pH值调整到pH值8.0或pH值9.0水平,测定碱性条件下的稳定性情况。经测定以上乳化物的pH值均在原设想的8.0～910水平,同时,还发现冲洗pH计探头的少量的蒸馏水已造成HLB值8、9、10和三聚甘油单硬脂酸酯(HLB值7.2)的乳化液明显地分离出清油。pH值6、7的乳化液稳定,没有以上情况。这说明HLB值较高的情况下,碱性条件下乳化物的稳定性是极差的(见表5)。表5司盘60zS-15HLB值pH值(1z40z40)析出量由多到少评分(10分制)87z1367.95水层清,无出油1078z2278.57水层清,无出油9.5(参考离心试验)三聚甘油单硬脂酸酯7.27.073,水层浊,少许出油8.568z3289.093,水层清,少许出油958z4299.202,水层清,出油层1/7,混浊8.549z51109.191,水层清,出油层1/7,清亮8　　(4)耐盐性试验(盐添加量14%,必要时离心后观察)表6司盘60zS-15HLB值乳化层+油层(pH值4.3)乳化层+油层(pH值未调整)评分(10分制)87z13671.43%;出油较多50.88%;油析出6.978z22765.79%;出油最多,28.95%50.00%;油析出2.9三聚甘油单硬脂酸酯7.271.43%;乳化层稳定61.22%;未出油1068z32860.53%;出油少50.98%;油析出6.158z42959.09%;乳化层稳定52.08%;油析出5.249z511056.41%;乳化层稳定53.06%;油析出6.1　　HLB值7的耐盐效果是极差的,这点多少有些令人意外。同时,对HLB值6,另外做了加盐量5%的试验,乳化层达到56%,油也析出。由此看来,对于一点点乳化效果地增加,用牺牲盐量(即牺牲防腐效果)来达到是不合适的(见表6)。(5)几种混合乳化剂优选排序与评价三聚甘油单硬脂酸酯HLB值6(司盘60zS-15=87z13混合物)HLB值8(司盘60zS-15=68z32混合物)2009年第7期总第339期MEATINDUSTRY　产品开发·试验研究　34　　　这些乳化剂通过实验验证,基本上都不理想。蛋白质受盐的影响,几乎没有保油性;盐存在时乳化剂的保油能力也大大降低(乳化剂:油脂≈3%)。司盘60和S-15的复合物、三聚甘油单硬脂酸酯,均没有普遍适用性,寻找耐盐型乳化剂的选择才是解决产品乳化稳定性的出路。4　司盘60、S-15的复合物与三聚甘油单硬脂酸酯的再复配试验表7(司盘60zS-15=87z13):三聚甘油单硬脂酸酯HLB值析出量由多到少(司盘60zS-15=78z22):三聚甘油单硬脂酸酯HLB值析出量由多到少100z0650.88%100z0750%50z506.6乳化层58.49%;水液透明50z507.1乳化层58.33%;水液混浊0z1007.2乳化层61.22%;水液基本透明0z1007.2乳化层61.22%;水液基本透明　　因为正常的HLB值的变化效果是抛物线式的曲线,司盘60与S-15再混合的效果不及三聚甘油单硬脂酸酯的效果,基本说明它们之间的混合没有峰值,再进行不同比例的复配试验已没有价值(见表7)。5　乳化剂的其它验证试验(1)一次乳化试验。目的是测定乳化剂的添加量与乳化效果关系的对应曲线。乳化剂作添加量梯度变化试验(空白、013%、014%、015%、016%、017%);试验发现从013%～016%,乳化效果依次增加;同时也发现,乳化剂的添加效果并不是多多益善,增加至某一用量时,产品的乳化效果反而下降。(2)二次乳化与一次乳化对比试验。二次乳化较一次乳化稍好些,但不是很明显。6　离子型乳化剂(1)硬脂酰乳酸钠(SSL)的耐盐性试验经试验,硬脂酰乳酸钠(SSL)在不加盐时乳化性很好;加盐后仍有较好的乳化性和耐盐性,其性能优于蔗糖酯S-15和司盘60的复合,但还不能完全解决加盐引起的分层问题。同时,测定加盐对乳化稳定性的影响,通过高速离心试验后对比不明显。说明离子型乳化剂与非离子型乳化剂在这一点上是有差异的。(2)硬脂酰乳酸钠(SSL)的最佳添加量问题表8硬脂酰乳酸钠添加量HLB值析出量由多到少0.5%8.31,高速离心乳化层出油,最多1.0%8.32,高速离心乳化层出油,较多1.5%8.33,高速离心乳化层出油,较少2.5%8.34,与1.5%比较乳化层增加,与5.0%比较乳化层稍薄,高速离心没有出油;静止1d后蛋白析出3.0%8.35,高速离心乳化层较厚、没有出油;静止1d后蛋白析出3.5%8.37,高速离心乳化层最厚、没有出油,效果最好4.0%8.36,高速离心乳化层较厚、发黄色,没有出油;静止1d后无析出4.5%8.35,高速离心乳化层较厚,有少量油析出,效果与3.0%相当5.0%8.35,高速离心乳化层较厚,有少量油析出;静止1d后蛋白析出　　说明乳化稳定性,随着硬脂酰乳酸钠(SSL)添加量的增加而提高,但并不是添加量越多越好,最大限值在4.0%左右。最佳的添加量在3.5%(见表8)。(3)添加胶质对乳化稳定性的影响添加2%的预糊化淀粉试验,粘度增加很多,高速离心乳化层也增厚,但依然有蛋白液析出,静止1d没有蛋白析出。另外,无限增加粘度是不可能的,因为会导致输送、灌装无法生产。同时,考虑增稠剂对乳化强度的影响,做了增稠剂先加入与后加入的对比小试,实验室中的小试验没有发现乳化效果差异太大,但这与在大生产中的调配情况不符合。推测:可能因小试中乳化头直径与烧杯直径的比例,要远大于调配罐上乳化头直径与调配罐直径MEATINDUSTRY2009年第7期总第339期　产品开发·试验研究　35　　　的实际比例,小试情况下乳化程度更剧烈,从而造成乳化强度在增稠剂添加先后上没有发现太大差异。需要中试进一步验证。(4)硬脂酰乳酸钠(SSL)与司盘60的复配试验,HLB值选择6和7。表9SSL:司盘60HLB值析出量由多到少(添加量3%)0z1004.71,高速离心,出油36z6462,乳化层较厚,高速离心,没有出油;静止有少许分层64z3672,乳化层较厚,高速离心,没有出油;静止有少许分层,比HLB6时少100z08.33,乳化层最厚,高速离心,没有出油;静止有少许分层　　看来硬脂酰乳酸钠(SSL)与司盘60的复配的效果,不及单独使用硬脂酰乳酸钠(SSL)的效果(见表9)。(5)斯托克公式v=κgr2d1-d2μv———颗粒的沉速(cm/s);g———重力加速度;r———为颗粒的半径(cm);d1———颗粒的比重;d2———为水介质比重;μ———水介质粘度;κ———为形状系数,随形状而变化,对球形颗粒κ=01222,鳞片状颗粒κ=01040。斯托克公式是在理想状态下(颗粒与比重相同的球体,20℃恒温,静水中)得出的,与实际情况有出入,此公式只适用于0110～0114mm粒径0104mm的颗粒。从斯托克公式可以看出,介质粘度和颗粒半径是两个可以改变的条件,并且也比较容易改变这两个条件。但介质粘度变化是有限的,粘度太大既影响颗粒的微细化,又影响产品的输送和灌装。同时,颗粒半径小,在低粘度乳化(剪切、高压)容易做到,在高粘度容易保持。这等于告诉我们工艺方法。结论:从试验的结果看,要彻底解决产品稳定性问题,难度很大;从斯托克公式看,产品的稳定性也只是个相对问题;另外,添加乳化剂和均质(含高压和高剪切,主要指高压均质)是产品稳定的必由之路。7　乳化剂的最终使用方案(就研究对象而论)7.1　乳化剂合适的HLB值及配比(1)蛋白质的保油能力,忽略不计。(2)乳化剂合适的HLB值,一般6～7。(3)普通乳化剂配比(任选其一)。①司盘60zS-15=87z13;②三聚甘油单硬脂酸酯;③SSLz司盘60=64z36;④硬脂酰乳酸钠(SSL)。(4)特殊条件下必须使用硬脂酰乳酸钠(SSL)。7.2　乳化剂添加的比例一般产品按0.3%～0.6%添