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Com a melhoria do padrão de vida das pessoas, as exigências dos consumidores por alimentos não se limitam apenas ao valor nutricional razoável, mas também exigem que os alimentos tenham qualidade satisfatória em características sensoriais, como aparência, cor, aroma, sabor, viscosidade, frescor, etc.

Os emulsificantes, como aditivos alimentares para condicionamento, desempenham um papel importante na indústria alimentícia. Vamos dar uma olhada no mecanismo de ação dos emulsificantes!

Emulsão

A emulsão comum em alimentos consiste em água ou solução aquosa, coletivamente denominada fase hidrofílica; a outra fase é uma fase orgânica imiscível em água, também conhecida como fase lipofílica. Dois líquidos imiscíveis, como água e óleo, podem formar dois tipos de emulsões quando misturados: água em óleo (O/A) e água em óleo (A/O).

Em uma emulsão de água em óleo, o óleo é disperso como pequenas gotículas na água, com as gotículas de óleo como fase dispersante e a água como meio dispersante. Por exemplo, o leite de vaca é uma emulsão O/A; em emulsões de água em óleo, o oposto é verdadeiro. A água é dispersa como pequenas gotículas no óleo, com a água como fase dispersante e o óleo como meio dispersante. Por exemplo, a manteiga artificial é um tipo de emulsão A/O.

O mecanismo de ação dos emulsificantes

Emulsificantes alimentares, também conhecidos como surfactantes, são substâncias que convertem líquidos imiscíveis em fases uniformemente dispersas (emulsões). Quando adicionados aos alimentos, podem reduzir significativamente a tensão interfacial entre óleo e água, permitindo que óleos imiscíveis (substâncias hidrofóbicas) e água (substâncias hidrofílicas) formem emulsões estáveis ​​como aditivos alimentares.

Por um lado, os emulsificantes formam uma fina camada molecular nas superfícies das fases mutuamente repulsivas, reduzindo a energia livre de superfície de todo o sistema e formando novas interfaces. As moléculas do emulsificante possuem grupos funcionais hidrofílicos e oleofílicos, que podem adsorver nas superfícies das fases mutuamente repulsivas do óleo e da água, formando uma fina camada molecular e reduzindo a tensão interfacial entre as duas fases. Ou seja, a parte oleofílica da molécula de óleo e o emulsificante estão de um lado, e a parte hidrofílica da molécula de água e o emulsificante estão do outro lado. Essa interação entre os dois causa uma mudança na tensão interfacial;

Por outro lado, ao formar uma camada protetora de adsorção na superfície da gota, ela confere a ela uma forte estabilidade espacial. Quanto mais emulsificantes são adicionados, maior a redução da tensão interfacial. Isso permite que substâncias anteriormente imiscíveis sejam misturadas uniformemente, formando um sistema disperso homogêneo que altera o estado físico original, melhorando assim a estrutura interna do alimento e aumentando sua qualidade.
Valor de equilíbrio hidrofílico e oleofílico

Geralmente, emulsificantes com forte hidrofilicidade formam emulsões óleo/água, enquanto emulsificantes com forte hidrofilicidade formam emulsões água/óleo. Para indicar o equilíbrio hidrofílico e lipofílico dos emulsificantes, geralmente é utilizado o valor de HLB (Valor do Equilíbrio Hidrofílico e Lipofílico), e o valor de HLB é utilizado para representar a hidrofilicidade dos emulsificantes. Existem vários métodos de cálculo para o valor de HLB.

Fórmula de diferença: HLB = hidrofilicidade do grupo hidrofílico - hidrofobicidade do grupo lipofílico

Fórmula da razão: HLB = hidrofilicidade do grupo hidrofílico / hidrofobicidade do grupo oleofílico

O valor de EHL de cada emulsificante pode ser determinado por métodos experimentais. Para emulsificantes com 100% de lipofilicidade, seu EHL é 0 (representado pela cera de parafina), e para aqueles com 100% de hidrofilicidade, seu EHL é 20 (representado pelo oleato de potássio), dividido em 20 partes iguais para indicar a intensidade de sua hidrofilicidade e oleofilicidade. Quanto maior o valor de EHL, mais forte é a hidrofilicidade, e quanto menor o valor de EHL, mais forte é a oleofilicidade.

A grande maioria dos emulsificantes comestíveis são surfactantes não iônicos com valores de HLB variando de 0 a 20. Os diferentes valores de HLB e as propriedades relacionadas dos emulsificantes não iônicos são mostrados na tabela. O valor de HLB dos surfactantes iônicos varia de 0 a 40. Portanto, emulsificantes com valores de HLB < 10 são principalmente lipofílicos, enquanto emulsificantes com valores de HLB ≥ 10 apresentam características hidrofílicas.

Para emulsificantes mistos, seus valores de EHL têm propriedades aditivas. Portanto, quando dois ou mais emulsificantes são misturados e utilizados, o valor de EHL do emulsificante misto pode ser calculado com base na fração mássica de cada emulsificante em sua composição:

HLBa,b =HLBa·A%+HLBb·B%

Na fórmula,

HLBa, b é o valor HLB do emulsificante a, b misturados;

HLBa e HLBb são os valores de HLB dos emulsificantes a e b, respectivamente;

A% e B% são os teores percentuais de a e b no emulsificante misto, respectivamente (esta fórmula se aplica somente a emulsificantes não iônicos).
Métodos de preparação e fatores de influência de emulsificantes

Existem quatro métodos para preparar emulsificantes: método de gel seco, método de gel úmido, método de mistura de fase óleo-água e método mecânico.

Método de gel seco, que envolve a adição de água a uma fase oleosa contendo emulsificantes. Durante o preparo, o pó de borracha (emulsificante) é primeiro misturado uniformemente ao óleo, uma certa quantidade de água é adicionada, moída e emulsionada em colostro, e então diluída com água até a quantidade total.

Método de gel úmido, que envolve a adição de óleo a uma fase aquosa contendo emulsificantes. Durante o preparo, o gel (emulsificante) é primeiro dissolvido em água para formar uma pasta, a fase aquosa. Em seguida, a fase oleosa é adicionada à fase aquosa em etapas, triturada em colostro, e a água é adicionada à quantidade total.

Misture as fases oleosa e aquosa e adicione-as ao emulsificante, misturando uma certa quantidade de óleo e água. Moa a goma arábica em um pilão e, em seguida, triture rapidamente a mistura de óleo e água até formar colostro e diluir com água.

A preparação de emulsificantes envolve principalmente a emulsificação de dois líquidos, e a qualidade da emulsificação tem um impacto significativo na qualidade da emulsão.

Os fatores que afetam a emulsificação incluem principalmente a tensão interfacial, a viscosidade e a temperatura, o tempo de emulsificação e a quantidade de emulsificante utilizada. Emulsificantes que podem reduzir significativamente a tensão interfacial são geralmente selecionados; a temperatura de emulsificação mais adequada para emulsificantes é em torno de 70 °C. Se surfactantes não iônicos forem usados ​​como emulsificantes, a temperatura de emulsificação não deve exceder sua temperatura máxima; quanto mais emulsificantes forem usados, mais estável será a emulsão formada.

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