Kokosų gėrimų emulsikliai: iššūkiai ir sprendimai

Kokosų gėrimai yra mėgstami vartotojų visame pasaulyje dėl jų unikalaus skonio ir turtingo maistinio profilio. Kiekviename 100 ml kokosų sulčių yra apie 2,5 g augalinių baltymų, nepakeičiamų aminorūgščių, kalcio, fosforo, kalio, magnio ir įvairių vitaminų bei mineralų. Tačiau šie gėrimai gamybos ir sandėliavimo metu susiduria su dideliais stabilumo iššūkiais, kurių pagrindinė problema yra emulsijos sistemos nestabilumas.

Kokosų gėrimai iš esmės yra natūralios aliejaus -vandenyje{1}} (O/W) emulsijos. Šviežioje kokosų mėsoje natūralūs baltymai, tokie kaip kokoso globulinai ir albuminai, kartu su fosfolipidais vaidina tam tikrą vaidmenį emulguojant. Tačiau šių natūralių komponentų emulsinimo galimybės yra labai ribotos. Po apdorojimo, praskiedimo ir sterilizavimo aukštoje temperatūroje{5}} jų sąsajos apsauga dažnai yra nepakankama ilgalaikiam stabilumui palaikyti. Todėl maisto emulsiklių pridėjimas tampa esminiu šios problemos sprendimu.

1 1 iššūkis: didelis riebalų kiekis veda prie kremo

Natūralus riebalų kiekis kokosų gėrimuose paprastai svyruoja nuo 10% iki 17%. Šie aliejai yra daug mažiau tankūs nei vandeninė fazė ir linkę kilti, veikiami gravitacijos, suformuodami „alyvos žiedą“ ant paviršiaus. Alyvos sluoksnio atskyrimas yra viena iš dažniausiai pasitaikančių kokybės problemų gaminant ir laikant kokosų gėrimus. Kuo didesnis riebalų kiekis, tuo didesnis sistemos specifinis paviršiaus plotas ir didesnė tikimybė, kad riebalų lašeliai susidurs ir susijungs, galiausiai atsiskirdami nuo vandeninės fazės ir smarkiai paveikdami produkto išvaizdą bei burnos pojūtį.

2 2 iššūkis: mažas natūralių baltymų kiekis ir nepakankamas emulsinimo pajėgumas

Baltymų kiekis šviežioje kokoso mėsoje yra tik apie 1,8 %-2 %, o paviršinių -aktyvių komponentų-, visų pirma globulinų ir albuminų, jau yra labai mažai. Kai kokosų gėrimai skiedžiami, šių natūralių emulsiklių koncentracija toliau mažėja, todėl jų nepakanka, kad susidarytų tanki paviršinė plėvelė aplink riebalų lašelius. Kai sąsajos plėvelė turi defektų, riebalų lašeliai flokuliuojasi ir susilieja, sukeldami greitą sistemos destabilizaciją.

3 3 iššūkis: keli „išpuoliai“ apdorojimo metu

Gamybos metu kokosų gėrimai patiria daugybę atšiaurių sąlygų: sterilizacija aukštoje-temperatūros temperatūroje (paprastai 121 laipsniu 20 minučių) sukelia baltymų denatūravimą ir aliejaus oksidaciją; homogenizacija (paprastai apie 20 MPa) suardo riebalų lašelius, bet taip pat gali sunaikinti pradinę sąsajos struktūrą; kai kokosų pienas sumaišomas su didelio-rūgštingumo ingredientais, pvz., vaisių sultimis, staigus pH sumažėjimas sukelia baltymų denatūravimą, dalelių sutirštėjimą ir sluoksniavimąsi. Natūralūs kokosų gėrimų emulsiniai komponentai negali išlaikyti stabilumo tokiomis sudėtingomis apdorojimo sąlygomis.

Siekiant išspręsti pirmiau minėtus iššūkius, emulsikliai užtikrina stabilumą šiais mechanizmais:

Tyrimai rodo, kad baltymų arba mažų{0}}molekulinių paviršinio aktyvumo medžiagų pridėjimas yra veiksminga priemonė emulsijos kinetiniam stabilumui pagerinti. Tačiau vieno emulsiklio dažnai nepakanka, todėl maišymo strategijos yra būtinos. Naudojant augalinių baltymų gėrimų emulsiklius, paprastai reikia sumaišyti du ar daugiau emulsiklių, o sistemos HLB vertė yra didesnė nei 8. Emulsiklio maišymo poveikis yra žymiai geresnis nei vieno emulsiklio.

1 glicerolio monostearatas (GMS)

GMS yra vienas iš klasikiniausių emulsiklių, visų pirma atliekantis anti-sodėjimą ir pagalbinį emulsinimo vaidmenį kokosų gėrimuose.

Privalumai: Sudaro kompleksus su amiloze, padidina sistemos storį ir stabilumą; stipriai lipofiliškas (HLB ~3,8), gerai jungiasi su aliejais, kad neatsiskirtų riebalai. Kokosų gėrimų maišymo kompozicijose GMS dažnai naudojamas kartu su hidrofiliniais emulsikliais, todėl pasiekiamas idealus emulsinimo efektas. Kokosų pieno -vaisių sulčių mišinių patente monogliceridai įtraukti kaip pagrindinis emulsiklio komponentas.

Apribojimai: ribotas stabilumas didelės-riebalų sistemose, kai jos naudojamos atskirai, todėl reikia maišyti su didelio-HLB emulsikliais; sumažintas efektyvumas žemo pH sąlygomis.

2 riebalų rūgščių sacharozės esteriai (SE)

Sacharozės esteriai yra ne{0}}joniniai emulsikliai, kurie atlieka daugybę funkcijų kokosų gėrimuose. Jų HLB vertės gali būti labai įvairios (1–16), todėl galima lanksčiai pasirinkti pagal formulės poreikius.

Privalumai: Puikus atsparumas rūgštims, stabilus pH 3,5-7. Veiksmingai apsaugo nuo baltymų krešėjimo ir denatūravimo, tuo pačiu užtikrinant tokias funkcijas kaip emulsinimo dispersija, tirpinimas, kristalizacijos slopinimas ir antimikrobinis konservavimas. Patentuotame kokosų gėrimų emulsiklio stabilizatoriuje pagrindinis komponentas yra sacharozės esteriai, sumaišyti su glicerolio monostearatu ir natrio kazeinatu, kad būtų išvengta nuosėdų, flokuliacijos ar aliejaus plūduriavimo per visą galiojimo laiką. Aukšto HLB sacharozės esteriai (pvz., SE-15, HLB 15) pasižymi geru hidrofiliškumu ir skaidrumu, todėl jie ypač tinka gėrimams, kuriems reikalinga aiški išvaizda.

Apribojimai: nors aukšto{0}}HLB produktai yra stabilesni rūgštinėmis sąlygomis nei daugelis emulsiklių, jų vandeniniai tirpalai vis tiek gali koaguliuoti padidėjus rūgštingumui; jų veikimas tiek aukšto, tiek žemo pH aplinkoje yra mažiau subalansuotas nei poliglicerolio esterių; santykinai didesnė kaina.

3 riebalų rūgščių poliglicerolio esteriai (PGE)

PGE yra didelio{0}}našumo ne-joninis emulsiklis, kurio HLB vertės reguliuojamos nuo 1 iki 18. Didėjant rūgštingumui, PGE emulsinimo efektyvumas iš tikrųjų pagerėja ir jis nekoaguliuoja net esant labai žemoms pH vertėms.

Privalumai: itin stabilus rūgščioje ir aukštoje{0}}temperatūroje. Tiesiogiai naudojamas gėrimuose, kurių sudėtyje yra aliejaus- arba baltymų- (įskaitant kokosų pieną, žemės riešutų pieną ir kt.), jis padidina stabilumą ir sklaidomumą, užkertant kelią nuosėdoms, sluoksniavimuisi ir aliejaus žiedų susidarymui. PGE taip pat yra daugiafunkcis emulsiklis, naudojamas įvairiose srityse, įskaitant maistą, kasdienes chemines medžiagas, naftą, tekstilę ir kt., bespalvis ir bekvapis, atsparus hidrolizei, neturintis neigiamo poveikio produkto išvaizdai ar kvapui.

Apribojimai: Emulsinimo efektyvumas yra ribotas, kai naudojamas vienas, todėl norint pasiekti optimalų rezultatą, paprastai reikia maišyti su kitais emulsikliais. Tiriant augalinių baltymų gėrimų mišinius emulsiklius, PGE dažnai naudojamas kartu su monogliceridais ir natrio stearoilo laktilatu.

4 natrio stearoilo laktilatas (SSL)

SSL yra anijoninis emulsiklis, kuris visų pirma yra skirtas baltymų stabilizavimui ir sistemos gerinimui augalinių baltymų gėrimuose.

Privalumai: Patiria elektrostatinę sąveiką su baltymais gėrimų sistemoje, pagerindama baltymų dispersiškumą ir tirpumą, užkertant kelią nusėdimui ir sluoksniavimuisi. Augalinių baltymų gėrimuose SSL pagerina baltymų tirpumą, padėdamas pagerinti daug{1}}baltymų turinčių gėrimų pojūtį burnoje ir tekstūros vienodumą. Leistinas SSL papildymo lygis baltyminiuose gėrimuose paprastai yra 2,0 g/kg, plačiai taikomas arbatai, kavai, augaliniams{4} gėrimams ir aromatizuotiems gėrimams. Atliekant lazdyno riešutų augalinių baltymų gėrimų tyrimus, buvo įrodyta, kad SSL yra svarbi sumaišytų emulsiklių sudedamoji dalis, kurios stabilumas žymiai pagerėjo maišant su monogliceridais ir PGE.

Apribojimai: SSL poveikis labiau orientuotas į baltymų sistemas; riebių kokosų gėrimų{0}} aliejaus emulsinimo gebėjimas yra silpnesnis nei lipofilinių emulsiklių, tokių kaip GMS. Norint pasiekti visapusišką efektyvumą, jį paprastai reikia maišyti su kitais emulsikliais.

5 Natrio kazeinatas

Natrio kazeinatas yra natūralus baltymų{0}}emulsiklis, išgaunamas iš pieno. Nors pats savaime nėra mažos{2}}molekulės emulsiklis, jis atlieka nepakeičiamą vaidmenį augalinių baltymų gėrimų sistemose.

Privalumai: Aliejaus -vandens sąsajoje sudaro didelio stiprumo viskoelastinę plėvelę, užtikrinančią dvigubą elektrostatinio atstūmimo ir sterinio kliūčių mechanizmą, kad riebalų lašeliai ir baltymų dalelės būtų stabiliai suspenduotos. Patentuotame kokosų gėrimų emulsiklio stabilizatoriuje natrio kazeinatas yra pagrindinis komponentas (10 %-45 %), sumaišytas su glicerolio monostearatu ir sacharozės esteriais, kad būtų žymiai pagerintas emulsijos stabilumas ir burnos pojūčio kokybė. Baltymų -turinčiose augalinės- gėrimų sistemose nuo baltymų apsaugantis natrio kazeinato poveikis žymiai padidina terminį stabilumą.

Apribojimai: gautas iš gyvūnų (pieno), todėl jis netinkamas grynai augalinei{0}}padėčiai nustatyti; gali būti netaikomas prekių ženklams, kurie siekia „švarios etiketės“ ​​arba veganiškų formulių.

Pavieniai emulsikliai dažnai negali vienu metu patenkinti visų kokoso gėrimų stabilumo reikalavimų. Todėlmišrios kompozicijosyra veiksmingiausios priemonės sprendžiant kokoso gėrimų stabilumo problemas. Augalinių baltymų gėrimų emulsikliai turėtų būti gaminami sumaišant du ar daugiau emulsiklių, o sistemai reikalinga didesnė nei 8 HLB vertė.

Classic Blend 1: GMS + Span20 + Tween60 (1:4:5)

Sistemingai tirdami kokosų pieno gėrimus, mokslininkai išsiaiškino, kad kai GMS (lipofilinis), Span20 (vidutiniškai hidrofiliškas) ir Tween60 (stipriai hidrofiliškas) buvo sumaišyti santykiu 1:4:5, sumaišytas emulsiklis pasiekė HLB vertę maždaug 11,27, o esant minimaliam skysčių sluoksniui, o optimaliausias kokosų pieno sluoksnis. stabili sistema. Trijų emulsiklių papildomos hidrofilinės -lipofilinės savybės sukuria itin stiprią paviršių plėvelę aliejaus-vandens sąsajoje. Daug emulsiklio molekulių adsorbuojasi aplink paviršių plėvelę, padidindamos plėvelės tankį ir stiprumą, taip padidindamos emulsijos stabilumą.

Klasikinis mišinys 2: GMS + SE + CMC + Welan Gum

Kai kokosų pienas sumaišomas su didelio{0}}rūgštingumo ingredientais, pvz., vaisių sultimis, sistema susiduria su dar sudėtingesniais iššūkiais. Patentuota formulė, naudojanti 0,1–0,3 dalies monogliceridų, 0,1–0,2 dalies sacharozės esterių, 0,3–0,7 dalių natrio karboksimetilceliuliozės ir 0,02–0,06 dalių welan dervos, veiksmingai sprendžia tokias problemas kaip sluoksniavimasis, dalelių sutirštėjimas ir baltymų denatūracija, atsirandanti sumaišius vaisių sultis kokoso riešutų pieną.

Klasikinis mišinys 3: GMS + SE + natrio kazeinatas + ksantano derva

Kitame patente miltelių pavidalo emulsiklio stabilizatorius, paruoštas sumaišant glicerolio monostearatą 10-45%, sacharozės esterius 5-25%, natrio kazeinatą 10-45%, ksantano dervą 1-20%, agaro 1-10% ir natrio tripolifosfatą 5-15%, užtikrina, kad nebūtų suskaidytas arba susmulkintas aliejus, riešutų gamyboje. plaukioja per visą produkto galiojimo laiką, žymiai pagerina kokybę ir burnos pojūtį.

Classic Blend 4: GMS + PGE + SSL (30 % + 47.25 % + 22.75 %)

Dėl augalinių baltymų gėrimų (įskaitant kokoso baltymų gėrimus) sisteminis tyrimas parodė, kad kai maišyto emulsiklio HLB vertė yra 12, kai sudėtyje yra 30% monogliceridų, 47,25% poliglicerolio esterių ir 22,75% poliglicerolio esterių ir 22,75% yra optimalus natrio stearoilo laktilato stabilumas2.

Kokosų gėrimų stabilumo iššūkiai iš esmės kyla dėl bendro nepakankamo natūralių emulsuojančių komponentų, didelio riebalų kiekio ir atšiaurių apdorojimo sąlygų poveikio. Šios problemos sprendimas yra stabilių naftos{1}}vandens paviršių plėvelių kūrimas.

GMS yra ekonomiškiausias{0}}pagrindinis pasirinkimas, tačiau jį reikia maišyti su aukšto-HLB emulsikliais; SE pasižymi atsparumu rūgštims ir baltymų apsauga; PGE ypač gerai veikia rūgštinėse sistemose; SSL specializuojasi baltymų sistemų stabilizavime; natrio kazeinatas yra puikus pasirinkimas kuriant didelio-stiprumo sąsajos plėveles.

Tyrimai rodo, kad kokosų gėrimų stabilumas nuolat kinta priklausomai nuo sumaišyto emulsiklio HLB vertės, o sistema yra stabiliausia, kai HLB vertė artėja prie 11,27. Praktinėje gamyboje norint užtikrinti stabilią aukštos kokybės kokosų gėrimų gamybą, būtina pasirinkti du ar daugiau emulsiklių maišymui ir optimizuoti santykį pagal konkrečią sudėtį.