Общая характеристика поверхностно-активных веществ

24.10.2014

Поверхностно-активными называются вещества, способные адсорбироваться на поверхности раздела фаз и понижать их поверхностное натяжение. Этим свойством обладают органические соединения, молекулы которых содержат наряду с полярными (функциональными) группами углеводородные радикалы.
Особенно эффективными являются органические вещества с длинной цепью углеродных атомов (C12—С18), так как они адсорбируются лучше, чем низшие члены гомологических рядов.
Высокой поверхностной активностью обладают многие природные коллоидные соединения, но большинство эмульгаторов получено синтетическим путем.
Эмульгаторы различаются по своей химической природе и по характеру воздействия на отдельные компоненты хлебопекарного сырья — жиры, белки и углеводы.
Природные и синтетические поверхностно-активные вещества, применяемые в пищевой промышленности, разделяются на три группы.
Анионактивные вещества диссоциируют в водных растворах с образованием длинноцепочечных ионов, несущих отрицательный заряд. К этой группе относятся соли высших жирных кислот (мыла), а также значительное количество синтетических веществ, получаемых путем сульфатирования высших жирных спиртов. Примером эффективного эмульгатора анионактивного характера является смесь додецил- и тетрадецилсульфатов натрия, получаемых при сульфатировании кокосового масла или жира кашалота; эти вещества диссоциируют в воде, образуя

RCH2OSO3Na ⇔ RCH2OSO2O- + Na+.

Из анионактивных соединений в хлебопечении США примениются только диацетилвиннокислый эфир моноглицерида стеариновой кислоты и стеарил-2-лактат кальция.
Неионогенные поверхностно-активные вещества не диссоциируют на ионы. К этой группе относятся разнообразные продукты оксиэтилирования длинноцепочечных жирных кислот, спиртов, аминов, а также простые и сложные эфиры многоатомных спиртов. Неионогенными поверхностно-активными веществами являются также многие природные высокомолекулярные соединения и синтетические продукты, полученные на их основе. Большинство используемых в пищевой промышленности и в хлебопечении эмульгаторов принадлежит к этой группе.
К третьей группе относятся соединения со смешанной функцией (амфолиты). Важнейшими представителями этой группы являются фосфатиды растительного и животного происхождения.
Химический состав и показатели качества эмульгаторов
Моноглицериды и диглицериды — вещества, входящие в смесь моно- и диглицеридов жирных кислот с длинной цепью углеродных атомов, насыщенных или ненасыщенных, содержащихся в пищевых жирах, — имеют следующее строение:
Общая характеристика поверхностно-активных веществ

Молекулярная масса: глицерид-моностеарата 352 и глицериддистеарата 624.
Эти глицериды (воскообразные, пластические или вязкие вещества белого и кремового цвета) являются основными компонентами товарных продуктов, содержат не менее 30% α-моноглицеридов. Ниже приведен состав глицеридов.
Общая характеристика поверхностно-активных веществ

В хлебопечении США используются товарные препараты, содержащие смесь моно- и диглицеридов различных жирных кислот и выпускаемые под различными фирменными наименованиями; Эмульсифайер Д-21, Д-61, Д-261, Д-861, Миватекс 5-20МСТ и др.
Ниже приведены состав и свойства пищевого эмульгатора на основе глицерид-моностеарата (по Гарперу) и состав и свойства продуктов молекулярной дистилляции.
Общая характеристика поверхностно-активных веществ

Применение молекулярной дистилляции позволило получить продукты, содержащие значительно больше моноглицеридов и меньше диглицерида. В связи с тем, что моноглицериды обладают большей способностью понижать поверхностное натяжение, чем диглицериды, очищенные молекулярной дистилляцией продукты более эффективны как эмульгаторы; для получения равного понижения поверхностного натяжения очищенного диглицерида требуется вдвое меньше по весу (табл. 190). Эти препараты выпускаются различными фирмами под марками Мивероль 18-00, Альдо 28 и др.
Общая характеристика поверхностно-активных веществ

Нередко смесь моно- и диглицеридов добавляют в хлебопекарные жиры в количестве от 2 до 3,5%.
Полиоксиэтилен-моностеарат (8) — ПОЭМС — частичный эфир стеариновой кислоты и смеси полиоксиэтилендиолов имеет следующую формулу:
RCOO (CH2CH2O)nH,

тде RCOO — остаток стеариновой кислоты, а n в среднем равен 7,5.
Он содержит около 97% смеси моно- и диэфиров стеариновой кислоты и полиоксиэтилена и представляет собой воскообразное вещество, пластичное при 25° С, желтого цвета с легким запахом жира и слегка горьковатым вкусом. В горячей воде диспергируется, температура затвердевания 27—29°С.
Общая характеристика поверхностно-активных веществ

Опытами доказано, что полиоксиэтилен-моностеарат не является канцерогенным веществом. Допустимые нормы его потребления в сутки составляют 25—50 мг на 1 кг веса человека. Он применяется в качестве эмульгатора в хлебопечении.
Принцип строения полиоксиэтилен-моностеарата (40) такой же, как и предыдущего, но n равен в среднем 40, растворим в воде и растительных маслах.
Общая характеристика поверхностно-активных веществ

Полиоксиэтилен-моностеарат отличается от полиоксиэтилен-моностеарата ПОЭМС плохой поглощаемостью организмом. Допустимая норма потребления в сутки составляет 25—50 мг на 1 кг веса человека,
Полиоксиэтилен-моностеарат выпускается в США под маркой Мири-45, а ПОЭМС — Мири-52.
Продукт Мири-45 имеет следующий состав (%):
Общая характеристика поверхностно-активных веществ

Широко распространенными пищевыми эмульгаторами являются разнообразные продукты этерификации шестиосновного спирта — сорбита с высшими жирными кислотами, а также с полиоксиэтиленом. Среди них можно отметить следующие.
Монопальмитат сорбита представляет собой смесь частичных эфиров сорбита и его ангидридов с пальмитиновой кислотой.
Общая характеристика поверхностно-активных веществ

Товарный продукт содержит около 95% смеси эфиров сорбита и моно- и диангидридов. Это воскообразное вещество кремового цвета с характерным запахом и сладким вкусом. В холодной воде нерастворим, в горячей образует эмульсию. Застывает при 45—47° С.
Общая характеристика поверхностно-активных веществ

Моностеарат сорбита содержит около 95% смеси эфиров сорбита и моно- и диангидридов. По внешнему виду, вкусу и запаху похож на монопальмитат сорбита. Диспергируется в горячей воде, затвердевает при 50—52° С. Этот продукт выпускается под названием Сорбэстер 11-18.
Тристеарат сорбита содержит около 95% смеси эфиров сорбита и его моно- и диангидридов. По внешнему виду похож на моностеарат сорбита. В воде нерастворим, растворим в растительных маслах. Температура затвердевания около 47—50° С; выпускается под названием Сорбэстер П-38.
Допустимые нормы потребления в сутки для всех эфиров сорбита составляют 25—50 мг на 1 кг веса человека.
Кроме перечисленных, выпускается ряд эмульгаторов на основе сорбита: монолаурат сорбита — Сорбэстер П-32, моноолеат сорбита — Сорбэстер П-17, трилаурат сорбита — Сорбэстер П-32, триолат сорбита — Сорбэстер П-37.
Монолаурат полиоксизтилен сорбита — смесь частичных эфиров, которые дает лаурнновая кислота с сорбитом и его ангидридами, конденсированными с окисью этилена.
Он содержит около 97% смеси эфиров лауриновой кислоты (качество которой должно удовлетворять требованиям, предъявляемым к пищевым продуктам) с сорбитом и его моно- и диангидридами, конденсированными с 20 моль окиси этилена на 1 моль сорбита. Представляет собой маслянистую жидкость при 25° С, лимонного цвета, с легким характерным запахом и пикантным вкусом. Растворим в воде.
Общая характеристика поверхностно-активных веществ

Моностеарат полиоксиэтилен сорбита (Полисорбат 60) имеет то же строение, что и монолаурат полиоксилен сорбита, но HCOO — остаток стеариновой кислоты. Представляет собой маслянистую жидкость или студень при 25° С, лимонно-оранжевого цвета, с легким характерным запахом, растворим в воде, нерастворим в растительных маслах.
Общая характеристика поверхностно-активных веществ

Этот широко применяемый в пищевой промышленности эмульгатор выпускается в США под наименованием Твин-60 и Твин-61.
Тристеарат полиоксиэтилен сорбита (Полисорбат 65) имеет строение такое же, как и монолаурат полиоксилен сорбит и моностеарат полиоксиэтилен сорбит, но содержит три остатка стеариновой кислоты. Он представляет собой воскообразное вещество при 25° С, цвета охры с легким характерным запахом.
Общая характеристика поверхностно-активных веществ

Моноолеат полиоксиэтилен сорбита (Полисорбат 80) имеет строение такое же, как и Полисорбат 65, но RCOO — остаток олеиновой кислоты. Это маслянистая жидкость при 25° С, лимонно-янтарного цвета с характерным запахом, растворима в воде и растительных маслах.
Общая характеристика поверхностно-активных веществ

Монопальмитат полиоксиэтилен сорбита (Полисорбат 40) имеет строение такое же, как Полисорбат 80, но RCOO — остаток пальмитиновой кислоты. Маслянистая жидкость или студень при 25° С, оранжево-лимонного цвета, растворима в воде.
Все перечисленные соединения сорбита широко используются в пищевой промышленности как эмульгаторы. Предельные нормы потребления этих веществ — 25—50 мг на 1 кг веса человека в сутки.
Пропиленгликоль (метилгликоль, пропандиоль), применяемый в пищевой промышленности как растворитель для ароматических добавок и для улучшения смачиваемости, имеет следующую формулу CH2OH—CHOH—CH3. Он дает с жирными кислотами сложные эфиры, являющиеся хорошими эмульгаторами. В промышленных масштабах используется моностеарат и монолаурат пропиленгликоля. Моностеарат, очищенный молекулярной дистилляцией, выпускается в США под маркой Мивероль П-06 и применяется в хлебопечении и кондитерском производстве как эмульгатор для жиров.
Для эмульгирования и пластифицирования в кондитерской промышленности используются эфиры сахарозы и жирных кислот: лауриновой, пальмитиновой и стеариновой, выпускаемые под фирменными марками Сорбэстер Эмульсифайер-18 (моностеарат), Сорбэстер Эмульсифайер-218 (дистеарат), Сорбэстер Эмульсифайер-212 (дилаурат), Сорбэстер Эмульсифайер S-312 (трилаурат), а также различные смеси этих эфиров.
Синтезированные в России эфиры сахарозы, перспективные для использования в хлебопечении, имеют следующую характеристику
Общая характеристика поверхностно-активных веществ

Содержание моностеарата составляет 81—83%, дистеарата 14—17, свободной стеариновой кислоты 2—3.
Общая характеристика поверхностно-активных веществ

Количество дистеарата составляет 87—92%, моностеарата 5—7, свободной стеариновой кислоты 2—4.
В лабораторных условиях получены и испытаны как улучшители хлеба следующие эфиры глюкозы: D-глюкозо-3-стсарат, D-глюкозо-3-пальмитат, α-метил-D-глюкозо-6-стеарат, α-метил-D-глюкозо-6-пальмитат, α-метил-D-глюкозо-6-лаурат.
Эфиры целлюлозы, применяемые в кондитерском производстве — метиловый и карбоксиметиловый эфиры —также были испытаны в лабораторных и производственных условиях как эмульгаторы при производстве хлебобулочных изделий.
Альгиновая кислота и ее соли применяются в кондитерской промышленности. Возможности применения этих веществ в хлебопечении изучались мало.
Лецитин — товарный продукт животного или растительного происхождения (преобладает лецитин соевого масла) представляет собой смесь несколько фосфатидов, в основном содержащих следующие вещества:
Общая характеристика поверхностно-активных веществ

(R — различные остатки высших жирных кислот, насыщенных или ненасыщенных).
В продажу поступает в основном смесь фосфатидов с растительным маслом.
В США и Западной Европе выпущен в продажу очищенный лецитин сои, содержащий до 95% фосфатидов и обладающий значительно более высокой эмульгирующей способностью. Анализ товарных образцов соевого лецитина показывает, что в собственно фосфатидную фракцию входит около 29% лецитина, 31% кефалина и 40% фосфатида, в составе которого имеется инозит.
Вырабатываемый в России фосфатидный концентрат представляет собой смесь фосфатидов сои или подсолнечника, содержащую около 60% собственно фосфатидов, растворенных в растительном масле.

Имя:*
E-Mail:
Комментарий: