食品百科

12.4.1 液体食品与均质

最近更新:2023-02-16

12.4.1.1 液体食品体系

液体食品多属于非均匀的多相液态分散体系。所谓液体分散体系是其中一种或多种物 质(液体或固体)以极微小的粒度均匀分散于液体中所形成的体系。被分散的物质叫“分散 相”或叫内相体,分散他物的物质叫“分散介质”,也称外相体。根据分散相的物态为固态或 液态,可以分为悬浮液或乳化液。不论悬浮液还是乳化液,如果被分散的粒子的大小在 0.1~0.001μm之间,则相应的液体分散体系统称为胶体分散系。乳浊液与悬浮液在一定 条件下是可以转化的。以牛乳为例,冷的时候,脂肪球是固体的,因此这时的牛乳可称 为悬浮液;热的时候,脂肪变成了液体,并且乳脂肪又不溶于水,因此,这时的牛乳是乳 化液。

绝大多数天然或人造的液体食品都是复杂的多相分散体系。分散相有多种成分,同 种分散成分也有不同的粒度,分散介质往往不是纯粹的水,而是可溶性物质的水溶液或 者另一个连续的分散体系。以天然的牛乳为例,这是一种复杂的分散体系,其中,溶有 分子状态乳糖和离子状态盐类的水溶液是分散介质,蛋白质和不溶性盐类以胶体分散状 态存在,而脂肪则以乳浊液分散状态存在。

12.4.1.2 分散物粒度对食品性状的影响

(1) 对悬浮稳定性的影响 所有液体分散体系,只要分散相尺度上还不到胶体状 态,并且内外相存在密度差,那么迟早会出现内外相分层的现象。分层是分散物在外力 (重力或离心力)作用下在分散介质中上浮或下沉的结果。

静置状态下,如果忽略布朗运动效应,那么,两相分离的相对移动速度可以用斯托克 斯定律描述,即:

          (12-34)

式中   u–分散相的上浮(或沉降)速度,m/s

   g–重力加速度,m/s2

   d–内相物粒(滴)径,m

ρ1,ρ2–分散相和连续相的密度,kg/m3

   μ–分散介质的黏度,Pa·s

因此,对所有的分散体系说来,分散相的颗粒越小,越稳定。通过加入稳定剂使外相 的黏度增加的方法也可使体系分层的速度减慢。

由于胶体分散体的内相中粒子粒度很小,所以,胶体物质在分散介质中悬浮稳定性 很好,但其稳定程度还与布朗运动有关。因此,不能简单地用式(12-34)来描述。布朗运 动是粒子的随机运动,是粒子与附近介质发生碰撞造成的,这是粒子悬浮的另一种原 因。一般粒子越小,受重力作用的影响越小,而受布朗运动作用的影响越大,体系的悬浮 性也就越好。胶体分散系中内相粒子的带电性是决定其稳定性的关键。相同带电的粒子 会相互排斥,因而不会形成凝集体。如果这种带相同电性条件受到影响,也就是粒子之间 失去相互排斥作用,那么,粒子就有聚集的可能,如果出现的聚集体足够大,那么布朗运 动作用将不重要,胶体变成悬浮液或乳化液,也会发生内外相分离的现象。

(2) 对流变性的影响 一般说来,分散相成分在体系中含量较高时,其粒度对整个 体系的流变性有很大的影响,含量相同时,分散物的粒度越小,黏度越大。有些液体食品 是用粉体配料配制而成的,这些粉体物料虽然粒度较小,但如果分散不均匀,成团粉体结 在一起,也难获得黏稠浆体效果。

(3) 对感官性质的影响 液态食品的光学性质、风味、口感等可以受分散相物质很大 的影响。粒度对液体食品光学性质影响可用表12-7所示的油水乳浊液变化说明。可 见,油滴大小的变化可以使乳化液的外观光学性状由乳白变成透明状。

许多风味物质含于分散相中,而风味成分的释放往往是通过分散颗粒的表面传递实 现的,因此往往分散相的粒度越小,食品特有的风味也就越强。粒度越大,分散越不均 匀,口感就越粗糙,相反粒度小,分散均匀,口感就变得细腻。

表12-7 液滴大小对乳状液外观影响

液滴大小/μm 乳状液外观 液滴大小/μm 乳状液外观
>1

0.1~1.0

乳白色

蓝白色

0.05~0.1

<0.05

灰色、半透明

透明

(4) 对营养功能的影响 人体对营养物的吸收是一复杂的化学反应过程,但最初是 通过体液酶系的作用实现的。如果营养物是分散相,那么粒度的大小将直接影响到酶系 的作用效率。显然,分散物的粒度越小,人体对营养物的吸收率也就越高。

12.4.1.3 均质的作用

由于几乎所有的生物原料(动、植物组织,微生物细胞等)是多组分有机结合的固形 物,是不溶于水的,因此,液态食品也往往只能是多相的分散体系。这就意味着,食品固 形物原料必须用物理的手段进行分散化。粉碎是一种使固形物分散化的重要手段,但是 普通的粉碎技术降低食品固形物粒度的能力有限,一般只能得到上百微米级的粒度,而 且粒度分布亦很宽。

均质化可使食品的粒度降至显微或亚显微级水平,使粒度的分布变窄。

从式(12-33)可以看出,悬浮液或乳化液食品的悬浮稳定性,与分散内相的粒度成 反比。也即,粒度越大,稳定性越差。许多液体食品或固体食品在其液态半成品的制造 过程中,往往先用一般的如粉碎、搅拌等手段处理,然后再经过均质化处理,以满足粒度 大小及其分布方面满足悬浮稳定性的要求。

液体分散体系食品的悬浮稳定性往往是这类食品的一项重要品质指标。如前所述, 只要存在密度差,分散性液体食品最终都会出现分层现象。因此,所谓的这类产品的悬 浮稳定性,也只是一个相对指标。合格的成品至少应在保质期内不出现可察觉的分层现 象。为了满足这一要求,除了从连续相黏度方面加以控制外,可以对分散相的粒度进行调 整,两者都涉及到用均质手段处理。

均质除了可使主要分散物粒度得到降低以外,同时又促进了其他成分的分散或溶解。 为了制取稳定的分散体系,往往要在物料中加入其他助剂。例如,为了提高胶体的稳定 性,需要加入增电荷剂,为了减缓内相物沉降速度需要加入增稠剂,为了制备稳定的乳化 液,需要使表面张力降低的乳化剂等。这些物质,有些本来就是可溶性的,但要使它们充 分地发挥作用,一般的搅拌混合远远达不到作用效果。而通过均质则可以使这类物质充 分均匀地分散到整个体系内,从而使这些物质起到预期的效果。例如,一些蛋白质成分 为主的饮料食品中的增稠剂,多半是水溶胶物质,经过均质处理后能得到最大的水化增 稠效果。

有些粉状食品是由液态制备而成的,其品质,如粒度及粒度分布的均匀性、复水性、 口感、营养吸收性等与其液态中间产品处理有很大关系。为了改善这些方面的品质,往往 也需要对其液态产品进行均质处理。