Физико-химические показатели растворителей

Наименование показателя	Значения и нормы показателей
	Этиловый спирт	1,2-пропи- ленгликоль	Триацетин
Эмпирическая формула	C2H5OH	C3H8O2	C9H14O6
Молекулярная масса	46,07	76,09	218,2
Внешний вид	Бесцветная жидкость
Запах	Характерный запах	Без запаха
Плотность при 20 С, г/см3	0,789	1,040	1,160
Показатель преломления	1,3614	1,4328	–
Температура кипения, С	78,4	189	258
Давление паров (20 С), мм рт. ст.	44,5	0,16	–
Температура вспышки, С	13 (з. т.) 16 (о. т.)	96	138
Класс пожароопасности	ЛВЖ	ГЖ	ГЖ
Температура воспламенения, С	18	110	–
Температура самовоспламенения, С	400	371	430

Этиловый спирт отличается от 1,2-пропиленгликоля и триацетина высокой летучестью. По пожароопасным свойствам этиловый спирт относится к классу легковоспламеняющихся жидкостей (ЛВЖ), тогда как 1,2-пропиленгликоль и триацетин – к горючим жидкостям (ГЖ). Использование в качестве растворителя высококипящих 1,2-пропи-ленгликоля и триацетина позволяет снизить не только потери ароматизатора при выпуске продукции, но и пожароопасность на производстве.

Технология жидких прозрачных ароматизаторов включает в себя растворение рецептурного количества различных натуральных и искусственных ароматических веществ в подобранном растворителе с последующей фильтрацией.

Примеры рецептур пищевых ароматизаторов в жидкой форме приведены в табл. 6.2. По количественному содержанию компонентов наглядно видно, какие вещества в составе аромата являются ключевыми: для яблока – гексаналь, (Е)-2-гексеналь; для банана – изоамилацетат, эвгенол, ванилин и т. д.

Таблица 6.2

Рецептуры фруктовых ароматизаторов ( е.В. Смирнов, 2006 г.)

Наименование компонента	Дозировка, кг/т ароматизатора
	Яблоко	Банан	Груша	Ананас
Аллилкапроат	5	5	5	120
Амилацетат	–	50	10	20
Амилбутират	5	30	20	20
Бензальдегид	0,1	0,2	0,2	0,1
1-бутанол	30	5	30	1
Ванилин	1	30	1	30
Гексаналь	100	1	5	1
1-гексанол	30	5	40	1
(Е)-2-гексеналь	100	10	30	5
Гептилацетат	5	5	100	5
Изоамилацетат	5	150	5	5
2-метилбутанол	50	5	50	5
Цитронеллилацетат	5	5	40	1
Эвгенол	0,1	2	0,2	0,1
Этил-2-метилбутират	5	10	5	20
Этилбутират	5	40	10	10
Этанол	693,8	686,8	638,6	770,8
Итого	1000	1000	1000	1000

Отечественные фирмы выпускают в основном ароматизаторы, имеющие статус идентичных натуральным. В большинстве их продукции в качестве растворителя использован пропиленгликоль, применение которого повышает стабильность, качество готового ароматизатора и увеличивает срок его хранения.

Для алкогольной продукции применяют ароматизаторы на спиртовом растворителе, а для масложировой промышленности – на триацетине.

История создания ароматических эмульсий начинается с 1921 г., когда были созданы эмульсии эфирных масел для парфюмерных отдушек.

Эмульсионная форма ароматизатора представляет собой смесь нерастворимых вкусоароматических веществ и растворителя, диспергированных и стабилизированных с помощью эмульгирующих веществ до получения однородной жидкости, устойчивой в течение длительного времени.

Современная технология эмульсионных ароматизаторов включает ряд операций, направленных на получение эмульсий из двух несмешивающихся или ограниченно смешивающихся жидкостей, и предусматривает смешение компонентов с помощью высокооборотной мешалки и деаэрации смеси с последующей гомогенизацией.

Эмульсии обладают избытком поверхностной энергии на границе раздела фаз, что определяет их термодинамическую неустойчивость. Разбавленные эмульсии, содержащие до 0,1 % дисперсной фазы, могут быть достаточно устойчивыми и при довольно высоких значениях поверхностного натяжения на границе раздела фаз за счет образования двойного электрического слоя на его поверхности. Стабильное состояние концентрированных устойчивых эмульсий с содержанием дисперсной фазы до 74 % поддерживается за счет введения эмульгаторов и образования на поверхности капелек дисперсной фазы стабилизирующей коллоидно-адсорбционной диффузной оболочки, снижа-ющей поверхностное натяжение и механически препятствующей агрегированию и коалесценции капелек. Высококонцентрированные эмульсии с содержанием дисперсной фазы свыше 74 % не способны к седиментации, вследствие плотной упаковки частиц дисперсной фазы, и обладают механическими свойствами, сходными со свойствами гелей.

Выбор эмульгатора для рецептуры ароматизатора (поверхностно-активного вещества (ПАВ)) во многом зависит от свойств поверхности дисперсной фазы, наличия тех или иных функциональных групп, а также от величины свободной межфазной энергии. Как правило, молекулы ПАВ состоят из углеводородной части и полярной группы. Если углеводородная часть молекулы гидрофильна, то полярные группы интенсивно взаимодействуют с молекулами воды, проявляя свойство дифильности. Энергетически наиболее выгодно положение дифильных молекул на границе раздела фаз, так как в этом случае их полярные группы будут гидратированы, а углеводородная часть перейдет в неполярную фазу. В качестве характеристики между действием полярной и неполярной частей молекулы используется шкала значений гидрофильно-липофильного баланса (ГЛБ), являющаяся мерой эмульгирующей способности ПАВ. По этой шкале соединениям, содержащим значительные по размеру углеводородные радикалы, отвечает низкое значение ГЛБ. Прямую эмульсию, например масло/вода (м/в), дают эмульгаторы с числом ГЛБ, равным 8–13, а при числе ГЛБ 3–6 получаются обратные эмульсии (в/м). Эмульгаторы занимают промежуточное значение между соединениями, в которых преобладает влияние полярной части, и соединениями, на свойства которых большее влияние оказывает неполярная часть молекулы.

Поверхностно-активные вещества различаются по своей природе, свойствам, особенностям строения их молекул и по характеру воздействия на те системы, в которые их вводят. Общеизвестна классификация ПАВ по ионной диссоциации их в воде на три основные группы: ионогенные (анионные, катионные), неионогенные и амфолиты. В зависимости от типа ПАВ частицы дисперсной фазы приобретают соответствующий заряд или на их поверхности возникают адсорбционно-сольватные слои. Для стабилизации прямых эмульсий широко применяются неионогенные эмульгаторы, молекулы которых состоят из углеводородной части и достаточно длинной цепочки расположенных по всей длине полярных групп, не способных к ионизации (чаще всего гидроксильных). К эмульгаторам, применяемым в пищевой промышленности, предъявляются особые требования: кроме высоких эмульгирующих свойств, они должны обладать структурирующей, пластифицирующей, загущающей способностью при полной пищевой безвредности.

В качестве первых пищевых эмульгаторов использовали натуральные вещества, являющиеся гидрофильными коллоидами: белки, камеди, крахмал, танин, пектины, сапонины, соли желчных кислот и различные растительные экстракты и их комбинации. Некоторые из них сохранили свою актуальность и в настоящее время.

В эмульсиях, в состав которых входят эфирные масла (апельсиновое, лимонное или мандариновое), в качестве эмульгатора часто используют лецитины. Лецитин, обладая биполярными характеристиками, способен стабилизировать жидкие эмульсии, понижая поверхностное натяжение между водной и масляной фазами. Использование его в смеси с желатином, протеинами, моно- и диэруцином, монолауратом полиэтиленгликоля облегчает проблему диспергирования. Эмульсии, содержащие лецитин, стабильны при хранении.

Хорошо зарекомендовали себя как эмульгаторы белково-поли-сахаридные смешанные системы, обеспечивающие повышение качества и стабильность эмульсионных структур. В качестве полисахаридного компонента в белково-полисахаридных системах используют альгинат натрия, получаемый из бурых морских водорослей. В композиции с желатином он обеспечивает получение стабильных эмульсий.

В настоящее время эмульсионные ароматизаторы широко используются в индустрии напитков. Так, использование ароматических эмульсий в рецептуре безалкогольного напитка приводит к эффекту замутнения, имитирующему натуральные соки. Дополнительный эффект замутнения достигается введением в эмульсию замутняющего агента. При этом замутняющий агент совмещает часто не только функцию замутнителя, но и ароматизирующей добавки.

Многокомпонентные системы замутнителей разнообразны по своему составу. Широкое распространение получили камеди, которые хорошо сочетаются между собой, а также с пищевыми поверхностно-активными веществами, например пропиленгликольальгинатом, проявляя при этом синергический эффект. Для замутнения напитков применяются и композиционные продукты, состоящие из карнаутского воска, камеди эвкалипта, многоатомного спирта С₂–С₆, воды и соли, характеризующиеся высокой стабильностью эмульсии, нейт-ральным вкусом и седиментационной устойчивостью в газированных и негазированных напитках.

Замутняющим агентом может служить дисперсная система, образованная из растительных и эфирных масел, терпенов и воды, стабилизированная камедями различных смол. Эмульсия, добавленная в напиток, дает устойчивую низкоконцентрированную коллоидную систему, выполняя одновременно функцию ароматизатора.

Агентами, стабилизирующими эмульсию масел в воде, служат и пищевые добавки, полученные синтетическим путем, среди них моноэфиры глюкозы и жирных кислот, полиэфиры многоатомных спиртов и жирных кислот, сложные эфиры моно- и диглицеридов жирных кислот С₁₀–С₂₄, гидрированный триглицерид, поливиниловый спирт специальной марки.

К эмульсионному ароматизатору предъявляется требование быть стабильным как в концентрированной, так и в разбавленной форме.

Сухие ароматизаторы производят в виде смеси ароматических веществ, удерживаемых на поверхности и в капиллярах твердых носителей за счет адсорбционных сил. По способу получения их можно условно разделить на три группы.

Первую группу получают наиболее простым способом – нанесением при тщательном перемешивании ароматической композиции или эфирного масла на подходящий носитель, который находится в порошкообразной форме. В качестве носителей аромата используют сахара (моно- и дисахариды), крахмал и его производные. Данная технология применима только в тех случаях, когда используют малолетучие и стойкие к окислению ароматические компоненты.

Вторая группа – это инкапсулированные ароматизаторы, полученные нанесением мелкодисперсной ароматической композиции на носитель с последующим инкапсулированием, что частично предотвращает потерю летучих веществ и их окисление. В качестве носителей применяют желатины, гуммиарабик, альгинаты.

Третью группу составляют ароматизаторы, технология которых заключается в получении эмульсии ароматической композиции в растворе инкапсулирующего агента с последующей сушкой в распылительной сушилке. Носителями в сухих ароматизаторах, получаемых методом распылительной сушки, обычно являются модифицированные крахмалы, желатин, модифицированные белки молочной сыворотки, гуммиарабик.

Душистые вещества, используемые для получения сухих (порошкообразных) ароматизаторов, практически те же, что и для получения жидких ароматизаторов. Среди них следует отметить ванилин, как компонент, наиболее востребованный при производстве сухих ароматизаторов.

Директива Европейского Союза 88/388 определяет технологические ароматизаторы как «продукт нагревания смеси веществ, которые сами по себе могут не обладать ароматом. Смесь должна содержать вещества со свободной аминогруппой и редуцирующие сахара. Температура нагревания не должна превышать 180 С в течение 15 мин».

Производство технологических ароматизаторов основано на использовании продуктов реакций неферментативного потемнения, к которым относятся главным образом реакции свободных редуцирующих сахаридов с аминокислотами, пептидами или белками (реакция Майяра). Эти реакции сопровождаются и другими реакциями, например карамелизацией, приводящими к возникновению кислых и гетероциклических продуктов, реакциями протеинов, пептидов или аминокислот с оксидированными липидами и др. Реакции проводят при повышенной температуре, свободном доступе кислорода и в темноте.

Использование различного сырья и различных условий реакции обеспечивает получение большого спектра ароматических соединений, формирующихся с участием летучих веществ, содержащихся в исходном сырье, а также за счет новых, образующихся в ходе различных реакций между нелетучими компонентами сырья.

Важнейшими составляющими образующегося аромата являются алифатические альдегиды, азотсодержащие, кислородсодержащие, серосодержащие и смешанные гетероциклические соединения.

Наибольшее влияние на ход реакции оказывает температура, которая ускоряет реакцию. Однако температура выше 120 С оказывает отрицательное действие на процесс: увеличивается интенсивность цвета продукта, возрастает интенсивность карамелизации сахаров, что приводит к изменению аромата и возникновению горького вкуса, и др.

Технология коптильных ароматизаторов, представляющих собой очищенные препараты дымов из древесных пород, состоит в уп-равляемом сжигании сырьевого материала, сухой перегонке или обработке перегретым паром при температуре не выше 600 С в регулируемой кислородной среде.

Жидкую фазу дыма конденсируют или абсорбируют водой (или разрешенным растворителем) и очищают. При этом образуются:

1) первичный коптильный конденсат в воде, содержащий карбоновые кислоты, карбонильные и фенольные соединения;

2) первичная смолистая фракция с низким содержанием полициклических ароматических углеводородов;

3) нерастворимая в воде масляная фаза – побочный продукт процесса.

Очищенные первичный коптильный конденсат и первичная смолистая фракция являются коптильными ароматизаторами.