Gaz (Duman) Gaz (Sis) Süspansiyon Katı Sıvı (Nişasta çözeltisi) Katı dispersiyon Katı Katı (Pirinç:Bakır içerisinde çinko) Sıvı

Transkript

1 EMÜLSİYON Dondurma, et ürünleri ve margarin gibi birçok hazır gıda ile süt ve tereyağı gibi bazı doğal gıdalar emülsiyondur. Yani, bunlar ya yağın içinde suyun dağılması ya da suyun içinde yağın dağılmasıyla oluşur. Bu sıvılar, normalde karışım olmayıp birlikte bulunduklarında iki ayrı katman halinde bulunurlar. Ancak emülsiyon oluştuğunda sıvıların damlacıkları birbiri içerisinde dağılarak tek bir katman oluşturur. Emülsiyon, normal şartlarda birbiri içerisinde çözünmeyen iki maddenin üçüncü bir bileşik (emülgatör) ile bir arada tutulmasıdır. Emülsiyon, birbirine karışmayan iki sıvıdan birinin damlacıklarının bir diğer sıvı içinde dağılımı ile oluşan kolloidal bir sistemdir. Emülsiyonlar dispersiyon sistemleri içerisinde önemli yer tutmaktadır (Tablo 14). Tablo 14- Dispersiyon sistemleri Tip İç faz Dış faz Emülsiyon Sıvı Sıvı (Süt) Katı emülsiyon Sıvı Katı (Sosis) Köpük Gaz Sıvı Aerosol Katı Sıvı Gaz (Duman) Gaz (Sis) Süspansiyon Katı Sıvı (Nişasta çözeltisi) Katı dispersiyon Katı Katı (Pirinç:Bakır içerisinde çinko) Yüzey gerilimi Bir emülsiyon oluşumunda birbirleri içerisinde karışmayan iki farklı sıvı birbirleri içerisinde zorla karıştırılmaktadır. Bu durumun anlaşılabilmesi için sıvı molekülleri arasındaki kuvvetlerin anlaşılması gerekmektedir (Şekil 19). Masanın üzerinde bulunan bir beher dolusu su içerisinde, su molekülleri birbirleriyle hidrojen bağları sayesinde birleşmektedir. Merkezde bulunan su molekülü etrafında bulunan moleküllerle her yönden etkileşim halindedir. Fakat bu durum yüzeyde bulunan su molekülleri için değildir. Bu moleküllerin üzerinde su molekülü olmadığından altlarında bulunan moleküller tarafından aşağı çekilmektedir. Su molekülleri arasında kuvvetli bir etkileşim bulunduğundan su yüzeyini delmek veya suyu ayırmak zordur. Bir iğne ile temiz bir suyun yüzeyi fazla kuvvet uygulanmadan delinmeye çalışıldığında iğnenin yüzeyde yüzdüğü görülmektedir. Moleküller

2 arasındaki kuvvet ne kadar fazla olursa yüzeyde bulunan moleküller alt taraftaki moleküller tarafından o kadar fazla kuvvet ile çekilecektir ve bu sayede yüzeyi geçmek için uygulanacak kuvvet artacaktır. Şekil 19- Sıvı yüzeyinde ve içindeki su moleküllerine etki eden kuvvetlerin şematik görünümü. su Moleküller arasındaki etkileşim sonucu yüzeyde oluşan bu kuvvet yüzey gerilimi olarak bilinmektedir. Su gibi moleküller arasında kuvvetli etkileşim içeren sıvılar yüksek yüzey gerilimine sahiptir. Su, düzgün bir yüzeye döküldüğünde yüzeyde ince bir film oluşturmak yerine damlacıklar oluşturma eğilimindedir. Yüzey gerilimi terimi genellikle bir gazın sıvı yüzeyini çevrelediği durumlar için kullanılır. Yüzey iki sıvı arasında olduğunda (su ve yağ) yüzeyler arası gerilim olarak adlandırılır. Büyük yüzey veya güçlü yüzey gerilimi bir sıvının bir başka sıvı ya da gazla karışmasını güçleştirir. Bu durum emülsiyon ya da köpük oluşumu için bir dezavantajdır. Yüzey-aktif Moleküller: Yüzey veya yüzeyler arası gerilimi azaltmak için sıvı molekülleri arasındaki kuvvetin azaltılması gereklidir. Bu şekilde bu moleküllerin ayrılması kolaylaşır. Bu işlem yüzey-aktif molekül veya sürfektan (bir sıvının yüzey gerilimini azaltan maddelerr) olarak bilinen maddelerin eklenmesiyle sağlanabilmektedir. Adından da anlaşılabileceği gibi yüzey aktif moleküller bir sıvının iç kısımlarından çok, yüzeyinde aktif olan moleküllerdir. Sürfektan moleküller yapılarından dolayı sıvının iç kısımlarında değil yüzeylerinde bulunmayı tercih etmektedir. Bu moleküllerin bir polar yapıda su seven, yani hidrofilik kısımları ve apolar yapıda su sevmeyen yani, hidrofobik kısımları bulunmaktadır. Diğer bir deyişle bu moleküller amfifilik yapılı moleküllerdir. Apolar olan kısmın suya affinitesi az veya hiç yoktur. Polar kısımların ise su affiniteleri yüksektir ve yağ gibi diğer sıvılara affiniteleri az veya hiç yoktur. Bu sebeple sürfektanlar suyun yüzeyinde yer almaktadır. Sürfektanın polar kısmı su molekülleri tarafında, apolar kısmı ise hava veya yağın bulunduğu tarafta bulunmaktadır. Bu moleküller yüzeye tutundukları için su

3 molekülleri arasındaki kuvveti azaltarak yüzeyin yayılmasını veya geçilmesini kolaylaştırmaktadır. Başka bir deyişle yüzey veya yüzeyler arası gerilimi azaltmaktadır. Deterjanlar, sürfektan maddelere bir örnektir. Su içerisine deterjan katıldığında su moleküllerinin daha kolay yayılmasını ve bu şekilde bir yüzeyin daha kolay ıslanmasını sağlamaktadır. Deterjan eklendikten sonra su bütün yüzeye yayılarak ince bir katman oluşturmaktadır. Su içerisine az miktarda deterjan eklenirse daha önce su üzerinde yüzen iğne batacaktır. Yüzey gerilimi azalacak, su moleküllerinin ayrılması daha kolay olacaktır. Bu şekilde iğne yüzeyde kalmadan batacaktır. Deterjanlar gıda katkı maddesi olarak kullanılamaz. Ancak sürfektan olan pek çok gıda katkı maddesi vardır. Örneğin lesitin; hidrofilik bir polar ve hidrofobik bir apolar uca sahiptir. Lesitin gıdaların ıslanabilirliğini arttırmak ve çikolata tozu gibi gıdaların sıvı içerisinde karışımını sağlamak amacıyla gıda katkı maddesi olarak kullanılır. Bu özellikleri sıcak çikolata gibi gıdaların üretilmesine olanak sağlar. Proteinler, hem hidrofilik hem de hidrofobik kısımlara sahip olmaları nedeniyle yüzey aktif maddelerdir. Proteinlerin kendilerine özgü aminoasit dizilimleri ve doğal yapılarına bağlı olarak yüzey aktif özellikleri değişmektedir. Bazı proteinler yüzeye diğerlerinden daha kolay yerleşebilmektedir. Kurutulmuş hardal ve paprika gibi bazı baharatlar da yüzey aktif katkı maddeleri olarak kullanılabilmektedir. Sıvı yüzeyinde dağılımları sıvı içerisindeki dağılımlarından daha iyidir. Sadece hidrofilik ya da sadece hidrofobik olan moleküller ara yüzeyde toplanmak yerine sıvı içerisinde dağılırlar. Örneğin; hidrofilik yapılı şeker ve tuz gibi maddeler su moleküllerinin bol bulunduğu iç kısımlara dağılmaktadır. Bu tür moleküller yüzey aktif değillerdir ve yüzeyler arası gerilimi düşürmezler. Hatta su moleküllerine bağlanma özellikleriyle moleküller arasındaki çekimi arttıracaklarından yüzeyler arasındaki gerilimin artmasına neden olabilmektedirler. Emülsiyon oluşumu: Dış faz su, iç faz yağ olduğunda yani yağ su içerisinde dağılmış ise yağ/su (y/s; o/w), su yağ içerisinde dağılıyorsa su/yağ (s/y; w/o) tipi emülsiyon denir. Su/yağ tipi emülsiyona tereyağı ve margarinler, yağ/su tipi emülsiyona ise süt, sosis, salam ve mayonez örnek olarak verilebilir. Bu iki emülsiyon tipi arasındaki en önemli fiziksel fark yağ/su emülsiyonu ile krema tekstürü oluşurken, su/yağ emülsiyonunda yağlı tekstür oluşur. Emülsiyon karışımında küçük damlacıklar şeklinde dağılan sıvı dağılan faz, içerisinde küçük damlacıkların dağıldığı sıvı ise sürekli faz olarak isimlendirilir. Bir emülsiyon mutlaka emülsiyon oluşturucu bir madde (emülgatör) içermelidir. Bu madde damlacıkların etrafını sararak damlacıkların birbiri ile birleşmesini engellemelidir.

4 Emülsiyonlar, damlacıkların boyutları ve yüzey alanları değerlendirildiğinde kolloidal sistemlerdir (genellikle damlacıkların boyu 1 mikrometre civarında olmaktadır ve bazı damlacıklar bundan daha büyük olabilmektedir). Emülsiyonlar, çözünen fazın sıvı değil katı olduğu kolloid çözeltiler veya solüsyonlarla aynı yapıdadır. Yağ, su ve emülgatörler karıştırıldığında emülsiyon oluşur. Farklı gıda emülsiyonları bulunmasına rağmen hepsi bu üç bileşeni içermektedir. Emülsiyon oluşumu için su ya da yağ fazının birbirleri içinde küçük damlacıklar halinde dağılması gerekmektedir. Bu işlem enerji gerektirir ve genellikle bir homojenizatör ya da karıştırıcı kullanılarak yapılır. Böylelikle yağ ve su karıştırılarak damlacıklar oluşur. Emülgatör, oluşan yeni damlacıkların yüzeyine tutunarak yüzey gerilimini azaltıp daha fazla ve ufak damlacıkların oluşmasını sağlar. Yüzey geriliminin azalmasıyla sıvıda daha kolay damlacıklar oluşur ve diğer sıvı da oluşan damlacıkların çevresini sarar. Yüksek yüzey gerilimine sahip olan sıvı damlacık oluşturma eğilimindedir ve diğer sıvı oluşan damlacıkların çevresinde akarak sürekli fazın oluşumunu sağlar. Suda kolay dağılan emülgatörler yüzey gerilimini yağdan daha fazla düşürme eğilimindedirler. Bu durum Y/S emülsiyon oluşumunu destekler. Yağ fazında daha kolay dağılan emülgatörler ise S/Y emülsiyonu oluşturma eğilimindedirler. Emülgatörler genellikle hangi fazda dağılması isteniyorsa karıştırılmadan önce o faza konulur. STABİL Y/S EMÜLSİYON OLUŞUMUNUN GENEL PRENSİPLERİ Emülgatör su fazı içinde dağılır. Yağ eklenir ve her sıvının yüzey gerilimi emülgatör tarafından azaltılır. Gereken enerji karışımın karıştırılması ya da homojenizasyonu ile sağlanır. Yağ fazı damlacıklara parçalanır ve su fazı ile sarılır. Emülgatörler yeni oluşmuş yağ damlacıklarının yüzeyine tutunur. Oluşan küçük damlacıklar emülgatör katmanı tarafından korunur. Yağ damlacıklarının yüzey alanları büyür. Su damlacıkları yağ damlacıklarının etrafını sarar. Çok sayıda küçük yağ damlacığının ince bir katman ile çevrelenmesiyle emülsiyon daha yoğun hale gelebilir. Yüzeyler arası film güçlü ise emülsiyon stabil olacaktır.

5 Emülgatörler sadece yüzey gerilimini azaltmakla kalmaz ayrıca emülsiyon damlacıklarını koruyan stabil bir film oluşturur ve emülsiyonun ayrışmasını engellerler (Şekil 20). 1. Emülgatör filmin dağılması ile küçük damlacıklar birleşerek daha büyük damlacıklar oluşur bu da emülsiyonun ayrışmasına yol açar. 2. Damlacıkları çevreleyen 2 emülgatör tabakası etkileşir ve kümelenme (agregasyon) oluşur (Örneğin taze sütün üzerinde biriken kaymak tabakası oluşumu) 3. Damlacıklar tekrar ayrılır Şekil 20- İki damlacığın karşılaşmalarından sonra oluşabilecek durumların şematik görünümü. 1-Birleşme 2- Agregasyon 3- Ayrılma Bu üç durumdan hangisinin gerçekleşeceği emülgatörün yapısı ile emülgatörün damlacıkları tamamen saran stabil ve dayanıklı (viskoelastik) film oluşturma kabiliyetine bağlıdır. Viskoelastik film güçlü olursa bu üç durumun (Şekil ) hiçbiri gerçekleşmez, emülsiyon stabil olur. Viskoelastik film damlacık yüzeyini kaplama eğilimi gösterir. Örneğin damlacık bir başkasına çarptığında yırtılmak yerine gerilmektedir. Bu durum sebebiyle damlacıklar çarpıştığında daha az yırtılma gözlenir. Damlacıklar oluştuğunda temas yüzeyleri önemli ölçüde arttığından tüm damlacıkların yüzeyini tamamiyle kaplayacak ölçüde emülsiyon bulunmalıdır. Tamamiyle kaplanamayan damlacıklar birleşerek daha büyük damlacıkları oluşturur. Bu da sonuç olarak emülsiyonun ayrışmasına neden olur. İyi bir emülgatör: - Yağ ve su gibi birbirine karışmayan iki yüzey arasına tutunabilir yapıda olmalı, - İki sıvının yüzeyleri arasındaki gerilimi azaltmalı, bir sıvının diğeri içerisinde daha kolay dağılmasını sağlamalı, - Yüzeyler arası stabil, dayanıklı, viskoelastik film oluşturmalı, - Emülsiyon damlacıklarının birleşmesini önlemeli ya da geciktirmelidir

6 Yüzey gerilimini azaltmak emülsiyon oluşumunu sağlar. Bu durum sıvının küçük damlacıklara ayrılması için gereken enerjiyi düşürür. Oluşan film tabakası damlacıkların yeniden birleşmesini önleyerek emülsiyonun stabilitesini arttırır. Tüm emülgatörler yüzeyde tutunduğu ve yüzey gerilimini azalttığı için sürfektan özelliğe sahiptir. Buna rağmen tüm sürfektanlar iyi birer emülgatör değildir. Çünkü tüm sürfektanlar yüzeyde stabil bir film oluşturma ve tekrar birleşmeyi engelleme özelliği göstermez. Filmin stabilitesi emülsiyonun raf ömrü (sürekliliği) ve stabilitesinin belirlenmesinde önemlidir. Stabil emülsiyon oluşumunda bazı emülgatörler diğerlerinden daha etkilidir. Proteinler gibi büyük makromoleküller damlacıkların yüzeyini sarma özelliklerinden dolayı lesitin gibi küçük sürfektan moleküllerden daha kuvvetli yüzey filmi oluştururlar. Çünkü, onların damlacık yüzeyi üzerindeki genişletme/uzatma yeteneği daha iyidir. Farklı moleküllerdeki veya aynı molekül içindeki gruplarla büyük etkileşim yeteneğine sahip olup viskoelastik yüzey filmi oluşturabilirler. Küçük moleküller genellikle kendi başlarına stabil yüzey filmleri oluşturamazlar, bunların emülgatörden ziyade sürfektan rolleri ön plandadır. Ayrıca yüzey gerilimini azaltarak dağılmayı kolaylaştırırlar. Sıklıkla emülgatör olarak adlandırılmalarına rağmen iyi birer emülgatör değillerdir. Sürfektan ve emülgatör terimleri sıklıkla birbirleri yerine kullanılmalarına rağmen farklı kavramları ifade etmektedirler. Emülgatörün Özelliği Hidrofilik ve hidrofobik kısımları içerir (amfifilik) Emülgatörün Fonksiyonu Yağ ya da su yüzeyinde tutunma Emülsiyon oluşumunu kolaylaştırır. Yüzey gerilimini azaltma Yüzeyler arası stabil film oluşumu Emülsiyon stabilitesini destekler. Birleşmeyi engelleme

7 Doğal Emülgatörler Proteinler denature olarak ya da çözünerek stabil bir yüzey filmi oluşturduğundan en iyi emülgatörlerdir. Hidrofobik kısımları yağ tarafında ve hidrofilik kısımları da su tarafında olmak üzere çözünme eğilimindedirler. Bu nedenle yüzeyler arasında bir dizi değişik yapıda oluşum (kuyruk, zincir, halka) gösterebilirler. Oluşan yapılar birbirleriyle etkileşime girer ve bu da yırtılmaya dayanıklı stabil bir film oluşturur. Yumurta sarısı proteini mayonezde olduğu gibi iyi bir emülgatör örneğidir. Şekil 21- Yüzeyde tutunan proteinlerin şematik görünümü a: kuyruk b: zincir c: halka Bu proteinler lipoprotein yapıdadır, birbirleriyle ve lesitin gibi fosfolipitler ile birleşerek misel diye bilinen yapıları oluşturur. Bu misel yapıları yumurta sarısı proteinlerinin iyi bir emülgatör olmasını sağlar. Süt kazeini iyi bir emülgatördür. Homojenize edilmiş süt ve sütlü tatlılarda önemli bir rol oynar. Homojenize edilmemiş sütte kazein miselleri denilen yapılar halinde bulunur. Homojenizasyon sonrası bozulmamış misellerin hem serbest protein molekülleri olarak, hem de yağ globullerinin çevresinde bulunabildiği elektron mikroskobu ile gözlenmiştir. Homojenize sütün stabilitesinden ayrı ayrı protein moleküllerinden ziyade miseller sorumludur. Et proteinleri ve soya proteinleri dahil diğer gıda proteinleri de emülgatör olarak kullanılır. Sıklıkla emülgatör olarak kullanılan lesitin yüzey gerilimini azaltan bir madde olup sıcak içecek karışımları gibi gıdaların oluşturulmasında destekleyici rol oynar. Ancak başka emülgatör veya stabilizatör eklenmeden tek başına dayanıklı yüzeyler arası film oluşumu sağlayamaz. Moleküller hidrofilik (su seven) ve hidrofobik (su sevmeyen) kısımlarıyla emülsiyon oluşturucu maddeler gibi etki gösterebilmektedir. Hidrofilik kısımları su fazı içerisinde dağılırken hidrofobik kısımlarıyla da yağ fazı içerisinde dağılabilmektedir. Molekülün iki faz

8 arasında tutunması ve büyük hacimli faz içerisinde küçük hacimli fazın dağılmasını sağlaması gerekmektedir. İyi emülsiyon oluşturucu maddeler kolayca kırılmayan dayanıklı film yapıları oluşturabilmektedir. Bu madde sayesinde iki damla hallindeki kolloid madde birleşerek büyük bir damla haline gelmeyecek şekilde film oluşmalıdır ve bu iki damla birbirinden uzaklaşmalıdır. Yumurta sarısı (lesitin, lipoproteinler) veya süt proteinleri gibi proteinler en iyi emülsiyon oluşturucu maddelerdir. Bunların dışında birçok farklı molekül emülsiyon oluşumu amacıyla kullanılabilmektedir. Mono- ve digliseritler ürünler içerisine emülsiyon oluşumu için katılan maddelere örnektir. Yüzeyler arasına tutunarak, yüzeyler arasındaki gerilimi azaltıp ve hareketli faz içinde dağılımı arttırmakta veya çözünmüş fazın ıslanılabilirliğini arttırmaktadır. Et emülsiyonlarında su ve hayvansal yağ, et proteinleri sayesinde bir arada tutulur. Et proteinleri emülgatör görevi görürler. Bazı durumlarda, su içerisinde iyi dağılan kuru hardal veya diğer baharatlar gibi tozlar yağ, su karışımlarında emülsiyon oluşturucu olarak kullanılmaktadır. Hardal ve baharatlar yüzeyler arasına tutunarak yüzeyler arası gerilimi azaltmaktadır. Fakat, yağ damlacıkları etrafında stabil filmler oluşturamamaktadır. Bu yüzden stabil bir emülsiyon oluşumu sağlanamamaktadır. Bu sebepten bu tür maddeler emülsiyon oluşturucu olarak değerlendirilememektedir. Emülsiyonlar kalıcı veya geçici olarak oluşabilmektedir. Geçici emülsiyonlarda bekletmeyle faz ayrımı olur. Hidrofobik yağ ve hidrofilik su yapılarına ayrıldıklarında emülsiyonların stabil yapıları ortadan kalkar. Birleşme oluşarak damlacıklar daha büyük damlacıkları oluşturur ve sonunda iki faz birbirinden ayrılır. Bu tür emülsiyonlarda karıştırma işleminden birkaç dakika sonra fazlar birbirinden ayrılmaktadır. Kalıcı emülsiyonlarda birbiri içerisinde çözünmeyen iki faz emülsiyon oluşturucu maddeler yardımıyla bir arada bulunmaktadır. Bir faz (genellikle yağ fazı) diğer faz içerisinde küçük damlacıklar halinde dağılmış durumdadır. Bu damlacıklar hareketli faz (genellikle su) içerisinde stabil filmler yardımıyla birleşmeden ve iki faz birbirinden ayrılmadan durabilmektedir. Su ve yağın ayrılma zamanı emülsiyon oluşturan maddenin etkisine ve birleşmenin derecesine göre değişmektedir. Çırpılmış yumurta beyazı gibi oluşturulan köpükler emülsiyonlara benzer yapı göstermektedir. Fakat burada iki farklı sıvı değil sıvı içerisinde bir gazın (çoğunlukla hava veya karbondioksit) karışımı sağlanmaktadır. Emülsiyonların stabilitesini etkileyen faktörler aynı şekilde köpüklerde de etkilidir. Dondurma ve krem şanti gibi gıdalar hem emülsiyonları hem de köpükleri bir arada bulunduran kompleks gıdalardır. Gıda emülsiyonlarının stabil olması gerekir. Stabil olmazlarsa yağ ve su birbirinden ayrışır. Stabilite, genellikle uygun emülgatör ilavesiyle kazanılır. Bazı durumlarda stabilizatör ajanlara ihtiyaç duyulur.

9 GIDA SANAYİİNDE EMÜLGATÖRLERİN KULLANIM ALANLARI Gıda sanayinde ürün işlenme sırasında tüm dispersiyonsistemlerinin stabilizasyonunda ve ürünün yüzey geriliminin azaltılmasında çeşitli doğal ve sentetik emülgatörler kullanılmaktadır (Tablo 15). Birçok gıdaya spesifik amaçlarla emülgatör katılmaktadır (Tablo 16). Tablo 15- Gıdalarda yüzey aktif ajanlar (emülgatör) I- Doğal olanlar A- İyonlar : Proteinler, fosfolipidler (lesitin), safra asitleri B- Nötral maddeler : Glikolipidler, saponin II- Sentetik olanlar A- İyonlar : Stearyl-2-lactylate, Datem, Citrem B- Nötral maddeler : -mono diglseridler ile bunların asetik ve laktik asit esterleri, sakaroz yağ asidi esterleri, sorbitan yağ asidi esterleri, Tablo 16- Çeşitli gıdalara katılan yüzey aktif ajanların fonksiyonları Emülsifiye gıda Margarin Emülgatörün etkisi Süt yağ emülsiyonunun stabilizasyonu Mayonez Yağ su emülsiyonunun stabilizasyonu Dondurma Yağ su emülsiyonunun stabilizasyonu ve kuru yapının sağlanması Sosisler Yağ ayrılmasının önlenmesi Ekmek ve Pişmiş Ürünler Kırıntı yapının önlenmesi hacim sağlanması Çikolata Çözünebilir tozlar Baharat ekstratları Akışkanlığın yağ kabarcıklarının önlenmesi Çözünmede artış Çözünmede artış

10 SENTETİK EMÜLGATÖRLER VEYA SÜRFEKTANLAR Emülsiyonları stabilize etmekten ziyade yağın dağılmasını kolaylaştırdığından ve proteinlerle kıyaslandığında göreceli olarak daha küçük moleküller olduğundan çoğu sentetik emülgatörleri sürfektan olarak tanımlamak daha doğru olur. Monogliserid ve digliserid gibi sürfektanlar şorteninglere eklenerek daha homojen bir yapı oluşturulmasını sağlar. Gliserol monosterat gıdalarda yaygın olarak kullanılan monogliseridlere bir örnektir.sodyum stearyl-2-laktilat dahil monogliseritlerle esterleşmiş asitlerin oluşturduğu bir grup sürfektan fırınlanmış ürünlerde kullanılmaktadır.diğer 2 grup ise SPANS (sorbitanın yağ asidi esterleri) ve TWEENS leri (polietilen sorbitanın yağ asidi esterleri) içerir. Bütün sürfektanlar amfifilik olmasına rağmen değişen derecelerde hidrofilik ve hidrofobik özellik gösterir. Bu durum hidrofilik/lipofilik denge (HLB) olarak ifade edilir. HLB değeri 1 ile 20 arasında derecelendirilmiştir. Düşük HLB (3-6) değerine sahip sürfektanlar daha hidrofobik ya da lipofilik özellik gösterir ve bunlar S/Y emülsiyonlarının oluşumunda kullanılır (gliserol monostearat, sorbitan monostearat). Yüksek HLB değerine sahip sürfektanlar hidrofilik özellik gösterir ve Y/S emülsiyonları oluşturmak için kullanılır ( polioksietilen, sorbitan monostearat=tweens 60, sodyum sterol-2-laktilat). SPANS lar genellikle düşük HLB değerine sahip olup Y/S emülsiyonları oluştururlar. HLB skalası gıda bilimcilere ihtiyaçlarına en uygun nitelikte emülgatörlerin belirlenmesinde yardımcı olur. Emülsiyon Örnekleri Salata sosu geçici emülsiyona bir örnektir; diğer bir deyişle oluşumundan oldukça kısa bir süre sonra ayrışan, stabil olmayan bir emülsiyondur. Salata sosunun içerisindeki başlıca maddeler; yağ (dağılan faz), sirke (sürekli faz), hardal tozu ve kırmızı biberdir. Diğer maddeler tat için eklenmiştir. Burada kullanılan emülgatörler hardal tozu ve kırmızı biberdir. Malzemeleri birleştirip kuvvetlice çalkalamak emülsiyonu oluşturur. Hardal tozu ve kırmızı biber ara yüzeyde tutunur ve çalkalama esnasında ara yüzey gerilimini azaltırlar, böylece emülsiyon oluşumunu kolaylaştırırlar; fakat sabit bir tabaka oluşturmak için etkileşime girmezler. Bundan dolayı çalkalama bittiğinde yağ damlacıkları korunmaz ve kısa bir süre sonra birleşirler; böylece yağ ve sirke katmanları ayrışır. Mayonez stabil olduğundan ve normal şartlar altında ayrışmadığından kalıcı emülsiyona bir örnektir. Mayonezin içerisindeki başlıca maddeler; yağ (dağılan faz), su (sürekli faz) ve yumurta sarısıdır. Yumurta sarısındaki proteinler yağ damlacıklarını birleşmeye karşı koruyan mükemmel emülgatörlerdir. İnce bir su tabakası tarafından sarılan

11 sabit damlacıklar şeklinde olan mayonez, % 75 oranında yağ içerir. Sürekli fazdan daha fazla dağılmış faz içermesi olağan dışıdır. Genellikle sürekli faz çok daha büyük oranlarda bulunur. Mayonez az miktardaki yağın, su, sirke ve yumurta sarısı karışımı üzerine yavaşça dökülmesiyle yapılır ve yağın damlacıklara ayrılması sağlanarak emülsiyon oluşur. Daha fazla yağın eklenmesiyle daha fazla damlacık oluşur ve yüzey alanı olağanüstü bir şekilde artış gösterir. Sürekli faz yağ damlacıklarının etrafına yayılarak ince bir film oluşturur. Bu film damlacıkların sıkı bir şekilde sarılıp hareket etmelerini engellediğinden mayonezin yoğun kıvamda olması bu durumdan kaynaklanmaktadır. Bazı salata sosları daha az yağ içermeleri ve daha az kıvama sahip olmalarına rağmen mayoneze benzerlik gösterirler. Nişasta ve sakız (zamksı maddeler) gibi stabilizatörler genellikle emülsiyonun stabilitesini artırır. Süt doğal olarak oluşan emülsiyona bir örnektir. Emülsiyon halinde % 3.5 oranında yağ içerir. Taze (homojenize edilmemiş) sütte, süt yağ globül membranı olarak bilinen kompleks, bir protein membran tarafından stabil halde tutulur. Taze süt, kararlı bir emülsiyondur; fakat beklemeye bırakıldıktan kısa bir süre kaymak tabakası oluşur. Yağ globülleri µm arasında değişen boyutlardadır. Yoğunluk farkından dolayı yağ globülleri süt yüzeyinde toplanma eğilimi gösterir. Kaymak oluşumu büyük globüllerin yoğunluk farkından dolayı daha hızlı süt yüzeyine yükselip birikmesiyle şekillenir. Ancak su ve yağın ayrışması değildir. Çünkü kaymak tabakası halen bir emülsiyon halindedir ve yüzeyler arası film bütünlüğünü korumaktadır. Süt, yoğun ve seyreltik iki emülsiyona ayrılmıştır. Kaymak alınıp krema olarak kullanılabilir ya da tereyağı yapılabilir. Kaymak tabakası oluşumunu engellemek için süt homojenize edilerek büyük yağ globülleri, küçük yağ globüllerine parçalanır. Emülsiyon Stabilitesini Etkileyen Faktörler Emülsiyon stabilitesini etkileyen başlıca faktör emülgatörün kendisidir. Bahsedildiği üzere sabit yüzey tabakaları oluşturan emülgatörler kararlı emülsiyonlar oluşturur. Aynı zamanda emülsiyonun kararlılığını garantiye almak için bütün damlacıkların yüzeyini kaplayan yeterli miktarda emülgatör olması gerekir. Daha büyük boyutlu damlacıkların birleşme eğilimi daha fazla olduğundan, damlacık boyutu bu açıdan önemlidir. Ayrıca, yağ ve su arasındaki yoğunluk farkından dolayı büyük yağ damlacıkları emülsiyon sırasında daha hızlı yukarı çıkma eğilimindedir, süt örneğinde görüldüğü gibi yüzeye daha yakın yerlerde daha konsantre emülsiyon oluştururlar. Bu emülsiyonun ayrışmasına neden olabilir.

12 Emülsiyon Stabilitesini Etkileyen Faktörler Emülgatör tipi Emülgatör yoğunluğu Damlacık boyutu ph değişimi ya da iyon gücü Viskozite Stabilizatör ekleme Isıtma, soğutma, dondurma ya da çalkalama Yüzeyler arası film proteinden yapıldığında, asit ekleyerek ph ı değiştirmek ya da tuz ekleyerek iyon gücünü değiştirmek yüzeyler arası film stabilitesini düşürür. Yüzeyler arası tabakanın kararlılığını azaltabilir. Proteinleri denature edebilecek etkiler emülsiyonların ayrışmasına neden olabilir. Stabiliteyi etkileyen bir diğer faktör ise emülsiyonun viskozitesidir. Daha yoğun bir emülsiyon moleküllerin sistemde daha az hareket etmesine neden olur ve bu da iki fazın birbirinden ayrışmasının daha uzun sürmesine yol açar. Sakızlar, pektin ya da jelatin gibi bileşenler eklenerek emülsiyonlara daha yoğun bir kıvam kazandırılabilir. Eğer salata sosuna sakızlar eklenirse yumurta sarısının emülgatör olarak kullanılmasına gerek kalmadan kalıcı bir emülsiyon oluşabilir. Sakızlar stabilizatör olarak emülsiyonlara sıklıkla katılır. Hidrofilik olduklarından, kendi başlarına emülgatör değildirler ve yüzeyde tutunamazlar. Ancak hareketi yavaşlatıcı etki göstererek damlacıkların karşılaşma (çarpışma) olasılığını azaltırlar. Bu da emülsiyonun ayrışmasını engelleyebilir. Muhafaza ve işleme de emülsiyon stabilitesini etkiler. Hatalı işlem koşulları emülsiyonların ayrışmasına neden olmaktadır. Sıcaklık da emülsiyon stabilitesini etkileyen diğer bir faktördür. Emülsiyon ısındığında yağ damlacıkları daha akışkan hale gelerek birleşme eğilimi gösterir. Aynı zamanda emülsiyonu buzdolabı sıcaklığına soğutmak yağ damlacıklarının katılaşmasına neden olabilir. Bu kararlılığı artırabilir. Çoğu emülsiyon donmaya dayanamaz. Bu genellikle ara yüzeydeki proteinlerin yapısının bozulmasından ya da ara yüzey filminin buz kristalleri tarafından

13 bozulması nedeniyle olur. Dondurmaya karşı dayanıklılığı arttırmak için genellikle sakızlar kullanılır. Isı ve şiddetli çalkalama da emülsiyonların stabilitesini bozar. Örneğin sıcak emülsiyonun çalkalanmasıyla (yayıklanmasıyla) krema, tereyağına dönüşür, emülsiyonun yapısı değişir. İçindeki sıvı faz çekilir, su damlacıklarının yağ içinde dağıldığı (yağ içinde su) emülsiyon oluşur.