Примерное время чтения: 10 минут
В этом руководстве:
- Почему маргарин представляет собой систему «вода в масле» (W/O) — и почему это делает сорбитановые эфиры природным структурным эмульгатором.
- Как Span 60 придает твердость и консистенцию маргарину в брусках для хлебопекарной промышленности.
- Как полисорбаты регулируют спектр HLB для получения мягкого, легко намазываемого маргарина
- Метод смешивания Span/полисорбат — от плотного блока до мягкой ванны с помощью одной эмульгирующей системы.
- Дозировка, интеграция процессов и устранение неполадок.
1. Почему маргарину нужны эмульгаторы — и почему Span идеально подходит для этой цели.
Маргарин представляет собой эмульсию типа «вода в масле» (W/O): непрерывная фаза из 801 TP3T жира и 16-201 TP3T воды, диспергированной в виде мелких капель. Это принципиально отличается от большинства пищевых эмульсий (напитки, тесто для тортов, смеси для мороженого), которые представляют собой эмульсии типа «масло в воде». Непрерывной фазой является жир, а не вода.
Такая структура «вода в масле» требует эмульгаторов с низким значением HLB. Наиболее эффективными эмульгаторами с низким значением HLB в стандартном наборе пищевых эмульгаторов являются сложные эфиры сорбитана — Span 60 (моностеарат сорбитана, E491, HLB 4,7) и Span 80 (моноолеат сорбитана, E494, HLB 4,3). Их значения HLB находятся в диапазоне стабилизации «вода в масле» (3-6), что делает их идеальным выбором для маргариновых систем.
Для двух принципиально разных типов маргарина требуются разные подходы к эмульгированию:
| Тип маргарина | Содержание жира | Ключевое требование | Промежуточная роль |
|---|---|---|---|
| маргарин в брусках (пекарня) | 80-82% | Твердость, структура, слоистость теста | Доминирующий диапазон 60 — обеспечивает сохранение формы и объема тела. |
| Мягкий маргарин в баночке (разноцветная сервировка стола) | 40-60% | Легко распределяется, кремообразная консистенция, пониженное содержание жира. | Сбалансированный пролет/промежуток — структура плюс спред |
Если вы новичок в использовании пищевых эмульгаторов, начните с наших руководство по функциям и применению пищевых эмульгаторов.
2. Span 60 — Структурный эмульгатор для блочного маргарина
2.1 Как Span 60 действует в маргарине
Span 60 (сорбитан моностеарат, E491, HLB 4,7) является основным структурным эмульгатором для маргаринов в брусках и хлебопекарных маргаринах. Его механизм действия основан на трех взаимосвязанных функциях:
Стабилизация эмульсии типа «вода в масле». Низкое значение HLB у Span 60 обеспечивает его расположение на границе раздела вода-масло, при этом сорбитановая головная группа ориентирована в сторону капли воды, а стеариновая кислотная группа внедрена в окружающую жировую фазу. Такая ориентация стабилизирует капли воды, предотвращая их слияние — без нее капли воды сливались бы в более крупные скопления, вызывая расслоение фаз и неравномерное распределение воды во время выпечки.
Метод формирования кристаллов из жира. Цепочка стеариновой кислоты (C18:0) маргарина Span 60 сокристаллизуется с насыщенными триглицеридами в жировой фазе маргарина. Эти смешанные кристаллы образуют структурированную сеть жировых кристаллов, которая придает маргарину в брусках плотную, пластичную текстуру — необходимую для слоеного теста, где маргарин должен оставаться четким слоем между листами теста.
Упругость и плотность. Сорбитановые эфиры напрямую способствуют формированию твердой реологической структуры блочного маргарина. Это явно подтверждается данными конкурентов: сорбитановые эфиры “придают твердость и консистенцию, что важно для блочного и хлебопекарного маргарина”, — и они “работают в синергии с другими эмульгаторами”, включая полисорбаты, для сложных рецептур.
2.2 Размах 60 против размаха 80 в маргарине
| Свойство | Span 60 (E491) | Span 80 (E494) |
|---|---|---|
| Жирные кислоты | Стеариновая кислота (C18:0) | Олеиновая кислота (C18:1) |
| ГЛБ | 4.7 | 4.3 |
| Температура плавления | ~56 °C | Жидкость при комнатной температуре |
| вклад Кристалла | Прочный — сокристаллизуется с насыщенными жирными кислотами. | Минимальная — ненасыщенная цепь |
| Лучшее приложение | Маргарин в брусках, кулинарный жир | Мягкий маргарин, жидкие кулинарные жиры |
Span 60 является предпочтительным выбором для блочного маргарина, поскольку его насыщенная стеариновая кислота соответствует кристаллизующимся триглицеридам (пальмитиновой C16:0, стеариновой C18:0) в гидрогенизированных растительных маслах. Ненасыщенная олеиновая кислота в Span 80 обеспечивает большую гибкость и лучше подходит для более мягких, легко намазываемых систем.
Полные технические характеристики см. в нашем разделе Техническое руководство по моностеарату сорбитана (E491) и Руководство Span 80.
3. Полисорбаты — модулятор растекаемости
3.1 Зачем добавлять эмульгатор с высоким HLB в систему "вода в масле"?
Полисорбаты (Твин 60, HLB 14,9; Полисорбат 80, HLB 15,0) — это эмульгаторы с высоким значением HLB, предназначенные для систем «масло в воде». Добавление их в маргарин «вода в масле» кажется нелогичным, но это стандартная практика по определенной причине:
Pure Span 60 в концентрации 0,5% образует очень плотный, почти хрупкий маргарин. Он идеально подходит для использования в хлебопекарной промышленности в виде брусков, но слишком твердый для использования в качестве столового спреда. Добавление небольшого количества полисорбата расширяет диапазон HLB, размягчая кристаллическую сетку жира ровно настолько, чтобы обеспечить намазываемость без разрушения эмульсии типа «вода в масле».
Механизм: Молекулы полисорбата внедряются между молекулами Span 60 на границе раздела жировых кристаллов. Их более крупные полиоксиэтиленовые головные группы и ненасыщенные (Tween 80) или более длинные (Tween 60) хвосты нарушают плотную упаковку кристаллов — подобно добавлению небольшого количества сомономера к полимеру. Эмульсия типа «вода в масле» остается стабильной (Span 60 по-прежнему является доминирующим эмульгатором), но жировая сетка становится более гибкой.
3.2 Когда следует использовать тот или иной полисорбат
| Полисорбат | ГЛБ | Лучше всего подходит для |
|---|---|---|
| Подросток 60 (E435) | 14.9 | Маргарин на основе пальмового масла/пальмоядрового масла — стеариновая цепочка соответствует |
| Полисорбат 80 (E433) | 15.0 | Маргарин на основе сои/рапса — соответствует олеиновой цепи. |
Принцип подбора жирных кислот применим к маргарину так же, как и к другим продуктам. Цепь стеариновой кислоты Tween 60 сочетается с жировыми системами на основе пальмового масла; цепь олеиновой кислоты Polysorbate 80 сочетается с жировыми системами на основе сои и рапса.
Полные технические характеристики полисорбата см. в нашем разделе Полное руководство по полисорбату 60.
4. Соотношение Span/полисорбат — регулировка твердости для различных типов маргарина.
Соотношение Span 60 : Полисорбат является основным инструментом для регулирования текстуры маргарина:
| Соотношение Span 60 : Tween 60 | Эффективный HLB | Результат текстурирования | Приложение |
|---|---|---|---|
| Один только пролет 60 | 4.7 | Очень твердый, пластичный, хрупкий | Слоёное тесто, брусок маргарина |
| 3 : 1 | ~7.3 | Плотная, хорошо растекается при температуре выше 15 °C. | Маргарин General Bakery |
| 2 : 1 | ~8.1 | Полумягкая, легко намазывается в холодильнике. | Премиальный столовый маргарин |
| 1 : 1 | ~9.8 | Мягкая текстура, быстро растекается. | Спреды с низким содержанием жира (40-50% жиров) |
| 1 : 2 | ~11.5 | Очень мягкая, взбитая консистенция. | Взбитый маргарин |
Практические начальные соотношения:
- Маргарин для выпечки в брусках (80% жир): Span 60 при 0,3-0,5% отдельно, или Span 60 : Tween 60 = 3:1 при 0,3-0,5%
- Мягкий маргарин в баночке (60% жиров): Диапазон 60: Продолжительность 60 = 2:1 при 0,3-0,5%
- Спред с низким содержанием жира (40% жир): Диапазон 60: Переход 60 = от 1:1 до 1:2 при 0,4-0,6%
Полную методику расчета коэффициента HLB см. в нашем разделе Руководство для разработчиков рецептур Span & Tween.
5. Вспомогательные эмульгаторы в системах составного маргарина
В то время как Span 60 и полисорбаты образуют структурную основу, другие эмульгаторы дополняют определенные функции в коммерческих составах:
| Эмульгатор | Роль в производстве маргарина | Отношения между временным и промежуточным интервалом |
|---|---|---|
| Моно- и диглицериды (E471) | Основной модификатор кристаллов жира; стабилизация объемной эмульсии. | Работает совместно со Span 60; Span обеспечивает специфичность без привязки к конкретному устройству, чего не хватает одной лишь системе GMS. |
| Лецитин (E322) | Противоразбрызгивающий агент; фосфолипидный эмульгатор | Комплементы Span в водной фазе |
| PGE (E475) | Мягкая текстура маргарина; водосвязывающие свойства. | По мягкости конкурирует с эфирами сорбитана; для большей упругости предпочтительнее использовать материал Span. |
Распространенная смесь эмульгаторов для маргарина: GMS 60% : Span 60 25% : Tween 60 15% В сумме 0,3-0,5%. GMS обеспечивает структурирование жировой ткани, Span 60 укрепляет границу раздела вода/масло, а Tween 60 регулирует растекаемость.
6. Сливочный жир для выпечки — где Span 60 предлагает уникальные преимущества.
Кондитерский жир отличается от маргарина тем, что не содержит водной фазы — это жир 100%. Так зачем же использовать эмульгатор?
Модификация кристалла. Для оптимального взбивания тортов и пирожных необходимо правильное соотношение кристаллов β' (бета-штрих) и β (бета). Span 60 в концентрации 0,1-0,3% способствует образованию кристаллов β', которые удерживают воздух во время взбивания и обеспечивают более тонкую текстуру выпечки.
Распределение жира в тесте. При добавлении жира в тесто он должен равномерно распределяться в виде тонких пленок вокруг частиц муки, а не в виде крупных жировых комков. Активность Span 60 на границе раздела жир-тесто обеспечивает равномерное распределение, что приводит к более однородной консистенции мякиша в конечном продукте.
Характеристики слоеного теста. В слоеном тесте и датской выпечке жир или маргарин в брусках должны оставаться сплошным, пластичным слоем при многократном складывании и раскатывании. Функция кристаллизации Span 60 поддерживает пластичность за счет механического напряжения при ламинировании, создавая четкие, ровные слои, которые определяют свойства слоеной выпечки.
7. Краткий справочник по дозировке
| Продукт | Span 60 (% жира) | Полисорбат (% жира) | Полный эмульгатор |
|---|---|---|---|
| Блочный маргарин (80% жир) | 0.3-0.5% | 0-0.1% | 0.3-0.5% |
| Мягкий маргарин в баночке (60% жиров) | 0.2-0.3% | 0.1-0.2% | 0.3-0.5% |
| Спред с низким содержанием жира (40% жира) | 0.2-0.3% | 0.2-0.3% | 0.4-0.6% |
| Печеварочный жир (100% жир) | 0.1-0.3% | — | 0.1-0.3% |
| слоеное тесто маргарин | 0,4-0,6% (в одиночку) | — | 0.4-0.6% |
Ключевой принцип: Дозировка Span 60 зависит от содержания воды — чем больше воды, тем больше площадь поверхности раздела вода/масло, которую необходимо стабилизировать, что требует большего количества Span 60. Для спредов с низким содержанием жира общая дозировка эмульгатора увеличивается, поскольку вода составляет большую долю продукта.
8. Интеграция процессов
-
Подготовка жировой фазы: Растопите жировую смесь при температуре 60-65 °C. Добавьте Span 60 и любые другие маслорастворимые эмульгаторы (GMS, лецитин) — Span 60 полностью плавится при температуре около 56 °C и равномерно распределяется в расплавленном жире.
-
Подготовка водной фазы: Растворите соль, консерванты и водорастворимые ингредиенты в воде при соответствующей температуре (55-60 °C). При использовании полисорбатов добавляйте их в водную фазу — они легче диспергируются в воде, чем в горячем жире.
-
Предэмульсия: Добавьте водную фазу к жировой фазе при высокоскоростном перемешивании. На этом этапе начинается образование эмульсии типа «вода в масле». Спэн 60, уже растворенный в жировой фазе, мигрирует к поверхностям образующихся капель воды.
-
Система охлаждения с помощью излучателя/скребка: Эмульсия маргарина проходит через ряд теплообменников со скребковой поверхностью, где она быстро охлаждается с ~55 °C до 10-15 °C. Это критически важный этап: быстрое охлаждение заставляет жир кристаллизоваться в желаемой β'-форме, а Span 60 сокристаллизуется с жировой сеткой.
-
Работа и отдых: Охлажденный маргарин подвергается механической обработке (замешиванию) для придания ему пластичности, затем выдерживается при температуре 5-10 °C в течение 24-48 часов, чтобы кристаллическая сетка полностью затвердела. Конечный продукт должен быть твердым, но легко намазываемым при температуре охлаждения.
9. Устранение неполадок
| Проблема | Вероятная причина | Решение для соединения пролетов/переходов |
|---|---|---|
| Отделение масла (снятие масла) | Слабая эмульсия типа «вода в масле»; недостаточное значение Span 60. | Увеличьте значение Span 60 до 0,4-0,5%; проверьте гомогенизацию. |
| Слишком твердый / хрупкий | Избыточный размах 60; чрезмерно развитая кристаллическая сетка | Добавьте Tween 60 в соотношении 1:3 к Span 60; уменьшите общую дозировку. |
| Слишком мягкий / разрушается | Недостаточное количество Span 60; слабая кристаллическая структура. | Увеличьте долю Span 60; проверьте скорость охлаждения. |
| скопление капель воды | Грубая эмульсия; плохая дисперсия Span 60. | Перед добавлением воды убедитесь, что Span 60 полностью расплавился; увеличьте сдвиговое усилие. |
| Зернистая текстура | Медленное охлаждение; образование β-кристаллов (нежелательно). | Увеличьте скорость охлаждения; проверьте работу морозильной камеры с очисткой поверхности от остатков пищи. |
| Низкое качество ламинирования | Маргарин слишком мягкий; он прорывается сквозь слои теста. | Увеличьте концентрацию Span 60 до 0,5-0,6%; уменьшите или полностью исключите полисорбат. |
10. Резюме
Сорбитановые эфиры, особенно Span 60, являются наиболее важными по структуре эмульгаторами для маргариновых систем типа «вода в масле». Их низкое значение HLB, способность к образованию кристаллов жира и синергия с полисорбатами позволяют разработчикам рецептур независимо контролировать плотность и растекаемость, чего не может обеспечить ни одно другое семейство эмульгаторов:
- Span 60 (E491) Это основной структурный эмульгатор для маргарина в брусках и хлебопекарного производства — он сокристаллизуется с жировой фазой, придает продукту плотность и стабилизирует границу раздела вода/масло, предотвращая слияние капель воды.
- Полисорбаты (Твин 60 / PS80) являются модуляторами растекаемости — добавленные в малых пропорциях, они размягчают кристаллическую сетку жира, не разрушая эмульсию типа «вода в масле».
- Соотношение Span/полисорбат Это основной регулятор настройки — от плотного блока (только Span 60) до мягкого, растекающегося (Span:Tween = 1:1-1:2).
Технические характеристики Span 60 см. в разделе Техническое руководство по сорбитану моностеарату. Данные по жидкости Span 80 см. в разделе... Руководство Span 80. Методика расчета соотношения HLB описана в нашем руководстве. Руководство для разработчиков рецептур Span & Tween. Информацию о поставках сырья см. в разделе... Сырье для производства промежуточных и соединительных элементов пищевого качества.
Данное руководство основано на опубликованных отраслевых исследованиях, практике составления рецептур и справочных материалах по пищевым эмульгаторам, подготовленных Ху и др. (2011). Для получения конкретных рекомендаций по составлению рецептуры маргарина, адаптированных к вашей системе жиров и технологическому процессу, обратитесь в техническую службу вашего поставщика эмульгаторов.
