โดยทั่วไป ของเหลวอิมัลชัน เป็นโครงสร้างที่เกิดจากการกระจายตัวของของเหลวที่ไม่สามารถผสมเป็นเนื้อเดียวกันตั้งแต่สองชนิดขึ้นไป เช่น น้ำกับน้ำมัน โดยของเหลวชนิดหนึ่งแตกตัวเป็นหยดเล็กๆ เรียกว่า ส่วนที่กระจายตัวหรือวัฏภาคภายใน (Internal or Dispersed Phase) ซึ่งกระจายตัวแทรกอยู่ในของเหลวอีกชนิดหนึ่งที่เรียกว่า ส่วนที่ต่อเนื่องหรือวัฏภาคภายนอก (External or Continuous Phase)
วัตถุประสงค์หลักของการผลิตหรือการคิดสูตรส่วนผสมผลิตภัณฑ์ที่เป็นของเหลวหรือสารละลายต่างๆ ที่เกี่ยวข้องกับการกระจายตัวของสองวัฏภาค คือการทำให้เกิดความคงสภาพหรือมีอายุการเก็บรักษาให้ได้นานที่สุด ไม่ว่าจะเป็นอิมัลชันหรือ สารแขวนลอย
สารแขวนลอย (ของแข็ง/ของเหลว) และอิมัลชัน (ของเหลว/ของเหลว) เป็นตัวอย่างของการกระจายตัวของสองวัฏภาค สารทำละลายเป็นวัฏภาคต่อเนื่อง ในขณะที่ อนุภาคของแข็ง หรือหยดของเหลวอิมัลชัน เป็นวัฏภาคการกระจายตัว การพิจารณาความคงตัวหรือคงสภาพของการกระจายตัวคือการที่วัฏภาคการกระจายตัวสามารถรักษาความคงที่ของขนาดอนุภาค และการแขวนลอย เมื่อระยะเวลาผ่านไป ความไม่คงสภาพของของเหลวอิมัลชัน สังเกตจากเมื่อเวลาผ่านไปอนุภาคในวัฏภาคกระจายตัวเกิดการเกาะรวมตัวเป็นกลุ่มอนุภาคก้อนใหญ่ หรือหลอมรวมตัวกัน แล้วลอยตัวสู่ผิวด้านบนเป็น ครีมมิ่ง และเกิดการแยกชั้นของของเหลว ความไม่คงสภาพของสารแขวนลอยมีลักษณะใกล้เคียงกับของเหลวอิมัลชันในรูปแบบการเกาะกลุ่มของอนุภาค หรือหลอมรวมกลุ่มของอนุภาคแล้วตกตะกอนสู่พื้นผิวด้านล่างเกิดการแยกชั้นของสองวัฏภาค
ตัวอย่างอาหารที่เป็นอิมัลชัน ; นม โยเกิร์ท ครีม เนย มาการีน น้ำผลไม้ ซุป เค้ก พาสตรี้ มายองเนส น้ำสลัด ครีมเทียม ซอสพริก ซอสมะเขือเทศ ไอศครีม เป็นต้น
อาหารที่เป็นอิมัลชันมีความแตกต่างในเรื่องคุณสมบัติทางเคมีกายภาพและคุณลักษณะทางประสาทสัมผัส ได้แก่ ลักษณะปรากฎ กลิ่น ผิวสัมผัส รสชาติ และอายุการเก็บรักษา ตัวอย่าง นมเป็นของเหลวสีขาวความหนืดต่ำ โยเกิร์ทเป็นเจลสีชมพู ยืดหยุ่นและข้นหนืด มาการีนเป็นสารกึ่งของแข็งสีเหลือง
การผลิตอาหารอิมัลชันมีคุณลักษณะที่กำหนดคุณภาพเฉพาะโดยการพิจารณาเลือกวัตถุดิบที่เหมาะสม รวมถึงขั้นตอนหรือวิธีการในการผลิต ตัวอย่าง ขั้นตอนการผสม การทำให้เป็นเนื้อเดียวกัน การฆ่าเชื้อแบบพาสเจอไรซ์ แบบสเตอริไรซ์ แบบใช้น้ำอัดแรงดันสูง (HPP-High Pressure Processing)
วัฏภาคน้ำในอิมัลชันอาหารมีบทบาทสำคัญในการพิจารณาคุณสมบัติทางเคมีกายภาพและคุณลักษณะทางประสาทสัมผัส (การชิม การดูด้วยตา การดมกลิ่น และการสัมผัสด้วยมือ) คุณลักษณะทางโครงสร้างและโมเลกุลเฉพาะตัวของน้ำช่วยเพิ่มหน้าที่สำคัญหลายอย่าง เช่น เป็นตัวกลางในการทำละลาย และการทำปฏิกิริยากับสารประกอบที่ถูกละลายในน้ำได้ (แร่ธาตุ กรด ด่าง สารปรุงแต่งกลิ่น สารกันบูด วิตามิน น้ำตาล อิมัลซิฟายอิ้งเอเจนท์ โปรตีน โพลีแซคคาไรด์ เป็นต้น)
วัฏภาคน้ำมันในอิมัลชันอาหารทำหน้าที่เหมือนสารทำละลายสำหรับองค์ประกอบสำคัญในอาหาร เช่น วิตามินที่ละลายได้ในน้ำมัน สารต้านออกซิเดชัน สารกันบูด และน้ำมันหอมระเหย
การผลิตอิมัลชันและความคงสภาพของอิมัลชัน
ขั้นตอนการผลิตอิมัลชันต้องใช้แรงเชิงกลในการตีกวนผสมระหว่างของเหลวสองวัฏภาค โดยการใช้เครื่องผสมแบบแรงเฉือนสูง* เครื่องโฮโมจีไนเซชัน เครื่องผสมแบบเมมเบรน หรือเครื่องผสมแบบอัลตร้าโซนิค** การใช้ปริมาณแรงเฉือนและเวลาที่เหมาะสมมีผลต่อขนาดและความคงสภาพของหยดอนุภาคในวัฏภาคการกระจายตัว รวมถึงการใช้สารอิมัลซิไฟเออร์ในปริมาณที่เพียงพอต่อการสร้างผนังแรงผลักบนพื้นผิวของอนุภาคระหว่างสองวัฏภาค
การเกิดแรงปฏิสัมพันธ์เชิงเทอร์โมไดนามิคของหยดอนุภาคทำให้เกิดความไม่คงสภาพของอิมัลชันตามระยะเวลาที่ผ่านไป เช่น การเกาะกลุ่มของอนุภาค (coalescence/flocculation) การรวมกลุ่มของอนุภาค (aggregation/Oswald ripening) การเกิดการลอยตัว ครีมมิ่ง (floatation/creaming) การตกตะกอน (sedimentation) การเปลี่ยนแปลงวัฏภาค (phase inversion)
สำหรับอิมัลชันในอาหาร การเกิดการแยกชั้นครีมมิ่ง การตกตะกอน หรือการเปลี่ยนแปลงวัฏภาค (จากอิมัลชันชนิดน้ำมันในน้ำเป็นชนิดน้ำในน้ำมัน หรือกลับกัน) เป็นการบอกการหมดอายุในการเก็บรักษาของผลิตภัณฑ์ นอกจากนี้ความไม่คงสภาพของอิมัลชันในอาหารสามารถเกิดจากการเสื่อมสภาพทางเคมีของวัฏภาคการกระจายตัว เช่น การเกิดออกซิเดชันของลิปิด การเจริญเติบโตของจุลินทรีย์
*บริษัทอีเนอจีติกซัน มีเครื่องผสมโฮโมจีไนเซชั่น เครื่องผสมแบบแรงเฉือนสูงทั้งแบบแบทช์และต่อเนื่อง (หรือ in line) – ของซัพพลายเออร์ PerMix Tec
**เครื่องผสมแบบอัลตร้าโซนิคความเข้มสูงจาก Industrial Sonomechanics มีเทคโนโลยี Barbell Horn ที่ทำให้สามารถอัพสเกลการผลิตเชิงอุตสาหกรรมได้
ส่วนการวิเคราะห์ความคงตัวของอิมัลชั่น บริษัทฯ มีเครื่องวิเคราะห์ Separation/Dispersion/Stability Analyzers ของผลิตภัณฑ์อาหารอิมัลชั่นและเครื่องดิื่มที่เป็น suspension จากซัพพลายเออร์ LUM GmbH
สอบถามเพิ่มเติมโทร. 095 8562473, 089 5362485 อีเมล์ enquiry@energeticsun.tech
ขอบคุณครับ แล้วพบกันใหม่ครับ
admin 21.09.2019
References
Dr. Liza Zychowski, 2016 “Introduction to Emulsion Technology, Emulsifiers and Stability”.
Application Note by Entegris, 2018 “Dispersion Stability”.