(met als voorbeeld de productie van mayonaise)

Geëmulgeerde sauzen als mayonaise en slasaus zijn samengesteld op basis van olie en water. Elders op deze web site wordt uitgebreid ingegaan op het thema emulgeertechniek; in deze inleiding wordt de basistechniek voor de bereiding van geëmulgeerde sauzen belicht.

Dispergeren is het zeer fijn verdelen van vloeistoffen of vaste stoffen in een vloeistof. Bij een suspensie zweven fijn verdeelde vaste deeltjes in vloeistof, bij een emulsie zweven zeer kleine vloeistofdeeltjes in een andere vloeistof. Kenmerkend is dat de disperse fase (de vaste deeltjes of de vloeistofdruppeltjes) niet mengbaar zijn met de continue fase (de vloeistof waar ze in zweven). Het dispergeren als bewerking kan worden onderverdeeld in de bewerkingen emulgeren en suspenderen; voor deze bewerkingen is een gespecialiseerd werktuig -de dispergeermachine- ontwikkeld. Na het maken van een emulsie of een suspensie is het zaak de zwevende toestand van de disperse fase zo lang mogelijk in stand te houden.

Suspensies en emulsies zijn instabiel, dat wil zeggen dat het systeem vroeger of later uiteen begint te vallen (separeren). Wanneer bijvoorbeeld oliedruppeltjes in water zweven (o/w emulsie), dan valt de toestand al snel terug tot een laag water met daarop een laag olie. Deze ongewenste situatie kan worden voorkomen door het toevoegen van een geschikte emulgator, verdikkingsmiddel of stabilisator en in de tweede plaats door de disperse fase zo klein mogelijk te maken (kwaliteit van de dispergeermachine). Meer over o/w en w/o emulsies en de rol van de emulgator vindt u elders op deze web site.

De keuze van de emulgator is in de eerste plaats afhankelijk van het type emulsie, o/w of w/o en verder ondermeer van de gewenste zuurgraad, viscositeit, ‘mond beleving’, olie-water verhouding, wijze van doseren, de gebruikte productiemiddelen en de thermische bestendigheid (eventueel pasteuriseren en/of invriezen van het eindproduct).

Emulgatoren behoren tot de groep van de oppervlakteactieve stoffen; het merkwaardige van deze stoffen is dat ze enerzijds wateraantrekkend zijn (hydrofiel) en anderzijds olie aantrekkend (lipofiel). Emulgatoren kunnen wat hun consistentie betreft olieachtig, zalfachtig of wasachtig zijn. Cholesterol en lecithine zijn voorbeelden van natuurlijke emulgatoren; een voorbeeld van een natuurlijke emulsie is de eidooier. De eidooier bedient zich van beide genoemde emulgatoren en heeft daarmee een zodanige overkill aan emulgatoren aan boord, dat er ook nog een flinke hoeveelheid mayonaise mee gemaakt kan worden. Mayonaise is het schoolvoorbeeld van een geëmulgeerde saus, samengesteld uit een olie- en een waterfase en bij elkaar gehouden door de emulgerende werking van de eidooier. De verhouding tussen het water- en het olieaandeel in een emulsie is niet bepalend voor het type emulsie (olie in water of water in olie) dat ontstaat. Mayonaise bestaat voor 80% uit olie, maar het is toch een olie in water (o/w) emulsie, dus de oliedruppeltjes fijn verdeeld in water.

Een stabilisator maakt de dispersie stabiel door de verdikkende werking, de (meestal licht) emulgerende eigenschappen en het vermogen vrij water te binden. Het stabiliseren van sauzen is nodig om het gewelddadige traject van dispergeren, namengen, pompen, transport door leidingen, pasteuriseren, in verpakking doseren, eventueel invriezen en langdurige opslag te overleven en niet ergens halverwege uiteen te vallen in de afzonderlijke componenten.

Het veelal als stabilisator toegepaste zetmeel wordt gewoonlijk niet in natuurlijke, maar in gemodificeerde vorm toegepast. Met behulp van een chemische behandeling van zetmeel, worden de koolhydraten deels omgezet; zo kan bijvoorbeeld amylose voor een deel worden omgezet in amylopectine. Het modificeren of cross linken levert stabilisatoren op die het eindproduct ongevoelig maken voor uiteenlopende pH waarden, mechanisch geweld en thermische behandeling (pasteuriseren en invriezen).

Gommen en hydro-colloiden zijn lange gel-achtige ketens (polymeren) van wateroplosbare koolhydraten die de saus verdikken. Door fermentatie van suikers (koolhydraten) kunnen sterke gommen worden verkregen.

Om bij afnemend oliepercentage de viscositeit van de saus toch op peil te houden, worden stabilisatoren en verdikkingsmiddelen toegevoegd.

Productiemiddelen voor geëmulgeerde sauzen.
De eerder genoemde dispergeermachine speelt een sleutelrol in de bereiding van geëmulgeerde sauzen. Het belangrijkste effect dat met een dispergeerbewerking wordt beoogd is oppervlaktevergroting van deeltjes (door deeltjes te verkleinen wordt het oppervlak vergroot) ten einde de stabiliteit van de saus te verbeteren. Bij een speciaal voor dispergeren ontworpen rotor-stator machine, vinden tussen de rotor- en de statorvertanding energieconcentraties plaats die 1.000 tot 5.000 maal groter zijn dan bij een propellerroerwerk. Een dispergeermachine laat dus een grote hoeveelheid energie los op een gering volume en brengt daarmee de bewerkingstijden terug tot een fractie van de tijd die met conventioneel roeren nodig zou zijn.

Wanneer een thermische behandeling onderdeel van het productieproces vormt, dan is een dubbele ketelwand gebruikelijk. Tussen de binnen en de buitenmantel circuleert dan warmwater, stoom of koelvloeistof. Om aanbakken van product aan de ketelwand te voorkomen, wordt een ankerroerwerk voorzien van kunststof wand- en bodemschrapers toegepast.
Om de hoeveelheid energie input (afschuifkrachten of shear) in de emulsie goed te kunnen doseren, is een traploos variabele toerenregeling van de dispergeermachine een aanrader.

De emulgeerketel moet verder voorzien zijn van, resp. voldoen aan de volgende eisen:

De dispergeermachine.

De Ultra Turrax is de bekendste en wellicht meest verbreide dispergeermachine ter wereld en vindt toepassing op zowel laboratorium- als productieschaal. Van zowel de laboratorium- als de industrieversie bestaan een batch en een in-line uitvoering. Bij batch-gewijze productie kan de Ultra Turrax vast in een ketel worden ingebouwd, voordeel is dat het productieproces onder vacuüm kan plaatsvinden. Bij open atmosferische ketels is het handig de Ultra Turrax in een verrijdbaar statief te monteren, zodat meerdere ketels door één dispergeermachine kunnen worden bediend. Om dezelfde reden is een in-line Ultra Turrax op verrijdbaar onderstel een efficiënte optie, het voordeel van deze opstelling is de mogelijkheid onder vacuüm te kunnen produceren.
Van de in-line Ultra Turrax is de multi-stage Dispax Reactor afgeleid. De dispergeerintensiteit (shear) van dit machinetype is zodanig opgevoerd dat het werkgebied van de hogedruk homogenisator deels wordt overlapt. Meer over het onderwerp vindt u in ons bulletin "Dispergeertechniek in de procesindustrie" Met een variabel toerental kan de Ultra Turrax voor het gehele traject van mengen tot high shear dispergeren worden ingezet.

In algemene zin geldt dat bij deeltjesverkleining het oppervlak van deeltjes wordt vergroot; dit fenomeen kan in veel gevallen een aanmerkelijke besparing op (dure) hulpstoffen opleveren.

Mayonaise 80% olie.
Slasaus 60% olie.
Slasaus 40% olie, zonder eidooier.
Dressing algemeen.
Dressing voor rauwkost.
Spaghettisaus.
Barbecuesaus.
Warm bereide 30 – 60% ‘’mayonaises’’
Ketchup.

Ir. H.J. ten Berge, consultant.

©2001, TPE Holland v.o.f.

Breng de productieketel op een onderdruk van 0,4 – 0,3 bara.
Zuig onder vacuüm de volgende ingrediënten in:
10% water
0,5% zout
10% sojaolie
Schakel de Ultra Turrax dispergeermachine in totdat een goede menging is verkregen.
Doseer onder vacuüm en ingeschakelde Ultra Turrax 6,5% eidooier
Dispergeer ca. 1-2 minuten.
Doseer langzaam (onder vacuüm) de overige 70% olie.
De Ultra Turrax draait hierbij met een toerental dat experimenteel moet worden vastgesteld.
Doseer tenslotte onder vacuüm langzaam 3% azijn.
Laat de Ultra Turrax doordraaien tot een gladde, viskeuze mayonaise is verkregen.
Vacuum langzaam wegnemen.
De ketel legen.

Ir. H.J. ten Berge, consultant.

ã2001, TPE Holland v.o.f.

TPE Holland v.o.f.-Postbus 61 – 1180 AB Amstelveen

Tel: (020) 6473078 - Fax: 6471427

E-mail: htb@tpeholland.nl