2017年9月27日 星期三

107-12-13/20-混合乳化

混合(Mixing)與乳化

一.    前言
選擇適當的混合機械除了達成混合目的外,原料的物性(包括比重、黏度、粒度、表面張力、混潤性等)以及化學特性亦要考慮。


. 混合操作類型
依原物料特性不同,混合操作一般可區分為:
1.      攪拌(agitation) :以高速度將低黏度液體加以混合,屬於較強的混合方法。
2.      捏糅(kneading) :以搓糅之手段,使高黏性半固體之食品加以混合,並同時進行伸展、拉展、折疊等動作之方法。
3.      乳化(emulsification) :使二種或二種以上之液相或懸浮液,經混合或均質化(homogenization)處理,使成為安定乳化液(emulsion)的混合方法。
4.      摻和(blending) :將固體或液體成分與粉末物料充分達成均勻分布之狀態,進行單純的混合、溶解、分解等操作之方法。


1.      攪拌 (Agitation)
攪拌操作多用於低黏度且易互溶之液體間的混合處理。液體食品受攪拌之效率,隨其流速之增加而提高,當液體食品流動緩慢呈線流時,可能有攪拌不完全的現象;但流速過大時,則會在槽內產生漩渦,而使食品包入過量空氣,此現除對好氧發酵有所幫助外,然而氧化作用可能會引起食品成份的品質劣化,這是攪拌操作上要注意之處。


2. 捏揉(kneading

◎高黏度食品材料的混合稱為捏揉,然而高黏度的食品通常具有可塑性(plasticity),經適當地搓揉與擠壓後,可促進製品之物理質地,提高製品的可塑性,例如麵團之揉合、魚漿擂潰等,均具有促進蛋白質成膠性之功能。

◎高黏度材料需要強力混合,使用適宜之捏合機(kneader)能達成剪斷、摺疊、伸展、拉裂、搥搗等操作。若捏揉的目的僅於使食品中各成分或新添加之成分均勻化,則視之為混合操作,例如奶油中加鹽、奶油與糖粉拌合,巧克力之均勻化等。

◎此外,捏揉亦可是為固體(粉末)和液體的混合。例如麵粉加水後的捏揉過程可分為三個階段,(1)麵糰展開期、(2)麵糰耐剪期、(3)麵糰軟化期。第一階段麵粉因吸水形成糰狀;第二階段表示經適合速度與時間捏揉後,展開後的麵糰較具可塑性,可承受外界施予的功量(work),故此期又稱安定期。繼續施以捏揉達第三階段,麵糰之可塑性可能崩潰,糰性將會喪失。捏揉操作在食品工廠廣泛地使用於麵粉加工品、巧克力、糕餅、乳製品、糊狀物、煉製品等的製造。


3. 乳化Emulsification
均態物質(homogenous matter)內所有分子彼此有均勻的吸引力可形成相(phase),而同相的分子極易相互吸引而凝聚成團。至於非均態物質,因分子間吸引力不相等,出現interface表面(surface無法成同相,如此分子較難互相凝聚,如水相與油相、水相與氣相。界面乃表示任何相一兩相間之界限面,而表面則指液相與氣相之界限面。液體與他種液體或固體接觸面所引起的張力,則稱為界面張力(interface tension;液體與氣體接觸面所引起的張力,稱為表面張力(surface tension)。
◎乳化emulsification處理之目的是使互不溶的兩種液體,經由激烈拌合後,使其中一種液體以細緻的微粒分散存在於另一種液體中,此混合之液體稱為乳化液(emulsion)。

    因為乳化液是由原來互不相溶的液體(例如:油和水),在油水分離的狀態下,此時兩溶液之間的界面接觸面積最小,整體之自由能最小,是熱力學上最穩定的狀態。
    若將該二種互不相容之液體用力搖動,則二者交界面首先變形,如此使兩液界面接觸面積增加,使其中一種液體以液滴型態分散於另一液體中,稱為分散相(disperse phase),分散於另一種連續相(continuous phase)之液體此過程稱為乳化,所形成的物質稱為乳化液。


4.      摻和 (Blending)
在食品工業生產中,摻和處理常應用在固體或粉體原料的混合,將不均勻之物料混合均勻來完成製程。例如咖啡豆、蛋糕粉、湯粉、調製乳粉、麵粉中之添加劑及嬰兒食品中添加營養劑等之調製。摻和作業除需原料有高度均一性外,尚需要求混合速度快,故其處理方法及機具選用應視粒狀或粉體特性而定。影響摻和效率之因素有粒徑、形狀、比重、黏著性、凝聚性、表面光滑度及水分含量等因子。要注意的是粒徑相同比重較大之顆粒,或是比重相同但粒徑小而圓形者,易產生向下分離現象(segregation),如此完成和會較為費時。合處理趨於最佳效果時,應即時包裝,如果繼續和,則可能導致反混合使均勻度反而下降。

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