Studiebot antwoord

Vraag gesteld door: gebruiker989 - 3 maanden geleden

Maak een oefenexamen van de volgende tekst: Lesleerdoelen:
kan de termen dispersie en grensvlak-actieve stof uitleggen en de verschillende soorten dispersies toelichten met een voorbeeld
kent de verschillende soorten emulsies en kan uitleggen hoe een emulsie gevormd wordt
kan uitleggen welke factoren de stabiliteit van een emulsie benvloeden en hoe een stabiele
emulsie gemaakt kan worden
kan de instabiliteiten die optreden bij emulsies opnoemen en uitleggen hoe deze voorkomen
kunnen worden
Fysieke toestand van voeding
Fasen; Vb. bij water Vast (S); ijs
Vloeibaar (L); water Gas (G); waterdamp
Op de overgang tussen twee fasen is er een grensvlak.
Slagroom schuim - gas in vloeistof
Fasen:
Vloeibaar (L); de room
Gas (G); de gasbellen zitten gevangen in de room
Voorbeeld van een dispersie
2 fasen
daartussen een grensvlak
Op het prentje zie je een microscopische weergave van slagroom waarbij rechts een grote luchtbel wordt afgebeeld. Deze is omgeven door kleine groene bolletjes, de vetbolletjes. Om de luchtbellen heen zit water.
De vetbolletjes zitten op het grensvlak tussen het gas en het water. Zij dragen hierdoor bij aan dstabiliteit.

Meringue schuim - gas in vaste stof
Fasen:
Vast (S); vast eiwitnetwerk
Gas (G); de gasbellen zitten vast in het eiwitnetwerk.
Voorbeeld van een dispersie
2 fasen
daartussen een grensvlak
Ketchup suspensie vaste stof in vloeistof
Fasen:
Vast (S); in de waterfase zijn de vaste tomatenpulpdeeltjes opgelost. Vloeibaar (L); ketchup bestaat voor een grootdeel uit de vloeibare waterfase.
Voorbeeld van een dispersie 2 fasen
daartussen een grensvlak
Mayonaise emulsie vloeistof in vloeistof
Fasen:
Vloeibaar (L) polair; de azijn Vloeibaar (L) apolair; het vet
Voorbeeld van een dispersie 2 fasen
daartussen een grensvlak
In het plaatje is een microscopische opname te zien van mayonaise. Bij mayonaise zijn de vetbolletjes heel fijn verdeeld over de azijn. Dit komt doordat de olie stap voor stap wordt toegevoegd aan de azijn. De olie wordt gedispergeerd in de azijn.
Grensvlakken en grensvlakspanning
Het begrip dispersie= een product waarbij 2 fases voorkomen waarbij de ene fase fijn verdeeld is over de andere fase.
Moet je kennen voor het tentamen! Aan de hand van een voorbeeld kun je toelichten welke soorten dispersies er bestaan.
Grensvlak = overgang tussen verschillende fasen
Grensvlak bevat een spanning
Vergroten van grensvlak kost energie:
Opkloppen van slagroom Mayonaise maken Bellen blazen
Wet van Gibbs: Alles neigt naar een zo klein mogelijk oppervlak, dit is de toestand met de laagste energiedaarom ontmengen twee fasen weer

Emulsies en schuimen zijn voorbeelden van dispersies waarbij 1 fase fijn verdeeld is over de andere fase. Bij schuimen zijn dit steeds gasbellen die fijn verdeeld zijn. Bij emulsies kunnen dit vetdruppeltjes zijn of waterdruppeltjes. De overgang tussen deze fasen is het grensvlak. Op dit grensvlak heerst spanning. Er is namelijk energie nodig om dit grensvlak te maken. Van nature zullen olie en water steeds het liefst gescheiden zijn door een zo klein mogelijk grensvlak. In de natuur streeft alles naar zo weinig mogelijk energie. Bij emulsies en schuimen betekent dit een zo klein mogelijk grensvlak. Indien olie en water emulsies niet gestabiliseerd worden, zullen ze steeds gaan ontmengen. Het grensvlak waarbij alle olie zich in 1 laag bovenop het water bevindt is namelijk vele male kleiner dan de som van alle grensvlakken die ontstaan door olie in fijne druppels te verdelen over het water. Om de spanning die heerst op het grensvlak te verlagen dienen grensvlak-actieve stoffen toegevoegd te worden. Een voorbeeld hiervan is het toevoegen van een emulgator (ei) bij de bereiding van mayonaise. Door het toevoegen van ei bij de bereiding van mayonaise wordt de spanning op het grensvlak tussen olie en water/azijn verlaagd waardoor de emulsie gestabiliseerd wordt.
Grensvlak-actieve stoffen
Amfifiele moleculen (bestaan uit 2 delen)
hydrofiel deel: polaire kop in water
hydrofoob deel: apolaire staart in vet/lucht
Adsorptie aan grensvlak => concentratie hoger aan grensvlak dan in oplossing
Verlagen de spanning op het grensvlak
Voorbeelden: zeepmoleculen, eiwitten en emulgatoren
Bij de bereiding van mayonaise wordt lecithine gebruikt, dit zit in eidooier. Lecithine is een emulgator of een grensvlak-actieve stof. Grensvlak-actieve stoffen zijn amfifiele
moleculen. Ze bestaan uit 2 delen. Doordat een deel van het molecule oplost in water en
een deel in vet, wordt de spanning op het grensvlak verlaagd. Er zullen steeds meer
moleculen van deze grensvlak-actieve stoffen op het grensvlak zitten, dan in de oplossing. Ook dit molecule heeft de voorkeur om naar het grensvlak te gaan aangezien hier het deel dat niet oplosbaar is in water zich kan vermengen met de vetfase. Bij het maken van mayonaise wordt het ei losgeklopt met azijn. De emulgator bevindt zich dus in de waterfase. Wanneer olie stapsgewijs wordt toegevoegd ontstaat er een grensvlak. De emulgator uit ei gaat dan automatisch het grensvlak opzoeken, het molecule beweegt hier naartoe omdat deze plek het meest gunstige is voor
het molecule zelf.
Grensvlak-actieve stof
Zeep bevat een emulgator
Melk is een emulsie van olie druppels in water
Emulgator uit zeep gaat naar grensvlak tussen olie en water
Beweging van moleculen zorgt voor verspreiden kleuren
Emulsies
Olie + water mengen niet
Vormen samen een emulsie
Instabiel druppels willen terug naar n grote druppel, met kleinste oppervlak. Om
de olie fijn te verdelen over het water (of omgekeerd) is energie nodig.
Om deeltjes te kunnen verkleinen en te stabiliseren en de spanning op het grensvlakt
te verlagen is een emulgator nodig

Soorten emulsies: o/w en w/o
Soort emulsie bepalen door:
Toevoegen kleurstof; door een wateroplosbare kleurstof toe te voegen aan een o/w emulsie, kleurt deze helemaal blauw. Voeg je een wateroplosbare kleurstof toe aan een w/o emulsie, dan kleuren enkel de druppeltjes blauw. Smaak; o/w emulsie is romig, de smaak wordt beapaald door de smaakstoffen opgelost in de waterfase. w/o is vettig (vormt vetfilm op de tong)
o/w emulsie kan elektrische stroom geleiden, w/o niet: stroom kan enkel door het water, water moet dus de continue fase zijn.
De druppeltjes worden de discontinue fase genoemd.
De andere fase waarin de druppeltjes zijn opgelost is de continue fase.
Bij een o/w-emulsie is water de continue fase
Bij een w/o-emulsie is olie de continue fase
Hoe kunnen we vaststellen of emulsie o/w of w/o is?
De verhouding olie/water bepaalt niet het soort emulsie! Maar hoe het product gemaakt word en welke emulgator je gaat gebruiken bepalen dat wel. Zowel boter als mayonaise bestaan voor ca 80% uit olie, maar mayonaise is een o/w-emulsie. In de bereidingswijze van mayonaise wordt olie fijn verdeeld over azijn door stevig te mixen. Boter daarentegen is een w/o-emulsie.
o/w mayonaise, dressings, soepen, room
-> niet vettig van smaak, vaak gekarakteriseerd als romig en zoet
w/o boter, margarine, bakkersvetten, vinaigrette (3 delen olie, 1 deel water)
-> smaken vettig
Dit zijn microscopische opnames van mayonaise en boter. Bij mayonaise zijn duidelijk de ronde vetdruppeltjes waarneembaar in een continue groene waterfase.
Bij boter zijn ronde groene waterdruppeltjes waarneembaar. De continue vetfase wordt gevormd door samengeklonterd vet. Dit kan je waarnemen als brokjes
Ook kazen zijn voorbeelden van emulsies. Het bereidingsproces bepaalt mee de structuur. Zo kan je bij de verwerkte kaas een fijne structuur waarnemen van veel kleine vetbolletjes in een continue waterfase/eiwitnetwerk.
De verdeling tussen vet en eiwit bij een mozzarella kaas is niet zo fijn en homogeen.

Emulgatoren
Amfifiel molecuul met 2 delen;
o Waterminnendgedeelte(hydrofiel,polaire kop)
o Vetminnendgedeelte(hydrofoobapolaire staart)
Er zijn verschillende soorten emulgatoren.
Een bekende emulgator is lecithine, deze komt voor in eidooier en wordt als emulgator gebruikt bij de bereiding van mayonaise. Lecithine is een klein molecule. Op bovenstaande tekening zou je lecithine kunnen voorstellen als de kleine rode moleculen.
De emulsie in melk wordt gestabiliseerd door de melkeiwitten. In bovenstaande figuur zijn de casene eiwitten afgebeeld. Eiwitten zijn erg grote moleculen, ze bestaan uit een aaneenschakeling van diverse aminozuren. Doordat sommige aminozuren apolair zijn en andere
aminozuren polair ontstaan er op een eiwit delen van het molecule die wateroplosbaar zijn en andere delen die vetoplosbaar zijn. Naast lecithine en eiwitten worden monoglyceriden ook vaak gebruikt als emulgator. Een monoglyceride is een molecule waarbij slechts 1 vetzuurketen verbonden is met glycerol. Glycerol is polair/wateroplosbaar. De vetzuurketen is apolair. Deze moleculen zijn net als lecithine relatief klein (zeker in vergelijking met de grootte van een eiwit)
Verschillende types op basis van de moleculaire opbouw
Monoglyceride: grootste deel van het molecule is apolair Voorkeur voor oplossen in vet
Gebruik in emulsie met vet als continue fase: w/o-emulsie
Dit molecule bestaat uit een lange vetzuurketen en een klein glycerol molecule. Doordat het grootste deel van het molecule bestaat uit de vetzuur keten, is dit molecule het makkelijkst oplosbaar in vet. Het wordt ook gebruikt voor de stabilisatie van emulsies waar vet de continue fase vormt.
l Verschillende types voor w/o en o/w emulsies, vanwege voorkeuren meer water of meer vet oplosbaar (HLB getal)
l HLB = Hydrophillic Lipophillic Balance; een eigenschap waarmee je emulgatoren kan indelen.
Hoe lager het HLB getal hoe meer vetminnend Hoe hoger het HLB getal hoe meer waterminnend
De HLB waarde is een getal tussen 1 en 15. Een HLB-waarde van 1 tot 7 is laag. Emulgatoren met een lage HLB-waarde lossen makkelijker op in vet en worden gebruikt voor de stabilisatie van w/o- emulsies. Het grootste deel van het molecule is apolair. Een HLB-waarde van 7 tot 15 is hoog. Emulgatoren met een hoge HLB-waarde lossen makkelijker op in water. Het grootste deel van het molecule is polair. Ze worden gebruikt voor de stabilisatie van o/w-emulsies.

Syntetische emulgatoren
Er zijn nog meer moleculen, deze kan je nalezen in het dictaat.
Monoglyceriden zijn moleculen opgebouwd uit 1 vetzuurketen gekoppeld aan een glycerol molecule. Doordat de vetzuurketen zon groot
deel van het molecule in beslag neemt, heeft deze emulgator een lage HLB-waarde. Ze worden veel toegepast in margarines. De suikeresters van Sisterna worden benoemd als SP30 of SP70 (de getallen slaan op wat voor type suikerester je hebt)
SP30 heeft een lage HLB waarde en kan gebruikt worden voor de stabilisatie van w/o-emulsies zoals margarine
SP70 heeft een hoge HLB waarde en kan gebruikt worden voor de stabilisatie van o/w-emulsies zoals mayonaise
zowel in water als in vet goed oplosbaar.
Emulgeren
Lecithine heeft een HLB-waarde van 2-15. Het is
Maken en verkleinen van de disperse deeltjes over de andere fase (de continue fase).
Hiervoor is nodig:
Energie; om het grensvlak te vergroten. Bij mayonaise klop je azijn
en voeg je olie voorzichtig toe.
Grensvlak-actieve stofemulgator; verlaagt de spanning op het grensvlak en stabiliseert de emulsie.
Emulgeren/ homogeniseren
Verkleining van deeltjes door roeren of homogeniseren:
Deeltjes 0.1-100 micrometer (handmatig)
Deeltjes 0.01-0.1 micrometer (apparatuur)
Deeltjesgrootte en aantal deeltjes bepalen de viscositeit (naast viscositeit van de continue
fase)
Hoe kleiner de druppeltjes:
1. Hoe stabieler de emulsie: de emulsie streeft naar zo laag mogelijke energie en zal per
definitie gaan ontmengen als deze niet gestabiliseerd wordt. Bij het ontmengen zal olie boven op het water komen drijven. Wanneer de druppeltjes groter zijn, zullen deze sneller opstijgen en boven komen drijven. Dit heet oproming.
2. Hoe witter de emulsie: de druppeltjes in een emulsie breken het licht. Hoe meer deeltjes er zijn doordat ze kleiner zijn, zal het licht meer gebroken worden. Het product wordt witter.
3. Hoe hoger de viscositeit: indien er meer druppeltjes zijn, komen deze steeds dichter tegen elkaar aan te liggen, hierdoor stijgt de viscositeit. De viscositeit van een emulsie wordt ook bepaald door de viscositeit van de continue fase. Denk aan mayonaise. Wanneer deze

gemaakt wordt met gelatine opgelost in water en olie, dan kan je een erg stabiele emulsie maken. Je maakt door de gelering van gelatine een vast product waar het vet niet meer kan komen boven drijven. Door toevoeging van gelatine aan de continue fase is de viscositeit verhoogd.
4. Hoe romiger het mondgevoel: het aantal druppeltjes bepaalt mee het mondgevoel, zijn er meer druppeltjes, dan wordt het mondgevoel als romiger ervaren.
Vergelijk je magere melk met volle melk: dan is volle melk witter van kleur en romiger van mondgevoel. Er is meer vet aanwezig, er zijn meer druppeltjes in de emulsie en daardoor is het product witter en romiger. Een dergelijke verbetering van mondgevoel kan je ook waarnemen bij 2 soorten melk met een vergelijkbaar vetgehalte, maar verschillende manier van verwerking. Wanneer melk niet verwerkt wordt, dan zijn de vetdruppeltjes groter dan na verwerking. Door melk te homogeniseren worden vetdruppeltjes verkleind. Hierdoor wordt de melk stabieler (geen oproming), romiger van mondgevoel en witter van kleur
Een emulsie wordt vaak in 2 stappen gemaakt.
Stap 1 roeren; Dit kan met standaard roerwerk (plaatje links) of meer krachtig roerwerk zoals een ultra turrax (plaatje midden). Een Ultra Turrax is een erg krachtige mixer waarbij kleine gaatjes rond de mixer aanwezig zijn waar de olie druppeltjes doorheen getrokken worden en zo verkleind. Stap 2 homogeniseren; de emulsie wordt verder gestabiliseerd door homogenisatie waarbij de druppeltjes verder verkleind worden. Bij een homogenisator wordt de emulsie onder hoge druk door kleine gaatjes geperst. Hierdoor worden de druppeltjes verkleind.
Bij een o/w-emulsie wordt de emulgator opgelost in de waterfase en wordt tijdens het roeren de olie toegevoegd
Bij een w/o-emulsie wordt de emulgator opgelost in de vetfase en wordt water tijdens het roeren toegevoegd.
Steeds kleiner = hogere viscositeit.

Instabiliteiten
Stabiliseren van een emulsie
Stabiliseren van de gevormde emulsiedruppels. Stabiliteit wordt benvloed door:
o Groottevandeemulsiedruppel;hoekleinerdedruppel,hoestabieler.Hoekleinerde druppel, hoe trager de druppels zullen opromen. Vetdruppels komen minder snel boven drijven.
o Viscositeitvandecontinuefase;Wordteenmayonaisegemaaktopbasisvangelatine,dan ontstaat een vast product. De vetbolletjes worden gevangen in een vast netwerk, er kan geen oproming optreden. Een voorbeeld van een w/o-emulsie is boter of margarine. Waterdruppels worden hier vastgehouden in een vast vet-netwerk dat bestaat uit vetkristallen. Ook hier kan geen oproming optreden. Wordt een dressing gemaakt op basis van olie en azijn/water. Dan kan deze dressing gestabiliseerd worden door toevoeging van bind- en verdikkingsmiddelen. Allen dragen ze bij aan de verhoging van de viscositeit van de continue fase. Denk hierbij aan het gebruik van suiker of zetmeel of lambda-carrageen
o Aardendiktevandeaandedruppelgeadsorbeerdelaag -Type emulgator;
- Heeft de emulgator een lading (bijvoorbeeld wanneer de emulgator een eiwit is), dan ontstaat er afstoting tussen de druppeltjes, dit draagt bij aan de stabiliteit
- Is de emulgator erg groot dan zit de emulgator in de weg, twee druppeltjes kunnen hierdoor minder makkelijk samenvloeien. Eiwitten zijn grote emulgatoren. Lecithine en mono-en diglyceriden zijn kleine emulgatoren
-Hoeveelheid emulgator; Is een emulsie niet stabiel, dan kan de stabiliteit verhoogd worden door extra emulgator toe te voegen waardoor de grensvlakspanning verder verlaagd wordt.
o Afstandtussendedruppels;hoegroterdeafstand,hoestabielerdeemulsie.
-Concentratie druppels; als er veel druppeltjes zijn is er dus een hoge concentratie. De afstand tussen de druppels is dan kleiner waardoor druppels sneller samen vloeien. -Elektronische afstoting; Zijn de grensvlak-actieve stoffen geladen, dan ontstaat er afstoting tussen de druppels waardoor de afstand groter wordt
-Sterische hindering; Zijn de grensvlak-actieve stoffen groot, dan zitten ze in de weg/creren ze afstand tussen druppels
Emulsie instabiliteiten Oproming
Afhankelijk van:
Deeltjesgrootte; verkleinen van de vetbolletjes.
Viscositeit continue fase
Zwaartekracht doet de rest!
Door een verschil in dichtheid roomt het vet op. De oliedruppels drijven omhoog. Dit komt omdat de zwaartekracht een grotere invloed heeft op het water dan het vet = oproming.
Coalescentie
Druppels vloeien samen tot grotere druppels
Grotere druppels romen sneller op
Te voorkomen met: o.a.
meer emulgatoren toe te voegen een andere emulgator toe te voegen:
-een emulgator met een lading kan zorgen voor afstoting tussen de druppels

-een grote emulgator kan zorgen voor sterische hindering
De viscositeit van de continue fase te verhogen
-druppels kunnen elkaar niet meer naderen
Door een tekort aan emulgator vloeien de druppels samen. Door het samenvloeien daalt het grensvlak en dus ook de totale energie, hier streeft de oplossing van nature steeds naar = coalescentie.
Omkering
Room = o/w emulsie Boter= w/o emulsie
Een emulsie kan omkeren. Dit betekend bij een o/w emulsie dat olie de continue fase wordt en water de disperse fase. Dit gebeurt bij kloppen van slagroom als de vetdeeltjes samenklonteren tot boter en de waterfase de disperse fase wordt. Vet vormt een dusdanig netwerk dat water eruit wordt geperst (= karnemelk) en er blijft een emulsie over met 20% water.
Bij de productie van boter is fase-omkering gewenst.
Ook bij het maken van een cake treedt fase-omkering op. In stap 1 wordt boter met suiker geklopt. Boter is een w/o-emulsie. Bij het toevoegen van ei, keert de emulsie om naar o/w-emulsie. Belangrijk in de productie is dat deze stap zorgvuldig verloopt en de eieren voorzichtig worden toegevoegd anders kan het mengsel gaan schiften.
Fase-omkering kan ook niet gewenst zijn, bijvoorbeeld in de productie van mayonaise. Wanneer de olie te snel wordt toegevoegd, wordt olie de continue fase.
Ook wanneer er teveel olie wordt toegevoegd, wordt olie de continue fase. Fase-omkering kan dus voorkomen worden door:
- Langzaam toevoegen van de disperse fase
- Concentratie van de disperse fase te beperken
Boter is een natuurlijke w/o emulsie die ontstaat door room (een natuurlijk o/w emulsie) zodanig krachtig te roeren (karnproces) totdat de vetdeeltjes aan elkaar klonteren en de emulsie omslaat van o/w naar w/o.. De oefenexamen moet geschreven zijn in de Nederlandse taal. Onderin staan de antwoorden. Het aantal vragen dat het oefenexamen moet bevatten is onbeperkt.

Antwoord rapporteren