S41 Mayonnaise Emulsion

Thema

Diese Mayonnaise ist eine hochkonzentrierte Öl-in-Wasser-Emulsion, die hauptsächlich durch emulgierende Bestandteile des Eigelbs, darunter Lecithin, stabilisiert wird. Lecithin wurde bereits in einem anderen Modell dieser Reihe beschrieben. Aufgrund des hohen Ölgehalts liegen die dispergierten Tröpfchen sehr dicht beieinander und können sich beim Zusammendrücken verformen. Dieser Ölgehalt, der sich der maximalen Packungsdichte annähert, verstärkt die Wechselwirkungen zwischen den Tröpfchen erheblich und verleiht der Mayonnaise ihre charakteristische halbfeste Konsistenz.

Die Größe dieser Tröpfchen hängt vom Zusammenspiel der beim Schlagen erzeugten Kräfte und der Grenzflächenspannung ab, die sie zusammenhält. Dieser Zusammenhang wurde bereits in einem anderen Modell dieser Reihe mithilfe der Weber-Zahl beschrieben. Das Kolmogorov-Hinze-Modell beschreibt, wie eine höhere Energiedissipation die Tröpfchen in kleinere Größen fragmentieren kann. Die Tatsache, dass beim Schlagen mehr Energie effektiv auf diese Emulsion übertragen wird, führt im Allgemeinen zu kleineren Tröpfchen, was eine feine Textur begünstigt und die Geschwindigkeit der Trennung durch die Schwerkraft verringert.

Die Viskosität steigt mit dem Ölanteil stark an. Das Krieger-Dougherty-Modell beschreibt, wie die Viskosität mit Annäherung der Tröpfchenkonzentration an die maximale effektive Packungsdichte deutlich ansteigen kann. Mayonnaise zeigt zudem nicht-Newtonsches Fließverhalten, das sich durch Modelle wie das Herschel-Bulkley-Modell beschreiben lässt: Vor dem Fließen muss eine Fließgrenze überwunden werden, und sobald die Mayonnaise fließt, nimmt ihre scheinbare Viskosität mit steigender Scherrate ab. Nähert sich der Ölanteil der Packungsgrenze, nehmen sowohl Viskosität als auch Fließwiderstand zu.

Die Stabilität gegenüber gravitationsbedingter Trennung hängt gemäß den Prinzipien des Stokes'schen Gesetzes auch von der Tröpfchengröße und der hohen Viskosität der kontinuierlichen Phase ab. Kleine Tröpfchen und ein viskoses Medium reduzieren die Aufrahmungsrate erheblich. Mayonnaise kann daher über längere Zeiträume kinetisch stabil sein, obwohl sie – wie andere Emulsionen auch – keinen thermodynamischen Gleichgewichtszustand darstellt. Die elektrostatischen und sterischen Wechselwirkungen der an den Grenzflächen adsorbierten Emulgatoren tragen ebenfalls dazu bei, dass die Tröpfchen nicht in Kontakt kommen und verschmelzen.

Mayonnaise kann gerinnen, wenn die Bildung oder Stabilisierung neuer Tröpfchen nicht mehr schnell genug erfolgt. Eine zu schnelle Ölzugabe kann Bereiche mit lokalem Ölüberschuss und eine Grenzfläche erzeugen, die von den vorhandenen Emulgatoren nicht stabilisiert werden kann. Temperatur, Eigelbzusammensetzung, pH-Wert und das Wasser-Öl-Verhältnis beeinflussen ebenfalls die Stabilität der Emulsion. Eine gängige Methode zur Rettung der Mayonnaise besteht darin, zunächst eine neue, stabile Emulsion mit einer kleinen wässrigen Phase und Eigelb oder einem anderen Emulgator herzustellen und anschließend die geronnene Mayonnaise schrittweise unterzumischen.

Schließlich kann sich selbst eine anfänglich stabile Emulsion durch Prozesse wie Flockung und Koaleszenz langsam verändern. Die Geschwindigkeit dieser Prozesse hängt von den Barrieren ab, die die Annäherung der Tröpfchen behindern und durch elektrostatische, sterische und attraktive Wechselwirkungen bestimmt werden. Vereinfacht dargestellt mit Konzepten vom DLVO-Typ, verringert eine Erhöhung der Energiebarriere gegen den Kontakt zwischen Tröpfchen die Wahrscheinlichkeit von Aggregation und Koaleszenz und verlängert somit die Stabilität der Mayonnaise.

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