Was ist eine Emulsion?
Eine Emulsion wird durch die Kombination zweier Flüssigkeiten definiert, die nach dem Mischen ihre unterschiedlichen Eigenschaften beibehalten. Wenn es um Emulsionen in der Küche geht, bezieht sich der Begriff Emulsion auf die Kombination von Fett und Wasser. Kulinarische Emulsionen können zwei verschiedene Formen annehmen; Fett in Wasser und Wasser in Fett dispergiert. Häufige Fett-in-Wasser-Emulsionen sind Hollandaise, Mayonnaise, Aioli, Milch, Sahne und Pfannensaucen. Wasser-in-Fett-Emulsionen sind am häufigsten in Form von Vinaigretten und Vollbutter zu finden.
Im Gegensatz zu Wasser und Fett, die ihre unterschiedlichen Eigenschaften beibehalten, wenn sie kombiniert werden, können andere wasserfreundliche Flüssigkeiten wie Alkohol niemals eine Emulsion mit Wasser bilden, da sie sich frei mischen können. Das ist eine gute Sache; wenn Alkohol mit Wasser reagieren würde, wie es Fett tut, dann wäre diese schöne Flasche Wein nichts weiter als Traubensaft mit reinem Alkohol, der obenauf schwimmt.
Emulsionen verstehen& Wie sie funktionieren
Wissenschaftlich betrachtet gelten Fett und Wasser als „nicht mischbar“, also als zwei Flüssigkeiten, die sich nicht gerne vermischen. Chemisch ausgedrückt: Wenn sich zwei Moleküle nicht frei mischen können, richten sie sich so aus, dass sie sich möglichst wenig berühren. Diese Ausrichtung wird als „Oberflächenspannung“ bezeichnet. Es ist diese Oberflächenspannung, mit der der Koch ständig zu kämpfen hat, wenn er versucht, eine Emulgierung herzustellen und aufrechtzuerhalten.
In jeder Emulgierung gibt es zwei Phasen, die kontinuierliche Phase und die dispergierte Phase. Die kontinuierliche Phase kann man sich als den „Behälter“ der Emulgierung vorstellen; sie ist das, in das die andere Flüssigkeit „dispergiert“ wird. Es ist wichtig, den Überblick darüber zu behalten, welche Phase welche ist, weil die Zugabe von mehr kontinuierlicher Phase eine Emulsion verdünnt und mehr dispergierte Phase eine Emulsion verdickt.
Wie also kombinieren Köche Fett und Wasser, obwohl sie sich nicht gerne vermischen? Indem er Scherkraft einsetzt.
Scherkraft kann als eine Flüssigkeit in Bewegung beschrieben werden; das kann von Schütteln, Rühren, Mischen usw. reichen. Die Scherkraft ist im Emulgierprozess notwendig, um die dispergierte Phase aufzubrechen und in der kontinuierlichen Phase zu verteilen. Je mehr Scherkraft eingesetzt wird, desto kleiner wird die dispergierte Phase, wodurch eine stabilere Emulsion entsteht. Je kleiner die dispergierte Phase ist, desto mehr von der Flüssigkeit kann zugegeben werden, was zu einer dickeren Emulsion führt.
Dies kann jedoch auch übertrieben werden. Wie bereits erwähnt, wird die Emulsion umso dicker, je mehr dispergierte Phase in einer Emulsion enthalten ist. Aber je mehr von der dispergierten Phase hinzugefügt wird, desto enger werden die dispergierten Partikel zusammengedrängt. Schließlich ist so viel von der dispergierten Phase vorhanden, dass es unmöglich wird, die einzelnen Teilchen getrennt zu halten. Dies führt dazu, dass sich die dispergierte Phase zunächst berührt, verbindet, zusammenfließt und schließlich die natürliche Oberflächenspannung wiederherstellt. Diese Wiederherstellung der Oberflächenspannung, wie sie für Köche gilt, wird gemeinhin als „gebrochen“ bezeichnet. Für die meisten kulinarischen Emulsionen sollte die dispergierte Phase das dreifache Volumen der kontinuierlichen Phase nicht überschreiten.
Die Zugabe von zu viel der dispergierten Phase zu einer gegebenen Emulsion ist nur einer von vielen Gründen, warum eine Emulsion „bricht“. In der Tat sind Emulsionen von Natur aus instabil. Wasser und Öl werden immer versuchen, ihre natürliche Oberflächenspannung wiederherzustellen, aber diese Unvermeidbarkeit kann durch die Verwendung von Emulgatoren und Stabilisatoren verhindert werden.
Verständnis von Emulgatoren und Stabilisatoren
Emulgatoren und Stabilisatoren werden im allgemeinen Sprachgebrauch in der Küche häufig synonym verwendet, da sie beide dem gleichen Ziel dienen: der Stabilisierung einer Emulsion. Emulgatoren unterscheiden sich jedoch von Stabilisatoren und jeder dient einem bestimmten Zweck, abhängig von dem gewünschten Endprodukt.
Es gibt zwei grundlegende Arten von Emulgatoren, die ein Koch bei der Herstellung einer Emulsion verwenden kann: Aminosäureketten und Phospholipide.
Aminosäureketten verbinden sich miteinander und bilden größere Ketten, die wir als Proteine kennen. Einige dieser Aminosäureketten haben sowohl fettfreundliche als auch wasserfreundliche Rezeptoren. Ein gutes Beispiel sind die Aminosäureketten, aus denen das Kaseinprotein besteht, das häufig in Eigelb und Milch vorkommt. Da diese Aminosäureketten von Natur aus in der Lage sind, Fett und Wasser miteinander zu verbinden, sind sie per Definition ein Emulgator.
Die zweite Form von Emulgatoren, die in der Küche verwendet werden, sind Phospholipide wie Lecithin, die häufig in Eigelb und Soja vorkommen. Lecithin wird als „Tensid“ klassifiziert, das heißt, es hat einen wasserfreundlichen Kopf und einen fettfreundlichen Schwanz. Lecithin hat außerdem den zusätzlichen Vorteil, dass es einen positiv geladenen Schwanz hat, was es zu einem extrem starken Emulgator macht, besonders wenn es in einer Fett-in-Wasser-Emulsion verwendet wird. Der positiv geladene Schwanz bewirkt, dass sich das dispergierte Fett gegenseitig abstößt und verhindert, dass sich das Fett zusammenballt oder „koalesziert“, was in der Regel der erste Schritt beim Brechen einer Emulsion ist.
Während Emulgatoren Fett und Wasser tatsächlich miteinander verbinden, sind Stabilisatoren große Moleküle, die sich zwischen die einzelnen Partikel in der dispergierten Phase schieben und sie daran hindern, zu koaleszieren (sich zusammenzuballen). Diese „großen Moleküle“ können die Form von Proteinen, Stärke, Pektin, pflanzlichen Partikeln und lebensmittelechten Gummis (ein Favorit der modernen Köche) annehmen. Da die meisten dieser Moleküle wasserlöslich sind, werden sie in der Regel bei Fett-in-Wasser-Emulsionen verwendet.
Untrennbar vom Konzept der großen Moleküle, die als Stabilisatoren verwendet werden, ist die Tatsache, dass diese großen Moleküle eine Emulsion auch „verdicken“ oder ihr Viskosität verleihen. In der Tat kann die Viskosität dazu beitragen, eine stabilere Emulsion zu erhalten, insbesondere wenn man von einer viskoseren kontinuierlichen Phase ausgeht. Dies ist oft der Fall, da lebensmittelgeeignete Gummis, Stärken, Pflanzenpartikel (man denke an Pürees) zu einem Teil der kontinuierlichen Phase hinzugefügt werden, bevor die dispergierte Phase (üblicherweise Fett) zur Emulsion hinzugefügt wird. Eine dickere oder viskosere kontinuierliche Phase erzeugt mehr Widerstand auf der dispergierten Phase, wodurch die Scherkraft erhöht und die Partikelgröße der dispergierten Phase effektiv verringert wird. Wie bereits erwähnt, ist die Emulsion umso stabiler, je kleiner die Partikelgröße ist. Wenn Sie Stabilisatoren verwenden, haben Sie den zusätzlichen Vorteil, dass diese großen Moleküle, die zunächst zur Bildung einer stabileren Emulsion beitrugen, indem sie eine kleinere dispergierte Phase ermöglichten, nun der dispergierten Phase im Weg stehen, sie am Koaleszieren hindern und die Emulsion bremsen.
Wie der Emulgierprozess funktioniert
Im Video oben und im Bild unten können Sie den grundlegenden Emulgierprozess sehen, wie er bei der Herstellung von Mayonnaise abläuft. Diese spezielle Emulgierung wird gestartet, indem Säure (üblicherweise Zitronensaft) und Eigelb in eine Metallmischschüssel gegeben werden. Die Scherkraft wird in Form von Rühren des Schüsselinhalts mit einem Schneebesen angewendet.
Das Eigelb und der Zitronensaft bilden in diesem Fall die kontinuierliche Phase (der „Behälter“ der Emulsion), zu der wir unser Fett (die dispergierte Phase) hinzufügen. In den frühen Stadien des Emulgierprozesses ist es wichtig, zunächst eine sehr kleine Menge Fett langsam hinzuzufügen, normalerweise nur ein paar Tropfen auf einmal. Der Grund für diesen langsamen Start ist, dass das Fett in den frühen Phasen des Emulgierprozesses viel Platz hat, um sich frei zu bewegen und den Schneebesen zu meiden, und stattdessen einfach auf dem Wasser schwimmt, wie es das von Natur aus am liebsten tut. Sobald das Fett aufbricht und in der Emulsion dispergiert wird, kann zusätzliches Fett schneller zugegeben werden, da die bereits dispergierten Tröpfchen wie eine „Mühle“ arbeiten, die die dispergierten Tröpfchen in kleinere Partikel aufbricht, wodurch es viel einfacher wird, die dispergierte Phase in einen kontinuierlichen Strom einzubringen.
Es ist jedoch wichtig zu beachten, dass diese „Dispersionsmühle“ umso unwichtiger wird, je mehr Scherkraft Sie verwenden. Es ist viel schwieriger für ein Fetttröpfchen, der schnell schüttelnden Klinge eines Hochgeschwindigkeitsmixers zu entkommen als der eines handbetriebenen Schneebesen.
Um Ihnen einen allgemeinen Anhaltspunkt zu geben, listet die folgende Tabelle einige der gebräuchlichsten Formen kulinarischer Emulsionen auf und definiert sowohl die kontinuierliche Phase, die dispergierte Phase, den verwendeten Emulgator, das Wasser-Emulgator-Fett-Verhältnis und die Haltbarkeit bei normalen Serviertemperaturen. Alle Verhältnisse werden nach Gewicht berechnet.
*/**Auch wenn technisch gesehen der Emulgator das im Eigelb enthaltene Lecithin und Kasein ist, wird in dieser Gleichung das ganze Eigelb nach Gewicht als „Emulgator“ betrachtet, um die Berechnungen zu vereinfachen. Das bedeutet, wenn Sie eine Sauce Hollandaise herstellen und 20 g Zitronensaft haben, würden Sie dazu 20 g Eigelb und 100 g Butterschmalz geben.
***Sauce Vierge ist ein gutes Beispiel für die Verwendung von Pflanzenpartikeln und einer viskosen kontinuierlichen Phase als Stabilisator. In diesem Verhältnis werden die Pflanzenpartikel (Tomaten) der Einfachheit halber als Emulgator betrachtet. Das bedeutet, dass Sie für je 10 g Essig oder Wasser 100 g Pflanzengewebe (Tomaten) und 200 g Öl hinzufügen würden. In dem unten verlinkten Rezept wird Xanthan auch als optionale „Versicherungspolice“ verwendet, um das Gesamtrezept verzeihender zu machen.