What is een emulsie?
Een emulsie wordt gedefinieerd door het combineren van twee vloeistoffen die hun verschillende karakteristieken behouden nadat ze zijn gemengd. Wanneer we het hebben over emulsies die van toepassing zijn in een keuken, verwijst de term emulsie naar het combineren van vet en water. Culinaire emulsies kunnen twee verschillende vormen aannemen: vet gedispergeerd in water en water gedispergeerd in vet. Veel voorkomende vet in water emulsies zijn hollandaise, mayonaise, aioli, melk, room en pan sausen. Water in vet-emulsies komen het meest voor in de vorm van vinaigrettes en volle boter.
In tegenstelling tot water en vet die hun verschillende kenmerken behouden wanneer ze gecombineerd worden, kunnen andere watervriendelijke vloeistoffen zoals alcohol nooit een emulsie vormen met water omdat ze zich vrij kunnen mengen. Dit is een goede zaak; als alcohol op water zou reageren zoals vet dat doet, dan zou die lekkere fles wijn niets meer zijn dan druivensap met pure alcohol erbovenop.
Uitleg over emulsies & Hoe ze werken
In wetenschappelijke termen worden vet en water beschouwd als “onvermengbaar”, oftewel twee vloeistoffen die zich niet graag vermengen. Chemisch gesproken, wanneer twee moleculen niet vrij kunnen mengen, zullen ze zich zo afstemmen dat ze elkaar zo min mogelijk raken. Deze uitlijning wordt beschreven als “oppervlaktespanning”. Het is deze oppervlaktespanning die de kok voortdurend zal bestrijden wanneer hij probeert een emulsificatie te maken en te behouden.
In elke emulsificatie zijn er twee fasen, de continue fase en de gedispergeerde fase. De continue fase kan worden gezien als de “container” van de emulsificatie; het is waar de andere vloeistof in wordt “gedispergeerd”. Het is belangrijk om bij te houden welke fase welke is, omdat het toevoegen van meer van de continue fase een emulsie zal verdunnen en meer van de gedispergeerde fase een emulsie zal verdikken.
Dus hoe combineren koks vet en water, ook al houden ze niet van mengen? Door gebruik te maken van afschuifkracht.
Afschuifkracht kan worden omschreven als een vloeistof in beweging; dit kan variëren van schudden, roeren, mengen, enzovoort. Schuifkracht is nodig in het emulgeerproces om de gedispergeerde fase op te breken en te verdelen over de continue fase. Hoe meer schuifkracht wordt gebruikt, hoe kleiner de gedispergeerde fase zal worden, waardoor een stabielere emulsie ontstaat. Hoe kleiner de gedispergeerde fase, hoe meer van die vloeistof je kunt toevoegen, waardoor een dikkere emulsie ontstaat.
Hoewel dit ook te ver kan worden doorgevoerd. Zoals we hierboven hebben gezegd, hoe meer gedispergeerde fase in een emulsie, hoe dikker de emulsie zal worden. Maar naarmate er meer van de gedispergeerde fase wordt toegevoegd, worden de gedispergeerde deeltjes dichter op elkaar gepropt. Uiteindelijk is er zoveel van de gedispergeerde fase dat het onmogelijk wordt de afzonderlijke deeltjes gescheiden te houden. Dit leidt ertoe dat de gedispergeerde fase elkaar eerst raakt, zich samenvoegt, zich verzamelt en tenslotte de natuurlijke oppervlaktespanning opnieuw creëert. Deze herschepping van oppervlaktespanning zoals die van toepassing is op koks wordt gewoonlijk “gebroken” genoemd. Voor de meeste culinaire emulsies mag de gedispergeerde fase niet groter zijn dan drie keer het volume van de continue fase.
Het toevoegen van te veel van de gedispergeerde fase aan een bepaalde emulsie is slechts een van de vele redenen waarom een emulsificatie zal “breken.” In feite zijn emulsies van nature instabiel. Water en olie zullen altijd proberen hun natuurlijke oppervlaktespanning opnieuw te creëren, maar deze onvermijdelijkheid kan worden voorkomen door emulgatoren en stabilisatoren te gebruiken.
Uitleg over emulgatoren en stabilisatoren
Emulgatoren en stabilisatoren worden in keukengesprekken vaak door elkaar gebruikt, omdat ze allebei hetzelfde einddoel dienen: het stabiliseren van een emulsie. Emulgatoren zijn echter verschillend van stabilisatoren en elk dient een uniek doel, afhankelijk van het gewenste eindproduct.
Er zijn twee basissoorten emulgatoren die een kok kan gebruiken bij het maken van een emulsie; aminozuurketens en fosfolipiden.
Aminozuurketens zullen zich aan elkaar koppelen en grotere ketens vormen die we kennen als eiwitten. Sommige van deze aminozuurketens hebben zowel vetvriendelijke als watervriendelijke receptoren. Een goed voorbeeld zijn de aminozuurketens waaruit caseïne-eiwit is opgebouwd, dat vaak voorkomt in eigeel en melk. Aangezien deze aminozuurketens van nature in staat zijn vet en water aan elkaar te koppelen, zijn ze per definitie een emulgator.
De tweede vorm van emulgatoren die in keukens worden gebruikt, zijn fosfolipiden zoals lecithine, die veel voorkomen in eigeel en soja. Lecithine wordt geclassificeerd als een “oppervlakte-actieve stof”, wat betekent dat het een watervriendelijke kop heeft en een vetvriendelijke staart. Lecithine heeft ook het voordeel dat het een positief geladen staart heeft, waardoor het een zeer krachtige emulgator is, vooral wanneer het gebruikt wordt in een vet-in-water emulsie. De positief geladen staart zorgt ervoor dat het verspreide vet elkaar afstoot, waardoor het vet niet kan samenklonteren, wat meestal de eerste stap is in het breken van een emulsie.
Waar emulgatoren vet en water aan elkaar koppelen, zijn stabilisatoren grote moleculen die tussen de individuele deeltjes in de verspreide fase komen, waardoor ze niet kunnen samenklonteren (samenklonteren). Deze “grote moleculen” kunnen de vorm aannemen van eiwitten, zetmeel, pectine, plantaardige deeltjes en gommen van levensmiddelenkwaliteit (een favoriet van moderne chef-koks). Omdat de meeste van deze moleculen in water oplosbaar zijn, zullen zij meestal worden gebruikt bij vet-in-water-emulsificaties.
Onlosmakelijk verbonden met het concept van grote moleculen die als stabilisatoren worden gebruikt, is het feit dat deze grote moleculen ook een emulsie “dikker” maken of er viscositeit aan toevoegen. In feite kan viscositeit helpen om een stabielere emulsie te verkrijgen, vooral wanneer begonnen wordt met een meer viskeuze continue fase. Dit is vaak het geval, omdat gommen van levensmiddelenkwaliteit, zetmeel, plantendeeltjes (denk aan puree) aan een deel van de continue fase worden toegevoegd, voordat de gedispergeerde fase (meestal vet) aan de emulsie wordt toegevoegd. Een dikkere of meer viskeuze continue fase creëert meer weerstand op de gedispergeerde fase, waardoor de schuifkracht toeneemt en de deeltjesgrootte van de gedispergeerde fase effectief afneemt. Zoals we eerder hebben besproken, hoe kleiner de deeltjesgrootte, hoe stabieler de emulsie. Het gebruik van stabilisatoren heeft als bijkomend voordeel dat deze grote moleculen, die eerst bijdroegen tot de vorming van een stabielere emulsie door een kleinere disperse fase mogelijk te maken, nu in de weg zitten van de disperse fase, voorkomen dat deze samenklontert en de emulsie afremmen.
Hoe het emulgeerproces werkt
In de video hierboven en de foto hieronder ziet u het basisemulgeerproces bij het maken van mayonaise. Deze emulsificatie begint met het plaatsen van zuur (meestal citroensap) en eidooiers in een metalen mengkom. Er wordt schuifkracht uitgeoefend door de inhoud van de kom met een garde te roeren.
Het eigeel en het citroensap vormen in dit geval de continue fase (het “vat” van de emulsie), waaraan wij ons vet (de gedispergeerde fase) zullen toevoegen. Het is belangrijk om in het beginstadium van het emulgeerproces een zeer kleine hoeveelheid vet langzaam toe te voegen, meestal slechts een paar druppels per keer. De reden waarom deze langzame start belangrijk is, is dat in de beginfase van het emulgeerproces het vet alle ruimte heeft om zich vrij te bewegen, de garde te ontwijken en in plaats daarvan boven op het water te drijven, zoals het van nature verkiest te doen. Als het vet eenmaal begint op te breken en verspreid raakt over de emulsie, kan er sneller extra vet worden toegevoegd, omdat de reeds verspreide druppels als een “molen” werken, die de verspreide druppels in kleinere deeltjes breken, waardoor het veel gemakkelijker wordt om de verspreide fase in een meer continue stroom op te nemen.
Het is echter belangrijk om op te merken dat hoe meer schuifkracht je gebruikt, hoe minder belangrijk deze “dispersiemolen” wordt. Het is veel moeilijker voor een vetdruppel om te ontsnappen aan het snel draaiende mes van een hogesnelheidsmixer dan aan dat van een met de hand aangedreven garde.
Om je een algemeen referentiepunt te geven, toont de onderstaande tabel enkele van de meest voorkomende vormen van culinaire emulsies met vermelding van zowel de continue fase, de gedispergeerde fase, de gebruikte emulgator, de verhouding water-emulgator-vet en de houdbaarheid bij normale serveertemperaturen. Alle verhoudingen worden berekend per gewicht.
*/**Ondanks dat technisch gezien de emulgator de lecithine en caseïne in het eigeel is, wordt het hele eigeel in gewicht beschouwd als de “emulgator” in deze vergelijking om de berekeningen eenvoudiger te maken. Dit betekent dat als je een hollandaisesaus maakt en je hebt 20 gram citroensap, je daar 20 gram eidooiers en 100 gram geklaarde boter aan toevoegt.
Saus Vierge is een goed voorbeeld van het gebruik van plantaardige deeltjes en een viskeuze continue fase als stabilisator. In deze verhouding worden de plantendeeltjes (tomaten) voor het rekengemak beschouwd als de emulgator. Dat betekent dat je voor elke 10 g azijn of water, 100 g plantenweefsel (tomaten) en 200 g olie zou toevoegen. In het gelinkte recept hieronder wordt ook Xanthaangom gebruikt als een optionele “verzekeringspolis” om het totale recept vergevingsgezinder te maken.