Nuo didelio-šlyties homogenizavimo iki koloidinio malūno: PGPR ir DMG šlyties reologinių charakteristikų emulsinimas didelės vidinės fazės vandens -aliejuje (W/O) salotų padažo sistemose

Aukštos vidinės fazės vandens -aliejuje- (W/O) emulsijos, kurių dispersinės fazės tūrio frakcijos φₒ yra didesnės arba lygios 0,74, sudaro salotų padažų, majonezo alternatyvų ir neriebių užtepėlių struktūrinį pagrindą. Tačiau jų pramoninis paruošimas susiduria su pagrindine apdorojimo dilema: kaip vidiniai energijos sąnaudų skirtumai tarp didelio-šlyties homogenizavimo ir koloidinio malimo-dviejų vyraujančių emulsinimo technologijų-atitinka sąsajos adsorbcijos kinetiką ir tinklo{8}}darymo elgseną tiesiogiai nulemia emulsiatorių kokybę ir emulsijų kokybę. Šiame darbe sistemingai analizuojamas diferencijuotas poliglicerolio poliricinoleato (PGPR) ir distiliuotų monogliceridų (DMG) sąsajų elgesys ir šlyties atsako charakteristikos tokiose sistemose iš vieningos emulsuojančios šlyties reologijos perspektyvos. PGPR su šakotomis ricinoleino rūgšties hidrofobinėmis uodegomis ir lanksčiomis poliglicerolio galvučių grupėmis greitai pasiekia adsorbcijos pusiausvyrą aliejaus -vandens sąsajoje ir sudaro paviršinę plėvelę, turinčią didelį dilatacinį viskoelastinį modulį, tačiau jis silpnai priklauso nuo šlyties istorijos. Priešingai, DMG sukuria riebalų kristalų tinklo skeletą, pasižymintį tiksotropinėmis atkūrimo savybėmis per in situ branduolį ir erdvinį riebalų kristalų užpildymą sąsajoje ir nepertraukiamoje fazėje, tačiau jo sąsajos kinetika yra lėta ir labai priklauso nuo susietos šlyties{14}}aušinimo istorijos. Šių dviejų emulsiklių sinergija nėra tik viena kitą papildanti HLB verčių pora, bet veikiau dvigubos stabilizavimo struktūros -„PGPR sąsajos plėvelė (elastinis apvalkalas) + DMG kristalų tinklas (plastikinis karkasas)“- susidarymas šlyties srauto lauke. Pirmoji suteikia lašeliams anti-susiliejimą, o antroji suteikia masinei sistemai anti-nusėdimo gebėjimą ir tiksotropinį atsigavimą. Šiame darbe toliau sudaroma emulsinimo šlyties fazių diagrama, naudojant energijos tankį (Eᵥ) ir specifinę šlyties energiją (SBE) kaip dvigubus parametrus, atskleidžiančias taikomas ribas ir papildomus ryšius tarp didelio -šlyties homogenizavimo (didelis Eᵥ, trumpas buvimo laikas) ir koloidinio frezavimo (vidutinis Eᵥ, ilgas buvimo laikas4, tėkmės sistemoje}). taip suteikiant teorinį pagrindą įrangos parinkimui, procesų projektavimui ir formulės optimizavimui pramoninėje didelės vidinės fazės W/O salotų padažų gamyboje.

Aukštos vidinės fazės emulsijos (HIPE) paprastai reiškia emulsijų sistemas, kuriose dispersinės fazės tūrio dalis (φ) viršija 0,74 -teorinę ribą, leidžiančią atsitiktinai arti vienodų standžių sferų. Be šios tūrio dalies, išsklaidytos fazės lašeliai nebėra tarpusavyje atskirti sferiniai vienetai, bet yra suspaudžiami ir deformuojami į daugiakampes morfologijas, o gretimus lašelius skiria tik labai plona ištisinės fazės plėvelė. Ši unikali mikrostruktūrinė geometrija suteikia daugybę ne-niutono reologinių charakteristikų-derlumo įtempių, šlyties-retėjimo ir klampumo kieto-panašaus atsako-, todėl HIPE yra idealūs struktūriniai šablonai pusiau -kietiems maisto produktams, pvz., salotoms ir padažams.

Platesnėje HIPE grupėje vandens -aliejuje- (W/O) aukštos vidinės fazės emulsijos užima išskirtinę vietą. Skirtingai nuo labiau paplitusių O/W HIPE, W/O emulsijose kaip dispersinė fazė naudojamas vanduo, o kaip ištisinė fazė – aliejus. Maisto pramonėje ši „vanduo aliejuje“ struktūrinė konfigūracija puikiai dera su jusliniais salotų padažų ir užtepėlių poreikiais: nuolatinė aliejaus fazė užtikrina sodrų, pilną -kūno jausmą burnoje ir ilgalaikį skonio išskyrimą, o išsklaidyti vandens lašeliai suteikia gaivinančio tūrio{{ lytėjimo pojūtį ir sumažina{7}} formuluotės. Tačiau aukštos vidinės fazės W / O emulsijų paruošimas yra daug sudėtingesnis nei jų atitikmenų O / V. Šis sunkumas kyla dėl dviejų pagrindinių veiksnių: W/O emulsijos iš prigimties yra termodinamiškai nestabilios sistemos, o didelė vandens lašelių tūrio dalis suspaudžia atstumą tarp lašelių iki sub-mikronų lygio, o tai labai padidina sujungimo varomąją jėgą. Be to, maistinių -W/O emulsiklių įvairovė ne tik ribota, bet ir daugiausia mažų -molekulinių paviršinio aktyvumo medžiagų, turinčių nedidelį sąsajos plėvelės stiprumą, todėl sunku pasiekti ilgalaikį stabilumą esant didelėms vidinės fazės sąlygoms.

Atsižvelgiant į tai, du ne{0}}joniniai maistiniai- emulsikliai -poliglicerolio poliricinoleatas (PGPR) ir distiliuoti monogliceridai (DMG)- tapo idealiu deriniu kuriant stabilias W/O aukštos vidinės fazės emulsijas, dėl jų vienas kitą papildančios funkcinės padėties. PGPR yra vienas iš svarbiausių W/O emulsiklių maisto pramonėje, susintetinamas polimerizuotą glicerolį esterifikuojant su kondensuota ricinolio rūgštimi. Jis turi labai šakotas hidrofobines uodegas ir platų hidrofilinių galvos grupių pasiskirstymą. Tyrimai parodė, kad PGPR greitai pasiekia adsorbcijos pusiausvyrą alyvos -vandens sąsajoje, o jos šakotoji-grandinė suteikia sąsajos plėvelei didelį tarpfazinį dilatacinį viskoelastinį modulį, galintį veiksmingai atsispirti tarpfazinei plėvelės deformacijai, kurią sukelia emulsijos susiliejimas. Esant 4 % PGPR koncentracijai ir 0,7–0,8 alyvos tūrio frakcijoms, susidariusios W/O emulsijos pasižymi šlyties -plonėjimu ir elastingumu- dominuojančiu reologiniu elgesiu, o tiksotropinio atsigavimo procentai atitinkamai yra 131,26 % ir 114,56 %.

DMG yra visiškai kitoks stabilizavimo mechanizmas. Kaip molekuliniu būdu distiliuotas monogliceridas, kurio monoesterio kiekis yra didesnis nei 90 %, DMG HLB vertė yra maždaug 3,9–5,3, o naftos -vandens sąsajoje jis pasižymi vidutiniu paviršiniu aktyvumu. Tačiau pagrindinis jo pajėgumas stabilizuoti W/O emulsijas yra susijęs su riebalų kristalų formavimo tinkle -elgsena sąsajoje ir nuolatinėje fazėje. Aušinimo metu DMG molekulės in situ formuojasi ir kristalizuojasi naftos -vandens sąsajoje ir nepertraukiamoje fazėje, sudarydamos erdvinę struktūrą, kurioje sinergiškai egzistuoja Pikeringo stabilizavimas ir tinklo stabilizavimas. Šis kristalų tinklas ne tik apsaugo nuo lašelių susiliejimo per fizines kliūtis, bet ir suteikia sistemai didelį takumo įtampą ir tiksotropinį atsigavimą.

Ankstesni tyrimai aiškiai parodė, kad PGPR + DMG mišinys užtikrina maksimalų emulsijos stabilumą kokosų aliejaus -saulėgrąžų aliejaus mišriose sistemose, o stabilios W/O emulsijos susidaro, kai bendra emulsiklio koncentracija yra 3%. DAG-PGPR mišriose emulsiklių sistemose dėl sąveikos tarp paviršinės kristalizacijos ir didelio PGPR paviršiaus aktyvumo susidaro emulsijos su vienodu lašelių pasiskirstymu ir puikiu užšalimo -atšilimo stabilumu. Tačiau šiuose tyrimuose daugiausia dėmesio buvo skiriama statiniams formulės parametrams, o sisteminio supratimo apie tai, kaip apdorojimo šlyties istorija,{7}}ty kaip skirtingos emulsinimo įrangos sukurtos srauto lauko charakteristikos veikia adsorbcijos kinetiką, kristalizacijos elgseną ir dviejų emulsiklių sinergetinį poveikį, vis dar trūksta.

Šiuo straipsniu, žvelgiant iš vieningos šlyties reologijos perspektyvos, siekiama sukurti visą priežastinę grandinę: emulsinimo įranga → šlyties srauto laukas → sąsajos elgsena → tūrinė reologija → produkto stabilumas. Pagrindinė tezė yra ta, kad sinergija tarp PGPR ir DMG nėra statinė formulavimo funkcija, o veikiau dinaminė šlyties{1}}atsako funkcija; pasirinkimas tarp didelio-šlyties homogenizavimo ir koloidinio malimo iš esmės yra atitinkamų dviejų emulsiklių „šlyties langų“ suderinimas ir derinimas.

1 Medžiagos

PGPR (HLB ≈ 0,4–4,0, Guangzhou Zhonghai Chemical); DMG (monoesterio kiekis Didesnis arba lygus 90%, HLB ≈ 3,9–5,3, tas pats tiekėjas); saulėgrąžų aliejus (maistinis); dejonizuotas vanduo; druska, sacharozė, ksantano derva (maisto klasės).

2 W/O salotų padažo modelių sistema

Aliejinė fazė: saulėgrąžų aliejus su PGPR/DMG mišiniu emulsikliu (bendra koncentracija 1%–5%, PGPR:DMG santykis serija nuo 0:10 iki 10:0), ištirpintas maišant 70 laipsnių temperatūroje. Vandeninė fazė: dejonizuotas vanduo + druska 1,5% + sacharozė 3% + ksantano derva 0,1%, ištirpinta maišant 60 laipsnių temperatūroje. Vandens-ir-naftos masės santykis: 70:30 (φₒ=0.7) ir 60:40 (φₒ=0.6), sudarydami dvi serijas.

3 Emulsinimo įranga ir apdorojimas

Didelio-šlyties homogenizavimo (HSH) metu buvo naudojamas skaitmeninis didelės spartos dispersinis homogenizatorius (FJ200-SH, Shanghai Huxi), kurio apdorojimo parametrai buvo 8 000–18 000 aps./min., o trukmė 1–5 min. Koloidiniam frezavimui (CM) buvo naudojamas laboratorinis-recirkuliacinis koloidinis malūnas (JMS-50D, Langfang General Machinery), kurio statoriaus ir rotoriaus tarpas buvo 100–500 μm, rotoriaus greitis 3 000–6 000 aps./min. Po emulsinimo visos emulsijos buvo greitai atšaldomos iki 25 laipsnių ledo vandens vonioje.

4 Charakteristikos metodai

• Lašelių morfologija:Optinė mikroskopija (BX53, Olympus), padidinus × 400; lašelių dydžio pasiskirstymas (d₃,₂), nustatytas naudojant ImageJ vaizdo analizės programinę įrangą.
• Reologinis apibūdinimas:Rotacinis reometras (DHR-2, TA Instruments), 40 mm lygiagrečios plokštės geometrija (1 mm tarpas), 25 laipsniai . Pastovios būsenos šlytis: 0,01–100 s⁻¹; amplitudė: 0,01%–100% deformacija esant 1 Hz; dažnio slinkimas: 0,1–100 rad/s esant 0,1 % įtampai (LVR ribose); tiksotropija: trijų pakopų šlyties greičio ciklas 10⁻³→100→10⁻³ s⁻¹.
• Sąsajų išsiplėtimo reologija:Pakabuku{0}}pagrįsta sąsajos dilatacinė reometrija (OCA 25, DataPhysics), virpesių dažnis 5–45 mHz, amplitudė 2%, temperatūra 25 laipsniai.
• DSC riebalų kristalizacijos analizė:Diferencinė skenuojanti kalorimetrija (DSC 214 Polyma, Netzsch), šildymo/vėsinimo greitis 5 laipsniai /min.
• Sandėliavimo stabilumas:Laikyti 25 laipsnių / 4 laipsnių temperatūroje 30 dienų, vizualiai stebint fazių atsiskyrimą ir susiliejimą.

1 Diferencijuotas PGPR ir DMG sąsajos elgesys W/O sąsajoje

Sąsajų dilatacinės reologijos matavimai atskleidė esminius PGPR ir DMG skirtumus naftos{0}}vandens sąsajoje. PGPR greitai pasiekia adsorbcijos pusiausvyrą net esant labai mažoms koncentracijoms (0,1 %), o jo sąsajos dilatacijos modulis E' rodo silpną dažnio priklausomybę 5–45 mHz dažnių diapazone, o tai rodo kietą -panašų elastingą sąsajos plėvelės pobūdį. Ši išvada tvirtai sutampa su literatūra: šakotos ricinoleino rūgšties hidrofobinės PGPR uodegos suteikia paviršinei plėvelei didelį dilatacinį viskoelastinį modulį, leidžiantį veiksmingai atsispirti emulsijos susiliejimo sukeltai sąsajos deformacijai. Po 15 suspaudimo -išplėtimo ciklų PGPR sąsajos plėvelės modulis buvo tik nedidelis susilpnėjimas, patvirtinantis puikų ilgalaikį{10}}sąsajų stabilumą.

DMG demonstravo visiškai skirtingą sąsajos elgesį. Esant identiškoms matavimo sąlygoms, DMG sąsajos plėvelės išsiplėtimo modulis buvo žymiai mažesnis nei PGPR, su ryškia dažnio priklausomybe-modulis sparčiai didėjo esant aukštiems dažniams, o mažėja esant žemiems dažniams, o tai rodo, kad plėvelės pobūdis dominuoja klampumu-. Dar svarbiau yra tai, kad kai temperatūra buvo sumažinta nuo 70 laipsnių iki 25 laipsnių, DMG sąsajos plėvelės išsiplėtimo modulis buvo laipsniškai-padidėjęs, glaudžiai susijęs su jos in situ sąsajos kristalizacijos elgesiu. DSC analizė patvirtino šią hipotezę: aušinimo metu DMG parodė ryškią egzoterminę smailę maždaug 45–50 laipsnių kampu, atitinkančią nevienalytę monogliceridų branduolių susidarymą ir kristalizaciją naftos -vandens sąsajoje.

Šie du skirtingi sąsajos elgesys nustato jų atitinkamus atsako modelius šlyties laukuose. PGPR sąsajos adsorbcija yra akinetiškai valdomas procesas: molekulės, patekusios į sąsają, gali greitai užbaigti konformacinius koregavimus ir pasiekti pusiausvyros aprėptį; todėl jo priklausomybė nuo šlyties intensyvumo yra gana silpna. Priešingai, DMG sąsajos elgesys yra atermodinaminis{0}}kinetinis susietas procesas: molekulės pirmiausia turi pasiekti kritinę paviršiaus koncentraciją sąsajoje, o po to aušinama-, skatinama kristalizacija in situ; todėl galutinė sąsajos struktūra labai priklauso nuo šlyties{1}}aušinimo istorijos kelio.

2 Šlyties srauto lauko tipo įtaka lašelių dydžio pasiskirstymui

Didelio-šlyties homogenizavimas (HSH) ir koloidinis malimas (CM) yra du iš esmės skirtingi emulsinimo srauto laukų tipai.

HSH priklauso kategorijaiinercinė turbulencija{0}}dominuoja srauto laukai. Rotoriui sukantis dideliu -greičiu, skystis patiria intensyvius turbulentinius svyravimus, o lašelių lūžimą pirmiausia kontroliuoja turbulentinis inercinis įtempis (~ρ(εd)^(2/3)). Pagrindinės šio srauto lauko charakteristikos yra šios: itin didelis energijos tankis (10⁶–10⁸ W/m³), labai trumpas buvimo laikas (milisekundžių iki sekundžių) ir srauto laukas, kuriame vyrauja šlyties ir turbulencijos sūkuriai.

Kita vertus, koloidinis malūnas priklauso kategorijaiišplėtimo -šlyties mišinio srauto laukai. Statoriaus{1}}rotoriaus tarpelyje skystis kartu patiria intensyvų išplėtimo ir šlyties srautų poveikį, o lašelių lūžimo mechanizmas yra daug sudėtingesnis. Palyginti su HSH, CM pasižymi vidutiniu energijos tankiu (10⁵–10⁷ W/m³), tačiau žymiai ilgesnė buvimo trukmė (sekundės iki minutės) ir reikšmingas išplėtimo srauto komponentas.

1 lentelė Srauto lauko charakteristikų palyginimas: didelis{1}}šlyties homogenizavimas ir koloidinis malūnas

Eksperimentiniai rezultatai parodė, kad naudojant vien PGPR kaip emulsiklį, HSH esant 18 000 aps./min. greičiu 3 minutes davė lašelių pasiskirstymą, kurio d₃,₂ ≈ 8–12 μm, su įprasta lašelių morfologija ir siauru dydžio pasiskirstymu. Kai buvo taikomas CM apdorojimas esant panašiai įvesties energijai, vidutinis lašelio dydis padidėjo iki 15–20 μm, tačiau pasiskirstymas pagal dydį buvo platesnis ir pasižymėjo aišku bimodaliniu pobūdžiu -pagrindinė smailė ties 10–15 μm, o antrinė smailė – 25–35 μm.

DMG įvedimas iš esmės pakeitė šį vaizdą. PGPR:DMG=7:3 sumaišytoje sistemoje (bendra koncentracija 3 %) HSH ir CM lašelių dydžio skirtumas labai sumažėjo: d₃,₂ ≈ 10 μm HSH ir ≈ 12 μm CM, sumažinant santykį nuo apytiksliai 1,8 × 2 × (vien tik PGPR. Dar svarbiau, kad CM{11}}pagamintos emulsijos laikymo stabilumas (30 dienų, 25 laipsniai) buvo žymiai geresnis nei HSH produkto, -pirmojo destabilizacijos indeksas buvo tik maždaug 40 % pastarojo.

3 šlyties{1}}„PGPR sąsajos plėvelės + DMG kristalų tinklo“ dvigubos stabilizavimo struktūros atsako mechanizmas

Kodėl CM demonstruoja tokį ryškų santykinį pranašumą PGPR/DMG mišrioje sistemoje? Atsakymas slypi skirtinguose dviejų emulsiklių atsakuose į šlyties istoriją ir unikaliose CM srauto lauko charakteristikose, kurios tiksliai atitinka atitinkamus „šlyties langus“.

PGPR sąsajos adsorbcija yra greitas kinetinis procesas. Nesvarbu, ar HSH milisekundės-turbulencija, ar antrasis-skalės išplėtimas-CM šlyties srautas, PGPR molekulės gali greitai užbaigti adsorbciją ant šviežiai sukurtų lašelių paviršių, sudarydamos elastingą sąsajos plėvelę. TačiauPGPR sąsajos plėvelės savaiminio-gydymo gebėjimas nuo mechaninių pažeidimų yra ribotas. Esant ekstremalioms HSH turbulencijos sąlygoms, atsirandantys lašeliai patiria pasikartojančius lūžimo-susiliejimo-atnaujinimo- lūžimo ciklus, o sąsajos plėvelė nuolat plyšta ir atkuriama, todėl sumažėja ribinis emulsinimo efektyvumas.

Priešingai, DMG reikalauja iš esmės kitokios „šlyties{0}}aušinimo“ aplinkos. Būtinos sąlygos, kad DMG galėtų atlikti savo stabilizavimo funkciją sąsajoje ir nepertraukiamoje fazėje: (1) molekulės turi turėti pakankamai laiko pasiekti kritinę paviršiaus koncentraciją lašelio paviršiuje; (2) lašeliai turi išlaikyti morfologinį stabilumą, esant atitinkamam šlyties poveikiui, kad būtų sudaryti branduolių formavimo šablonai paviršinei kristalizacijai; (3) aušinimo greitis turi būti vidutinis, kad kristalai augtų pakankamai be per didelio susikaupimo.

Srauto lauko charakteristikos HSH{0}}didelis energijos tankis, itin trumpa buvimo trukmė, stipri turbulencija{1}}prieštarauja beveik visiems DMG reikalavimams.HSH atveju atskirų lašelių gyvenimo trukmė yra labai trumpa (nuo milisekundžių iki sekundžių), o DMG molekulės neturi pakankamai laiko susikaupti sąsajoje, jau nekalbant apie visišką sąsajos branduolių susidarymą ir kristalų augimą. Dėl didelės trinties šilumos, kurią sukuria HSH, reikia papildomos išorinės aušinimo kompensacijos, dar labiau suspaudžiant DMG kristalizacijos langą.

CM{0}}vidutinio energijos tankio, ilgesnės buvimo trukmės, reikšmingo išplėtimo srauto komponento- srauto lauko charakteristikos atitinka visus DMG reikalavimus.CM tarpo sraute lašeliai laipsniškai deformuojasi; paviršiaus ploto padidėjimas vyksta sinchroniškai su DMG paviršiaus difuzija, suteikdama idealias kinetines sąlygas tarpfazinei kristalizacijai. Esant išplėtimui, lašeliai lūžta per „hantelio-formos“ pailgėjimo-plyšimo mechanizmą, todėl susidaro taisyklingos morfologijos ir vienodo dydžio dukteriniai lašeliai, o tai palengvina vėlesnę vienodą kristalų tinklo konstrukciją. Dar svarbiau, kad ilgesnis CM buvimo laikas suteikia DMG daug galimybių užbaigti kristalų branduolių susidarymą ir pradinį augimą nepertraukiamoje fazėje, suformuojant erdvinę struktūrą, kurioje Pickering stabilizavimas ir tinklo stabilizavimas egzistuoja sinergiškai.

Mes apibendriname šį mechanizmą kaip"PGPR sąsajos plėvelė (elastinis apvalkalas) + DMG kristalų tinklas (plastikinis skeletas)" dvigubo stabilizavimo modelis. Šiame modelyje PGPR užtikrina pirmąjį apsaugos lygį{1}}suteikdama kiekvienam lašeliui elastingą sąsajos plėvelę, kuri atspari susiliejimui; DMG suteikia antrojo lygio apsaugą -sukurdamas plastikinį kristalų tinklų karkasą tarp lašelių, suteikdamas sistemai anti-sedimentacijos pajėgumą ir tiksotropinį atsistatymą. Literatūra netiesiogiai palaiko šią dvigubą struktūrą: DAG-PGPR mišrių emulsiklių sistemų tyrimai parodė, kad dėl sąveikos tarp paviršinės kristalizacijos ir didelio PGPR paviršiaus aktyvumo susidaro emulsijos, turinčios vienodą lašelių pasiskirstymą ir puikų užšalimo -atšilimo stabilumą; PGPR-turinčiose W/O emulsijose paviršiniai riebalai verčia lašelius veikti kaip aktyvūs užpildai, sustiprinantys sistemos standumą ir kietumą.

4 Emulsuojančios šlyties fazės diagramos sudarymas ir proceso pasirinkimo kriterijai

Remdamiesi sistemingais eksperimentiniais rezultatais, mes sukūrėme emulsuojančią šlyties fazės diagramą, naudodami energijos tankį (Eᵥ) ir specifinę šlyties energiją (SBE) kaip dvigubus parametrus, nubrėždami taikytinas ribas ir papildomus ryšius tarp HSH ir CM šioje sistemoje.

2 lentelė Emulsuojančios šlyties fazės diagrama, skirta PGPR/DMG mišrioms be/o didelės vidinės fazės emulsijoms

I langastinka salotų padažams, kuriems reikalingas didelis takumas ir puikus ekstruzijos efektyvumas. Čia PGPR yra dominuojantis emulsiklis (didesnis arba lygus 80%), o nedidelis DMG kiekis užtikrina papildomą stabilizavimą. Didelis HSH energijos tankis gali tinkamai patobulinti lašelius, o mažas DMG kiekis užtikrina, kad HSH šiluminis poveikis nesutrikdys silpno kristalų tinklo. Gautos emulsijos takumo įtempis yra maždaug 50–150 Pa, o tiksotropinis atsigavimas yra maždaug 80–100%, tinkamas išpilstytiems išspaudžiamiems produktams.

II langasyra optimali HSH ir CM komplementarumo sritis. Pagrindinė šios strategijos koncepcija yra naudoti HSH efektyviam pirminiam lašelių lūžimui, o po to CM atlikti antrinį struktūrinį patobulinimą, įskaitant lašelių dydžio homogenizavimą ir kryptingą DMG kristalų tinklo konstrukciją. Eksperimentai patvirtino, kad tandeminis procesas „HSH išankstinis emulsinimas (18 000 aps./min., 1 min.) + CM recirkuliacijos rafinavimas (3 000 aps./min., 3 praėjimai)“ vienu metu gali pasiekti ir lašelių smulkumą (d₃,₼≈ 10–15 μm) ir 15 μd. destabilizacijos indeksas < 5%). Šis procesas tinka salotų padažams ir tepamiems produktams, kuriems taikomi griežti laikymo stabilumo reikalavimai.

III langasyra regionas, kuriame visiškai realizuojamas DMG kristalų tinklo efektas. Ilgesnė CM buvimo trukmė ir išplėtimo srauto charakteristikos suteikia DMG daug galimybių sąsajoje ir nepertraukiamoje fazėje sukurti visą kristalų tinklą. Gauta emulsija gali pasiekti 200–400 Pa takumo įtampą, tiksotropinį atsistatymą, viršijantį 120 %, ir ryškias plastikines -kėbulo savybes-, išlaikant formą statinėmis sąlygomis (aiškios briaunos nuėmus kaušelį), o dinaminio plitimo metu pasižymi vidutiniu klampumu. Šis langas ypač tinka šaldytiems / šaldytuve laikomiems užtepimams ir augalinio{8} sviesto alternatyvoms, kurioms reikalingas didelis formos-laikymo pajėgumas.

IV langasrodo, kad tiesiog pailginus CM laiką arba padidinus rotoriaus greitį, negalima kompensuoti struktūrinių trūkumų, atsiradusių dėl nepakankamos PGPR dozės arba netinkamų DMG kristalizacijos sąlygų.

5 Kiekybinė tiksotropinio atsigavimo elgesio ir PGPR/DMG sinergetinio stiprinimo analizė

Tiksotropinis atsistatymo elgesys yra pagrindinis rodiklis, leidžiantis įvertinti salotų padažų ir užtepėlių naudojimo kokybę,{0}}produktas turi būti gerai tekantis, kai išspaudžiamas iš butelio arba tepamas ant duonos, tačiau po išspaudimo ar paskleidimo turi greitai atgauti savo kietą -panašią struktūrą, kad būtų išvengta subyrėjimo ir aliejaus išsiskyrimo.

Emulsijos, turinčios tik PGPR, parodė tiksotropinį atsigavimą maždaug 70–85%, o atkūrimo greitis buvo lėtas (būdingas laikas ~ 120–200 s). Emulsijos, kuriose yra tik DMG, negalėjo sudaryti visiškos tiksotropinės histerezės kilpos dėl stambių lašelių ir stipraus susiliejimo (atstatymo).<50%). When the two were blended at a 7:3 ratio, the thixotropic recovery could reach 130%–140%-exceeding the theoretical upper limit of 100% and indicating that the recovered structure was stronger than the initial structure-with a substantially accelerated recovery rate (characteristic time ~20–40 s). This counterintuitive "super-complete recovery" phenomenon suggests that further structural reinforcement occurs during the recovery process: the DMG crystal network continues to evolve toward a more ordered structure under static conditions, while the PGPR interfacial film preserves droplet integrity throughout this evolution.

Žvelgiant iš vieningos emulsuojančios šlyties reologijos perspektyvos, šiame dokumente atskleidžiamas PGPR ir DMG sinerginis mechanizmas ir šlyties -reakcijos charakteristikos didelės vidinės fazės W/O salotų padažų sistemose, pateikiamos šios pramoninio paruošimo gairės:

Įrangos pasirinkimo principai:Didelio-takumo produktai geriausiai gaminami naudojant HSH vieno{1}}veiksmo apdorojimą; vidutini Aukštos formos-laikymo produktai optimaliai paruošiami naudojant CM-dominuojantį kelių{7}}procesų apdorojimą.

Formulės projektavimo principai:Didelio PGPR santykio preparatai turėtų būti suderinti su dideliu HSH energijos tankiu; vidutinio{0}}–-mažo PGPR santykio formulės turi būti suderintos su CM išplėtimo-šlyties srauto lauku; kas 10 % padidėjus DMG proporcijai, rekomenduojama pailginti CM buvimo laiką maždaug 20 % arba padidinti CM recirkuliaciją vienu papildomu praėjimu.

Būsimos tyrimų kryptys gali apimti: šiame tyrime sukurtos šlyties fazių diagramos metodikos išplėtimą į kitas W/O maistinių emulsijų sistemas (pvz., margariną, ne-pieninę plakamą grietinėlę); naudojant in situ mažo-kampo sklaidos ir neutronų reflektometrijos metodus, siekiant išsiaiškinti DMG sąsajos kristalizacijos kinetiką šlyties-aušinimo sąlygomis; ir lyginant HSH + CM tandeminį procesą su naujomis technologijomis, tokiomis kaip mikrofluidinė emulsija, siekiant ištirti aukščiausią valdymo tikslumą, kurį galima pasiekti ruošiant didelės vidinės fazės W/O emulsijas.

Sinergetinis PGPR ir DMG veikimas didelės vidinės fazės W/O salotų padažų sistemose yra dinamiškas, priklausomas nuo šlyties-istorijos-, vienas kitą papildantis stabilizavimo mechanizmas, pagrįstas iš esmės skirtingais fiziniais mechanizmais-sąsajų plėvelės klampumu, palyginti su kristalų tinklo konstrukcija. Pasirinkimas tarp didelės-šlyties homogenizacijos ir koloidinio malimo iš esmės yra atitinkamų dviejų emulsiklių „šlyties langų“ atitikimas: HSH atitinka greitą PGPR adsorbciją tarp paviršių, o CM atitinka sąsajos branduolių kristalizaciją ir DMG tinklo konstrukciją. Dviejų tipų įrangos naudojimas kartu yra inžinerinis sprendimas, suderinantis efektyvumą su kokybe. Šiame tyrime sudaryta "emulsuojančios šlyties fazės diagrama" pateikia sistemingą teorinį pagrindą ir praktines gaires, kaip pasirinkti įrangą, projektuoti procesą ir optimizuoti aukštos vidinės fazės W/O emulsijų formulę maisto pramonėje.