Emulsiklio mišinių viskoelastinis pirštų atspaudas: tekstūros numatymo metodas, kaip modelį naudojant SSL/CSL/GMS trinarius tinklus

Kepinių tekstūra-minkštumas, elastingumas, kramtomumas-yra pagrindinis veiksnys, lemiantis vartotojų priėmimą, tačiau tradiciškai ją galima įvertinti tik po-kepimo jutiminio įvertinimo arba tekstūros analizatoriaus pradūrimo testų, todėl grįžtamojo ryšio ciklai ilgi ir didelės išlaidos. Šiame straipsnyje siūlomas tekstūros numatymo metodas, pagrįstas emulsiklio mišinių „viskoelastingu pirštų atspaudu“: naudojant SSL, CSL ir GMS trinarius tinklus kaip modelio sistemą, sumaišyto emulsiklio reologiniai parametrai (saugojimo modulis G', nuostolių modulis G', nuostolių tangentas δ, išeigos įtempis) yra matuojami mišriojo emulsiklio ir modeliuojamojo modeliavimo sąsajoje. „viskoelastinis pirštų atspaudas“ ir galutinė kepinių tekstūra. Pagrindinė šio metodo vertė slypi tekstūros numatymo pažangoje nuo „testavimo po kepimo“ iki „formos kūrimo etapo“, suteikiant kepimo įmonėms greitą, kiekybiškai įvertinamą ir kartotinį tekstūros reguliavimo įrankį.

Kurdami kepimo gaminius, formuluotojai susiduria su struktūrine dilema:tekstūrą galima tiksliai įvertinti tik baigus kepti.

Tai reiškia:

• Kiekvienam formulės koregavimui reikalingas visas ciklas „ingredientų maišymas → maišymas → fermentacija → kepimas → aušinimas → bandymas“, trunkantis mažiausiai 2–4 valandas.
• Jei tekstūra nepatenkinama, formulę reikia pakoreguoti ir visą ciklą pakartoti.
• Norint optimizuoti formulę, gali prireikti dešimčių pakartojimų, o tai užtruks kelias dienas ar net savaites.

Šis „laiko delsa“ labai riboja formulės kūrimo efektyvumą. Formuliatoriams reikia metodo, galinčio numatyti galutinę tekstūrąprieš kepant.

Emulsiklio mišiniai yra vienas iš pagrindinių veiksnių, lemiančių kepinių tekstūrą. Jei „pirštų atspaudų informaciją“, susijusią su galutine tekstūra, galima išgauti iš emulsiklių mišinių reologinių savybių, tampa įmanoma ankstyvas tekstūros numatymas.

1. Biologinė viskoelastingumo reikšmė

Kepinių tekstūra iš esmės yra mechaninė jų vidinės tinklo struktūros reakcija, veikiama išorinių jėgų. Šis atsakymas yra tipiškasviskoelastingascharakteristikos:

• Elastinis komponentas: Gauta iš glitimo tinklų, krakmolo granulių ir emulsiklio kristalinių tinklų. Elastinis komponentas lemia gaminio „spyruokliškumą“ ir „palaikymą“.
• Klampus komponentas: Gaunama iš vandeninės fazės, lipidų ir tarpsluoksnių plėvelių. Klampus komponentas lemia gaminio „minkštumą“ ir „tepumą“.

Tekstūros kokybė iš esmės yra apusiausvyrątarp elastingų ir klampių komponentų. Šią pusiausvyrą galima kiekybiškai apibūdinti naudojant reologinius parametrus.

2. Nuo „Vieno parametro“ iki „Pirštų atspaudų spektro“

Tradicinė reologinė analizė paprastai sutelkia dėmesį į vieną parametrą (pvz., G' arba tanδ). Tačiau tekstūra yra daugiamatis suvokimas, kurio vienas parametras negali visiškai apibūdinti.

„Viskoelastingo piršto atspaudo“ sąvoka yra tokia:daugiamačio spektro, atspindinčio struktūrines charakteristikas, sudarymas derinant kelis reologinius parametrus (G', G', tanδ, takumo įtempis, valkšnumo atsistatymo greitis). Šis spektras, kaip „pirštų atspaudas“, gali vienareikšmiškai nustatyti tam tikro emulsiklio mišinio struktūrinę būseną.

1. Kiekvieno komponento reologiniai įnašai

2. Trijų komponentų mišinių "viskoelastinis pirštų atspaudas" charakteristikos

Esant skirtingiems maišymo santykiams, SSL / CSL / GMS trijų komponentų sistema rodo skirtingus reologinius pirštų atspaudus:

Rakto radimas: Yra astipri koreliacijatarp tanδ (praradimo tangento) ir jutiminio švelnumo. Didesnis tanδ rodo didesnę klampių komponentų dalį, todėl gaminys tampa minkštesnis; mažesnis tanδ rodo didesnę elastingų komponentų dalį, todėl gaminys tampa tvirtesnis ir elastingesnis.

1. Žemėlapio modelio konstravimas

Atliekant plataus sudėties duomenų regresinę analizę, galima nustatyti tokius atvaizdavimo ryšius:

Minkštumas (jutimo balas) ≈ f(tanδ, G')

• Kai tanδ yra 0,20–0,25 diapazone, minkštumo balai yra didžiausi.
• Kai G' yra 5000–7000 Pa diapazone, balansas tarp atramos ir minkštumo yra optimalus.

Spyruokliškumas (jutimo balas) ≈ f(G', takumo įtempis)

• Didesnis G' ir didesnis takumo įtempis atitinka stipresnį elastingumą.
• However, when yield stress is too high (>300 Pa), spyruokliškumas iš tikrųjų mažėja (didėja trapumas).

Kramtumas (sensorinis balas) ≈ f(tanδ, G'')

• Kai tanδ yra 0,25–0,30 diapazone, kramtymas yra patogiausias.
• Kai G'' yra per aukštas, kramtomumas linkęs į "klijų"; kai G“ yra per mažas, kramtymas linkęs į „sausą ir kietą“.

2. Numatymo tikslumo patikrinimas

Minkšto skrudinimo sistemoje, kaip kintamuosius naudojant trijų komponentų maišytus emulsiklius, „viskoelastinės pirštų atspaudų tekstūros numatymo“ rezultatai buvo lyginami su „faktiniais tekstūros analizatoriaus matavimais“:

Išvada: nuokrypis tarp viskoelastinio piršto atspaudo{0}}numatytų tekstūros parametrų ir išmatuotų verčių neviršija±5%, rodantis didelį numatymo tikslumą.

1. Mėginio paruošimas

• Ištirpinkite-, sumaišykite SSL, CSL ir GMS nustatytais santykiais (60–70 laipsnių), atvėsinkite, kad paruoštumėte emulsiklio premiksą.
• Supilkite premiksą į tešlą (miltai + vanduo + druska + mielės) ir tolygiai išmaišykite.

2. Reologiniai tyrimai

• Naudokite avaldomas{0}}streso reometras(pvz., TA Instruments DHR serija).
• Bandymo režimai:svyravimo dažnio šlavimas(0,1–10 Hz) +šliaužimo atkūrimo testas.
• Įrašykite parametrus: G', G'', tanδ, takumo įtempis, valkšnumo atsistatymo greitis.

3. Pirštų atspaudų ištraukimas ir tekstūros numatymas

• Į kartografavimo modelį įveskite reologinius parametrus.
• Išeiga numatė minkštumo, elastingumo ir kramtomumo balus.
• Koreguokite maišymo santykius pagal numatymo rezultatus.

4. Tikrinimas ir kartojimas

• Kepkite pakoreguotą formulę ir patikrinkite prognozes naudodami tekstūros analizatorių.
• Pateikite išmatuotus duomenis atgal į kartografavimo modelį, kad nuolat optimizuotumėte numatymo tikslumą.

1. Modelio pritaikymas: šis metodas buvo gerai{0}}patvirtintas minkštos duonos ir skrebučio sistemose; kietos duonos, pyrago ir kitų sistemų sąsajų atvaizdavimą gali reikėti iš naujo kalibruoti.
2. Miltų kintamumas: Įvairių miltų baltymų kiekis ir kokybė turi įtakos glitimo tinklų reologiniam indėliui; skirtingiems miltams turėtų būti sukurti nepriklausomi kartografavimo modeliai.
3. Proceso kintamieji: Maišymo laikas, fermentacijos sąlygos ir kepimo temperatūra keičia galutinę emulsiklių tinklų būseną; Bandymo metu proceso sąlygos turi būti vienodos.
4. Negali visiškai pakeisti juslinio vertinimo: Viskoelastingi pirštų atspaudai numato „instrumentinę tekstūrą“, kuri vis tiek skiriasi nuo „jutimo tekstūros“. Metodo vertė slypi greitame patikrinime ir tendencijų įvertinime; galutinis juslinis įvertinimas lieka nepakeičiamas.

„Viskoelastinio pirštų atspaudo“ metodo esmė yra išplėsti kepinių tekstūros numatymą nuo „galinio taško testavimo“ iki „proceso valdymo“. SSL/CSL/GMS trijų komponentų tinklas, kaip pavyzdinė sistema, parodo kiekybinį ryšį tarp emulsiklio mišinių reologinių savybių ir galutinės tekstūros.

Formulių inžinieriams šio metodo vertė yra tokia:galimybė „pamatyti“ gaminio tekstūros trajektoriją prieš kepant. Jis negali pakeisti jutiminio vertinimo, tačiau gali žymiai sumažinti neveiksmingų kepimo iteracijų skaičių, patobulindamas formulės optimizavimą nuo „bandymų ir klaidų“ iki „dizaino“.