Abstraktus
Dengiamieji riebalai (pvz., šokolado dangos, kakavos sviesto pakaitalų dangos ir ledų lukštų dangos) saugojimo ir naudojimo metu susiduria su keliais prieštaringais reikalavimais: atsparumas riebalų žydėjimui ir aliejaus migracijai saugojimo metu ir geras takumas ir tepamumas dengiant ar panardinant. PGMS ir GMS, du -atsargiai veikiantys emulsikliai, atlieka pagrindinius vaidmenis kristaliniame dangos riebalų tinkle. Šiame straipsnyje nagrinėjamas kristalinių tinklų takumo įtempis, analizuojamas PGMS-GMS maišymo poveikis dengimo riebalų reologiniam elgesiui, atskleidžiamas derlingumo streso reguliavimo tarp „atsparumo žydėjimui“ ir „plitimo“ pusiausvyros mechanizmas ir siūlomas mišinio santykio projektavimo metodas, skirtas derlingumo įtempimui kaip tikslinei funkcijai.
Problema: dengimo riebalais „dilema“.
Dengimo riebalai yra plačiai naudojami maisto pramonėje, o jų pagrindines funkcijas galima apibendrinti kaip du vienas kitam prieštaraujančius reikalavimus:
- Sandėliavimo stabilumas: Dangos riebalai turi išlikti kieti esant aplinkos arba šaldymo temperatūrai, atsparūs aliejaus migracijai (alyvos nutekėjimui, žydėjimui) ir drėgmės migracijai. Tam reikia kristalinio tinklo supakankamai stiprumo.
- Apdorojimo ir taikymo našumas: Dengimo riebalams reikalingas tinkamas takumas ir tepamumas panardinant, purškiant ar barstant, kad tolygiai padengtų pagrindo paviršius. Tam reikia kristalinio tinklo suatitinkamas lankstumas ir deformuojamumas.
Šiuos du reikalavimus galima sujungti pagal vieną reologinį parametrą:našumo įtempis.
Išeigos įtempis yra kritinis įtempis, kuriam esant kristalinis tinklas pereina iš „elastingo kieto elgesio“ į „plastiko srauto elgesį“. Jei takumo įtempis yra per didelis, danga turi stiprų atsparumą žydėjimui saugojimo metu, tačiau ją sunku paskleisti dengiant, ji gali „vilkti“ ir „nevienodo storio“. Jei takumo įtempis yra per mažas, pasklidimas vyksta sklandžiai, tačiau sandėliuojant aliejus lengvai migruoja ir deformuojasi.
Todėl dengimo riebalų formuluotė iš esmės yra apierasti optimalų takumo įtempio langą-pakankamai aukštas, kad atsispirtų žydėjimui, pakankamai žemas, kad būtų užtikrintas sklaidymas.
PGMS ir GMS indėlio į kristalinio tinklo įtampą mechanizmai
1. GMS: „Skeleto kūrėjas“, skirtas didelio derlingumo stresui
GMS riebalų rūgščių grandinės yra C16-C18 prisotintos ilgos grandinės, kurių lydymosi temperatūra yra gana aukšta (58-65 laipsnių). Aušinant dangos riebalus, GMS linkęs susidarytismulkūs -kristalaikurios jungiasi, kad sudarytų kristalinio tinklo „skeletą“.
GMS indėlis į derlingumo įtampą pasireiškia:
- Didelis branduolių tankis: GMS -forma turi greitą branduolio susidarymo greitį, sudarydama daugybę smulkių branduolių su tankiais jungties taškais tarp jų, todėl tinklui suteikiamas didelis pradinis takumo įtempis.
- Didelis tinklo standumas: Stiprios van der Waals jėgos tarp GMS molekulių sukuria standžią gardelę, kuri yra stipriai atspari šlyties deformacijai.
- Bet ir didelis trapumas: GMS{0}}dominuoja kristaliniai tinklai linkętrapus lūžiso ne plastinis srautas, kai viršijamas takumo įtempis. Tai reiškia, kad prasidėjus plitimui, danga gali pasiskirstyti ne tolygiai, o „suskaldyti“ į gabalus.
2. PGMS: pajamingumo streso „reguliatorius“.
PGMS lydymosi temperatūra yra žemesnė (40–48 laipsnių), o jo propilenglikolio galvutė suteikia kitokią molekulinę geometriją nei GMS. Dengiant riebalus, PGMS poveikis takumo įtempimui labai skiriasi nuo GMS:
- Eutektinis efektas sumažina tinklo standumą: PGMS ir GMS turi panašias riebalų rūgščių grandinių struktūras, bet skirtingas galvutes. Sumaišius jie sudaro nepilną eutektiką, kurios lydymosi temperatūra yra žemesnė nei gryno GMS, todėl sumažėja kristalinio tinklo standumas ir takumo įtempis.
- Padidina tinklo išplėtimąPGMS propilenglikolio grupės į gardelę įveda „defektus“, leidžiančius kristaliniam tinklui patirtiplastinė deformacijao ne trapus lūžis esant stresui. Tai reiškia, kad padengimo metu danga pasiskirsto tolygiau, o ne suskaidoma.
- Sustabdo kristalų perėjimą: PGMS -formos stabilumas viršija GMS, uždelsdamas GMS perėjimą iš į . -formos kristalai yra stambūs, žymiai padidina takumo įtempį ir sukelia dangos šiurkštumą. PGMS įsikišimas išlaiko kristalinio tinklo takumo įtempį santykinai stabilų saugojimo metu.
3. Maišymo "Išėjimo įtampos reguliavimo kreivė".
Dengiant riebalus, ryšys tarp PGMS{0}}GMS mišinio santykio ir išeigos įtempimo rodone{0}}tiesinis ryšys:
| GMS: PGMS | Derlingumo įtempis (Pa, 25 laipsniai) | Tinklo charakteristikos | Sklaidomumas | Atsparumas žydėjimui |
|---|---|---|---|---|
| 10:0 | 280-350 | Didelis standumas, didelis trapumas | Prastas, linkęs į fragmentaciją | Puikiai |
| 7:3 | 180-240 | Vidutinis standumas, tam tikras išplėtimas | Vidutinis | Gerai |
| 5:5 | 120-170 | Geras tamprumas, plastinė deformacija | Puikiai | Vidutinis |
| 3:7 | 80-120 | Didelis lankstumas, nepakankamas standumas | Puikiai | Vargšas |
| 0:10 | 50-80 | Per minkštas | Puikus (bet linkęs bėgioti) | Vargšas |
Optimalus langas: GMS:PGMS =nuo 5:5 iki 7:3. Šiame diapazone takumo įtempis nukrenta tarp 120–240 Pa, o to pakanka, kad būtų išvengta alyvos migracijos saugojimo metu, tuo pačiu užtikrinant vienodą pasklidimą tepant.
Ryšys tarp derlingumo streso ir „atsparumo žydėjimui“
Bloom (alyvos nutekėjimas, riebalų žydėjimas) dengiamuosiuose riebaluose iš esmės yra akapiliarinis{0}}procesas: skysta alyva migruoja į paviršių per mikroporas, suformuotas kristalinio tinklo, varomas kapiliarinių jėgų.
Ryšį tarp derlingumo ir atsparumo žydėjimui galima suprasti naudojant šiuos mechanizmus:
- Tinklo stiprumas priešinasi kapiliarinėms jėgoms: Didesnis takumo įtempis reiškia, kad kristalinis tinklas gali atlaikyti didesnį kapiliarų slėgį be konstrukcijos žlugimo. Kai takumo įtempis viršija kritinę vertę, skysta alyva „užrakinama“ tinkle ir negali migruoti į paviršių.
- Kristalų stabilumas lemia ilgalaikį{0}}atsparumą žydėjimui: Jei saugojimo metu kristalinis tinklas patiria → perėjimą, kristalų grubėjimas sutrikdo tinklo tęstinumą ir sukuria didesnius kanalus, kurie pagreitina naftos migraciją. Šiame etape labai svarbus PGMS kristalų stabilizavimo efektas.
- PGMS „per{0}}minkštinimo“ rizika: Kai PGMS dalis per didelė (viršija 70%), takumo įtempis nukrenta žemiau 80 Pa, o tinklas tampa per minkštas, kad efektyviai atsispirtų kapiliarinėms jėgoms. Net ir esant stabiliai kristalinei formai, aliejus vis tiek migruoja.
Ryšys tarp derlingumo streso ir „plitimo“
Pasklidimą galima suprasti iš dviejų aspektų:
- Plitimo gebėjimas: Dangos gebėjimas tolygiai paskirstyti pagrindo paviršius.
- Vilkimo pojūtis: Atsparumas jaučiamas, kai barstymo įrankis (pvz., grandiklis ar mentele) juda dangos paviršiumi.
Derlingumo įtempimo poveikis pasklidimui:
- Excessively high yield stress (>280 Pa): paskleisti reikia didelės pradinės jėgos srautui pradėti; Viršijus takumo ribą, danga trapi, todėl pasiskirsto netolygiai ir pasiskirsto „blokuotai“.
- Vidutinis takumo įtempis (120–240 Pa): Vidutinė išeigos riba barstymo metu; dangą veikiant jėga patiria plastiškas tekėjimas, tolygiai pasiskirstydamas su vidutinio pasipriešinimo pojūčiu.
- Per mažas takumo įtempis (<80 Pa): Danga per minkšta, sklaidant linkusi bėgti, todėl sunku pasiekti vienodą storį.
Derinimo strategija ir proceso koordinavimas
1. Rekomenduojami maišymo santykiai (pagal dangos tipą)
| Dangos tipas | GMS bendrinimas | PGMS bendrinimas | Tikslinė pajamingumo įtampa | Pagrindinė logika |
|---|---|---|---|---|
| Šokoladinė danga (reikia nuplėšti) | 60%-70% | 30%-40% | 180-250 Pa | Išsaugokite šiek tiek trapumą, išlaikykite atsparumą žydėjimui |
| Kakavos sviesto pakaitalo danga | 50%-60% | 40%-50% | 120-180 Pa | Subalansuokite sklaidą ir atsparumą žydėjimui |
| Ledų lukšto danga | 40%-50% | 50%-60% | 80-140 Pa | Siekite traškios tekstūros, greito stingimo |
| Kepyklos dangos riebalai | 55%-65% | 35%-45% | 150-220 Pa | Subalansuokite tepamumą ir laikymo stabilumą |
2. Proceso koordinavimo taškai
- Aušinimo greitis: Greitas aušinimas (pvz., tunelinis užšaldymas) skatina smulkių kristalų susidarymą ir didesnį takumo įtampą. Tačiau pernelyg greitas aušinimas gali neleisti PGMS visiškai atlikti savo eutektinio reguliavimo.Pakopinis aušinimasRekomenduojama: greitas aušinimas iki žemiau 20 laipsnių, kad susidarytų branduoliai, po to lėtas aušinimas iki 10-15 laipsnių, kad PGMS galėtų visiškai užbaigti tinklo reguliavimą.
- Homogenizacija: PGMS ir GMS reikia išlydyti{0}}sumaišyti ir homogenizuoti60-70 laipsniųužtikrinti molekulinio{0}}lygio maišymąsi. Pridėjus atskirai, gali susidaryti vietinės sodrinimo zonos, dėl kurių gali susidaryti netolygus takumo įtempis.
- Šlyties istorija: Šlyties istorija, kurią patiria dengiant riebalus prieš dengimą, turi įtakos galutiniam kristalinio tinklo takumo įtempiui. Per didelis šlytis gali sunaikinti susidariusius branduolius ir sumažinti takumo įtempį.Venkite per didelio maišymoprieš dengiant dangą.
3. Internetinis derlingumo streso stebėjimas
Faktinėje gamyboje dangos riebalų takumo įtempis gali būti matuojamas naudojant areometras(pvz., valdomas{0}}streso reometras) kaip kokybės kontrolės indikatorius. Norint užtikrinti, kad takumo įtempis nepatektų į tikslinį langą, rekomenduojama išbandyti ir prieš išleidžiant gamykloje, ir prieš naudojimą.
Išvada
Dengimo riebalų išėjimo įtempio reguliavimas naudojant PGMS{0}}GMS maišymą iš esmės yra susijęs su pusiausvyros tarp „stangrumo“ ir „lankstumo“ paieška. GMS užtikrina tinklo karkaso stiprumą ir atsparumą žydėjimui; PGMS užtikrina tinklo išplėtimą ir sklaidą. Maišymo tikslas yra ne siekti „maksimalaus stiprumo“ ar „sklandžiausio plitimo“, o rastioptimalus derlingumo įtempio langas-leisdama dangai „išlaikyti žemę“ saugojimo metu ir „sklandžiai pasklisti“ dengiant.
Riebalų dengimo inžinieriams suprasti kiekybinį derlingumo, atsparumo žydėjimui ir tepamumo ryšį yra vertingiau nei paprasčiausiai reguliuoti emulsiklio pridėjimo lygius.Derlingumo įtempis yra tikslinis parametras, kurį galima sukurti, išmatuoti ir valdyti,-o ne formulavimo rezultatas, kurį galima priimti tik pasyviai.
