Od visoko{0}}homogenizacije striga do koloidnega mlina: emulgiranje strižnih reoloških značilnosti PGPR in DMG v sistemih za solatni preliv vode-v-olju (W/O) z visoko notranjo fazo

Emulzije z visoko notranjo vsebnostjo vode{0}}v-olju (W/O) z volumskimi deleži razpršene faze φₒ, večjim ali enakim 0,74, predstavljajo strukturno osnovo solatnih prelivov, alternativ majonezi in namazov z nizko-maščobami. Vendar pa se njihova industrijska priprava sooča s temeljno dilemo pri obdelavi: kako se notranje razlike v vneseni energiji med-homogenizacijo s strižnim udarcem in koloidnim mletjem-dvema prevladujočima tehnologijama emulgiranja-ujemajo s kinetiko adsorpcije na medfazni površini in obnašanjem-gradnje mreže emulgatorjev neposredno določajo stabilnost emulzije in reološko kakovost. Ta prispevek sistematično analizira diferencirano medfazno obnašanje in lastnosti strižnega-odziva poliglicerol poliricinoleata (PGPR) in destiliranih monogliceridov (DMG) v takšnih sistemih z enotnega vidika emulgiranja strižne reologije. PGPR s svojimi razvejanimi hidrofobnimi repi ricinolne kisline in prožnimi poliglicerolnimi glavnimi skupinami hitro doseže adsorpcijsko ravnovesje na meji olje-voda in tvori medfazni film z visokim dilatacijskim viskoelastičnim modulom, vendar kaže šibko odvisnost od zgodovine striga. Nasprotno pa DMG izdela mrežni skelet maščobnih kristalov s tiksotropnimi lastnostmi obnavljanja z in situ nukleacijo in prostorskim polnjenjem maščobnih kristalov na vmesniku in v neprekinjeni fazi, vendar je njegova medfazna kinetika počasna in močno odvisna od sklopljene zgodovine strižnega-hlajenja. Sinergija teh dveh emulgatorjev ni le komplementarno združevanje vrednosti HLB, temveč tvorba dvojne stabilizacijske strukture-»vmesni film PGPR (elastična lupina) + kristalna mreža DMG (plastični skelet)«-znotraj polja strižnega toka. Prvi daje kapljicam zmožnost proti-koalescence, medtem ko drugi daje sistemu proti-sedimentacijo in tiksotropno okrevanje. Ta članek nadalje konstruira emulgirni strižni fazni diagram z uporabo energijske gostote (Eᵥ) in specifične strižne energije (SBE) kot dvojnih parametrov, ki razkrivajo uporabne meje in komplementarne odnose med visoko-strižno homogenizacijo (visoka Eᵥ, kratek zadrževalni čas) in koloidnim mletjem (zmerno Eᵥ, dolg zadrževalni čas, ekstenzijski-strižni tok spojine področju) v tem sistemu, s čimer zagotavlja teoretične temelje za izbiro opreme, načrtovanje procesa in optimizacijo formulacije v industrijski proizvodnji solatnih prelivov z visoko notranjo fazo W/O.

Emulzije z visoko notranjo fazo (HIPE) se običajno nanašajo na emulzijske sisteme, v katerih volumski delež razpršene faze (φ) presega 0,74-teoretično mejo za naključno tesno pakiranje enotnih togih krogel. Izven tega volumskega deleža kapljice razpršene faze niso več medsebojno ločene sferične enote, temveč so stisnjene in deformirane v poliedrske morfologije, pri čemer so sosednje kapljice ločene le s izjemno tankim filmom neprekinjene faze. Ta edinstvena mikrostrukturna geometrija daje nabor ne-Newtonovih reoloških značilnosti-napetost tečenja, strižno-redčenje in viskoelastičen trdni-podoben odziv-, zaradi česar so HIPE idealne strukturne predloge za pol-trdne prehrambene izdelke, kot so majoneza, solatni prelivi in nizko vsebnost maščob namazi.

V širši družini HIPE zavzemajo emulzije vode-in-olja (W/O) z visoko notranjo fazo značilen položaj. Za razliko od bolj razširjenih O/W HIPE emulzije W/O uporabljajo vodo kot dispergirano fazo in olje kot kontinuirano fazo. V živilski industriji se ta strukturna konfiguracija "voda-v-olju dobro ujema s senzoričnimi zahtevami solatnih prelivov in namazov: neprekinjena oljna faza zagotavlja bogat občutek polnega-telesa in dolgotrajno sproščanje okusa, medtem ko razpršene vodne kapljice prispevajo k osvežilnemu otipnemu občutku in volumnu-zmožnosti polnjenja formulacije z manj-maščobami. Vendar pa je priprava V/O emulzij z visoko notranjo fazo precej zahtevnejša od njihovih primerkov O/V. Ta težava izhaja iz dveh glavnih dejavnikov: V/O emulzije so same po sebi termodinamično nestabilni sistemi in visok volumski delež vodnih kapljic stisne razdalje med-kapljicami na pod-mikronske ravni, kar močno poveča gonilno silo za koalescenco. Poleg tega emulgatorji -razreda W/O za živila niso le omejeni v raznolikosti, ampak so pretežno površinsko aktivne snovi z majhnimi-molekulami s skromno trdnostjo medfaznega filma, zaradi česar je težko doseči dolgoročno{16}}obstojnost v pogojih visoke notranje faze.

V tem ozadju sta se dva ne{0}}ionska živilska-emulgatorja-poliglicerol poliricinoleat (PGPR) in destilirani monogliceridi (DMG)-pojavila kot idealna kombinacija za izdelavo stabilnih emulzij W/O z visoko notranjo fazo, zaradi njunega komplementarnega obnašanja na površini in funkcionalnega položaja. PGPR je eden najpomembnejših W/O emulgatorjev v prehrambeni industriji, sintetiziran z zaestrenjem polimeriziranega glicerola s kondenzirano ricinolno kislino. Ima močno razvejane hidrofobne repe in široko porazdelitev hidrofilnih skupin glave. Študije so pokazale, da PGPR hitro doseže adsorpcijsko ravnovesje na mejni površini olje-voda, s svojo razvejano-verižno strukturo, ki daje medfaznemu filmu visok dilatacijski viskoelastičen modul, ki se lahko učinkovito upira deformaciji medfaznega filma, ki jo povzroči koalescenca emulzije. Pri koncentraciji PGPR 4 % in volumskih deležih olja 0,7–0,8 dobljene W/O emulzije kažejo strižno-redčenje in elastično-prevladujoče reološko obnašanje, s tiksotropnimi odstotki izkoristka 131,26 % oziroma 114,56 %.

DMG predstavlja povsem drugačen stabilizacijski mehanizem. Kot molekularno destiliran monoglicerid z vsebnostjo monoestra, večjo ali enako 90 %, ima DMG vrednost HLB približno 3,9–5,3 in ima zmerno medfazno aktivnost na meji olje-voda. Vendar pa njegova osnovna zmogljivost za stabilizacijo emulzij W/O izhaja iz vedenja-gradnje mreže maščobnih kristalov na vmesniku in v neprekinjeni fazi. Med ohlajanjem se molekule DMG in situ podvržejo nukleaciji in kristalizaciji na meji olja-vode in znotraj kontinuirane faze, pri čemer tvorijo prostorsko strukturo, v kateri stabilizacija po Pickeringu in stabilizacija omrežja obstajata sinergistično. Ta kristalna mreža ne samo, da preprečuje združevanje kapljic skozi fizične ovire, ampak tudi daje sistemu znatno mejo tečenja in tiksotropno okrevanje.

Prejšnje raziskave so izrecno pokazale, da mešanica PGPR + DMG zagotavlja največjo stabilnost emulzije v mešanih sistemih kokosovega olja-sončničnega olja, s stabilnimi W/O emulzijami, ki nastanejo pri skupni koncentraciji emulgatorja 3 %. V sistemih mešanih emulgatorjev DAG-PGPR sinergijsko medsebojno delovanje med kristalizacijo na površini in visoko površinsko aktivnostjo PGPR povzroči emulzije z enakomerno porazdelitvijo kapljic in odlično stabilnostjo pri zmrzovanju-odmrzovanju. Vendar so se te študije v veliki meri osredotočile na parametre statične formulacije in sistematično razumevanje tega, kako zgodovina strižnih procesov-tj. kako značilnosti polja toka, ki jih ustvari različna oprema za emulgiranje, vplivajo na adsorpcijsko kinetiko, kristalizacijsko obnašanje in sinergijske učinke obeh emulgatorjev-še vedno manjka.

Namen tega prispevka je z enotnega vidika strižne reologije sestaviti celotno vzročno verigo: oprema za emulgiranje → polje strižnega toka → obnašanje na površini → reologija mase → stabilnost izdelka. Osrednja teza je, da sinergija med PGPR in DMG ni statična funkcija formulacije, temveč dinamična funkcija strižnega-odziva; izbira med homogenizacijo z visokim -strigom in koloidnim mletjem je v bistvu ujemanje in kombinacija ustreznih "strižnih oken" obeh emulgatorjev.

1 Materiali

PGPR (HLB ≈ 0,4–4,0, Guangzhou Zhonghai Chemical); DMG (vsebnost monoestra večja ali enaka 90 %, HLB ≈ 3,9–5,3, isti dobavitelj); sončnično olje (prehrambeno); deionizirana voda; sol, saharoza, ksantanski gumi (za živila).

Sistem modelov za solatni preliv 2 W/O

Oljna faza: sončnično olje z mešanim emulgatorjem PGPR/DMG (skupna koncentracija 1%–5%, niz razmerja PGPR:DMG od 0:10 do 10:0), raztopljeno ob mešanju pri 70 stopinjah. Vodna faza: deionizirana voda + sol 1,5 % + saharoza 3 % + ksantan gumi 0,1 %, raztopljeno med mešanjem pri 60 stopinjah. Masno razmerje med vodo-in-oljem: 70:30 (φₒ=0.7) in 60:40 (φₒ=0.6), kar tvori dve seriji.

3 Oprema za emulgiranje in predelava

High{0}}shear homogenization (HSH) je uporabil digitalni high{1}}hitrostni dispergirni homogenizator (FJ200-SH, Shanghai Huxi), s parametri obdelave 8.000–18.000 vrt/min in trajanjem 1–5 minut. Koloidno mletje (CM) je uporabljalo laboratorijski -recirkulacijski koloidni mlin (JMS-50D, Langfang General Machinery) z režo med statorjem in rotorjem 100–500 μm, hitrostjo rotorja 3000–6000 vrt/min in 1–5 recirkulacijskimi prehodi. Po emulgiranju smo vse emulzije hitro ohladili na 25 stopinj v kopeli z ledeno vodo.

4 Metode karakterizacije

• Morfologija kapljice:Optična mikroskopija (BX53, Olympus) pri ×400 povečavi; porazdelitev velikosti kapljic (d3,₂), določena s programsko opremo za slikovno analizo ImageJ.
• Reološka karakterizacija:Rotacijski reometer (DHR-2, TA Instruments), geometrija vzporedne plošče 40 mm (razmak 1 mm), 25 stopinj. Strižno-stanje: 0,01–100 s⁻¹; amplitudno premikanje: 0,01 %–100 % napetost pri 1 Hz; frekvenca: 0,1–100 rad/s pri 0,1 % deformaciji (znotraj LVR); tiksotropija: tristopenjski cikel strižne hitrosti 10⁻³→100→10⁻³ s⁻¹.
• Medfazna dilatacijska reologija:Medfazna dilatacijska reometrija na podlagi pada- obeska (OCA 25, DataPhysics), frekvenca nihanja 5–45 mHz, amplituda 2 %, temperatura 25 stopinj.
• DSC kristalizacijska analiza maščobe:Diferencialna skenirajoča kalorimetrija (DSC 214 Polyma, Netzsch), stopnja segrevanja/hlajenja 5 stopinj/min.
• Stabilnost pri shranjevanju:Skladiščenje pri 25 stopinjah/4 stopinjah 30 dni z vizualnim opazovanjem ločevanja faz in koalescence.

1 Diferencirano medfazno vedenje PGPR in DMG na vmesniku W/O

Meritve mejne dilatacijske reologije so pokazale bistvene razlike med PGPR in DMG na mejni površini olje-voda. PGPR hitro doseže adsorpcijsko ravnovesje tudi pri zelo nizkih koncentracijah (0,1 %), pri čemer njegov medfazni dilatacijski modul E' kaže šibko odvisnost od frekvence v frekvenčnem območju 5–45 mHz, kar kaže na trden-podoben elastičen značaj medfaznega filma. Ta ugotovitev se močno ujema z literaturo: razvejani hidrofobni repi ricinolne kisline PGPR dajejo medpovršinskemu filmu visok dilatacijski viskoelastičen modul, kar mu omogoča, da se učinkovito upre medpovršinski deformaciji, ki jo povzroči koalescenca emulzije. Po 15 ciklih stiskanja-raztezanja je modul PGPR mejnega filma pokazal le manjšo oslabitev, kar potrjuje njegovo odlično dolgoročno-obstojnost medfazne površine.

DMG je pokazal popolnoma drugačno medfazno obnašanje. Pri enakih merilnih pogojih je bil dilatacijski modul medfaznega filma DMG znatno nižji od modula PGPR, z izrazito odvisnostjo od frekvence-modul je hitro naraščal pri visokih frekvencah in padal pri nizkih frekvencah-kar kaže na viskoznost-prevladujočega značaja filma. Bolj kritično, ko je bila temperatura znižana s 70 stopinj na 25 stopinj, se je dilatacijski modul medfazne folije DMG podvrgel koraku-podobnemu povečanju, ki je tesno povezano z njegovim obnašanjem in situ medfazne kristalizacije. Analiza DSC je potrdila to hipotezo: med ohlajanjem je DMG pokazal izrazit eksotermni vrh pri približno 45–50 stopinjah, kar ustreza heterogeni nukleaciji in kristalizaciji monogliceridov na meji olje-voda.

Ti dve različni medfazni obnašanji določata njune odzivne vzorce znotraj strižnih polj. Medfazna adsorpcija PGPR je akinetično nadzorovan proces: molekule lahko hitro dokončajo konformacijske prilagoditve ob prihodu na vmesnik in dosežejo ravnotežno pokritost; posledično je njegova odvisnost od intenzivnosti striga relativno šibka. Nasprotno pa je medfazno vedenje DMG atermodinamični-kinetično sklopljeni proces: molekule morajo najprej doseči kritično površinsko koncentracijo na vmesniku, čemur sledi ohlajanje-in situ kristalizacija; končna mejna struktura je tako močno odvisna od zgodovinske poti strižnega-hlajenja.

2 Vpliv vrste polja strižnega toka na porazdelitev velikosti kapljic

Visok{0}}strižna homogenizacija (HSH) in koloidno mletje (CM) predstavljata dve bistveno različni vrsti polj emulgiranja.

HSH spada v kategorijotokovna polja-v katerih prevladuje inercialna turbulenca. Pod visoko{1}}hitrostjo vrtenja rotorja je tekočina podvržena intenzivnim turbulentnim nihanjem, pri čemer lomljenje kapljic nadzira predvsem turbulentna vztrajnostna napetost (~ρ(εd)^(2/3)). Glavne značilnosti tega tokovnega polja so: izjemno visoka energijska gostota (10⁶–10⁸ W/m³), zelo kratek zadrževalni čas (milisekund do sekund) in tokovno polje, v katerem prevladujejo strižni in turbulentni vrtinci.

Koloidni mlin pa spada v kategorijoekstenzijska-polja strižnega sestavljenega toka. Znotraj reže stator-rotorja je tekočina podvržena kombiniranemu delovanju intenzivnih ekstenzijskih in strižnih tokov, mehanizem lomljenja kapljic pa je bistveno bolj zapleten. V primerjavi s HSH ima CM zmerno energijsko gostoto (10⁵–10⁷ W/m³), vendar bistveno daljši čas zadrževanja (od sekund do minut), s pomembno komponento ekstenzijskega toka.

Tabela 1 Primerjava značilnosti polja pretoka: Homogenizacija z visokim-strigom v primerjavi s koloidnim mlinom

Eksperimentalni rezultati so pokazali, da je pri uporabi samo PGPR kot emulgatorja HSH pri 18.000 obratih na minuto za 3 minute povzročil porazdelitev kapljic z d3,₂ ≈ 8–12 μm, z običajno morfologijo kapljic in ozko porazdelitvijo velikosti. Ko je bila obdelava s CM uporabljena pri primerljivem vnosu energije, se je povprečna velikost kapljic povečala na 15–20 μm, vendar je bila porazdelitev velikosti širša in je imela izrazit bimodalen značaj-glavni vrh pri 10–15 μm in sekundarni vrh pri 25–35 μm.

Uvedba DMG je to sliko temeljito spremenila. V mešanem sistemu PGPR:DMG=7:3 (skupna koncentracija 3 %) se je razlika v velikosti kapljic med HSH in CM znatno zmanjšala: d3,₂ ≈ 10 μm za HSH in ≈ 12 μm za CM, kar je zmanjšalo razmerje s približno 1,8 × (samo PGPR) na približno 1,2 ×. Še pomembneje je, da je bila stabilnost pri shranjevanju (30 dni, 25 stopinj) emulzije, proizvedene CM-, izrazito boljša od stabilnosti izdelka HSH-indeks destabilizacije prvega je bil le približno 40 % drugega.

3 Mehanizem odziva na strig - strukture dvojne stabilizacije "PGPR Interfacial Film + DMG Crystal Network"

Zakaj CM izkazuje tako izrazito relativno prednost v mešanem sistemu PGPR/DMG? Odgovor leži v različnih odzivih obeh emulgatorjev na zgodovino striga in edinstvenih značilnostih polja toka CM, ki se natančno ujemajo z njunima "strižnima oknoma".

Medfazna adsorpcija PGPR je hiter kinetični proces. Molekule PGPR lahko hitro dokončajo adsorpcijo na površinah sveže ustvarjenih kapljic, ne glede na to, ali gre za turbulenco HSH v-merili milisekunde ali ekstenzijski{3}}strižni tok druge-live-strižnega toka CM in tvorijo elastičen medfazni film. vendarzmožnost samo{0}}zdravljenja medfazne folije PGPR proti mehanskim poškodbam je omejena. Pod ekstremnimi turbulenčnimi pogoji HSH so nastajajoče kapljice podvržene ponavljajočim se ciklom lomljenja-združevanja-ponovnega-lomljenja, pri čemer se medfazna folija nenehno trga in obnavlja, kar povzroči manjšo mejno učinkovitost emulgiranja.

Nasprotno pa DMG zahteva bistveno drugačno povezano okolje s "strižnim-hlajenjem". Predpogoji, da lahko DMG izvaja svojo stabilizacijsko funkcijo na vmesniku in v neprekinjeni fazi, so: (1) molekule morajo imeti dovolj časa, da dosežejo kritično površinsko koncentracijo na površini kapljice; (2) kapljice morajo ohraniti morfološko stabilnost pod ustreznim strigom, da zagotovijo nukleacijske predloge za medfazno kristalizacijo; (3) hitrost ohlajanja mora biti zmerna, da se omogoči ustrezna rast kristalov brez čezmernega združevanja.

Značilnosti pretočnega polja HSH-visoka energijska gostota, izjemno kratek zadrževalni čas, močna turbulenca-so v nasprotju s skoraj vsemi zahtevami DMG.Pri HSH je življenjska doba posameznih kapljic izredno kratka (milisekunde do sekunde), molekule DMG pa nimajo dovolj časa, da se naberejo na vmesniku, kaj šele za popolno medfazno nukleacijo in rast kristalov. Precejšnja toplota zaradi trenja, ki jo ustvari HSH, nadalje zahteva dodatno kompenzacijo zunanjega hlajenja, kar dodatno stisne kristalizacijsko okno DMG.

Značilnosti pretočnega polja CM-zmerna energijska gostota, daljši zadrževalni čas, pomembna komponenta ekstenzijskega toka-zadovoljujejo vse zahteve DMG.V toku vrzeli CM so kapljice podvržene postopni ekstenzijski deformaciji; povečanje površine poteka sočasno s površinsko difuzijo DMG, kar zagotavlja idealne kinetične pogoje za medfazno kristalizacijo. Pod ekstenzijskim tokom se kapljice zlomijo prek mehanizma raztezanja-v obliki ročice-, pri čemer nastanejo hčerinske kapljice pravilne morfologije in enotne velikosti, kar olajša kasnejšo enotno konstrukcijo kristalne mreže. Še pomembneje je, da daljši čas zadrževanja CM omogoča DMG veliko priložnosti za dokončanje nukleacije kristalov in začetne rasti v kontinuirani fazi, ki tvori prostorsko strukturo, v kateri stabilizacija Pickeringa in stabilizacija omrežja sobivata sinergistično.

Ta mehanizem povzemamo kotModel dvojne stabilizacije "PGPR medpovršinski film (elastična lupina) + kristalna mreža DMG (plastični skelet)". V tem modelu PGPR zagotavlja prvo raven zaščite,-ki vsako kapljico opremi z elastičnim medfaznim filmom, ki je odporen na koalescenco; DMG zagotavlja drugo raven zaščite-z izgradnjo plastičnega skeleta kristalnih mrež med kapljicami, kar sistemu daje proti-sedimentacijsko zmogljivost in tiksotropno zmogljivost obnavljanja. Obstoj te dvojne strukture je posredno podprl literatura: študije mešanih sistemov emulgatorjev DAG-PGPR so pokazale, da sinergijsko medsebojno delovanje med kristalizacijo na površini in visoko površinsko aktivnostjo PGPR povzroči emulzije z enakomerno porazdelitvijo kapljic in odlično stabilnostjo pri zmrzovanju-odmrzovanju; v emulzijah W/O, ki vsebujejo PGPR-, medfazna maščoba povzroči, da kapljice delujejo kot aktivna polnila, kar krepi togost in trdoto sistema.

4 Izdelava strižnega faznega diagrama emulgiranja in merila za izbiro postopka

Na podlagi sistematičnih eksperimentalnih rezultatov smo izdelali emulgirajoči strižni fazni diagram z uporabo energijske gostote (Eᵥ) in specifične strižne energije (SBE) kot dvojnih parametrov, ki določajo uporabne meje in komplementarna razmerja med HSH in CM v tem sistemu.

Tabela 2 Diagram strižne faze emulgiranja za PGPR/DMG mešane emulzije z visoko notranjo fazo

okno Ije primeren za solatne prelive, ki zahtevajo visoko pretočnost in odlično zmogljivost ekstrudiranja. Tukaj je PGPR prevladujoči emulgator (večji ali enak 80 %), z majhno količino DMG, ki zagotavlja dodatno stabilizacijo. Visoka energijska gostota HSH lahko ustrezno prečisti kapljice, medtem ko nizka vsebnost DMG zagotavlja, da toplotni učinki HSH ne motijo ​​šibke kristalne mreže. Nastala emulzija ima mejo tečenja približno 50–150 Pa in tiksotropno izkoristek približno 80 %–100 %, kar je primerno za ustekleničene izdelke, ki jih je mogoče stiskati.

Okno IIpredstavlja optimalno regijo komplementarnosti med HSH in CM. Osrednji koncept te strategije je uporaba HSH za učinkovito primarno lomljenje kapljic, ki mu sledi CM za dosego sekundarne strukturne izboljšave-vključno s homogenizacijo velikosti kapljic in usmerjeno konstrukcijo kristalne mreže DMG. Poskusi so potrdili, da lahko tandemski postopek "pred-emulzifikacije HSH (18.000 vrt./min., 1 min) + recirkulacijskega rafiniranja CM (3.000 vrt./min., 3 prehodi)" hkrati doseže finost kapljic (d₃,₂ ≈ 10–15 μm) in dolgo{13}}obstojnost pri shranjevanju (30-dnevno indeks destabilizacije < 5%). Ta postopek je primeren za solatne prelive in namaze z zahtevnimi zahtevami glede stabilnosti skladiščenja.

Okno IIIje regija, kjer je učinek kristalne mreže DMG v celoti realiziran. Daljši čas zadrževanja in značilnosti ekstenzijskega toka CM dajejo DMG veliko priložnosti za izgradnjo popolne kristalne mreže na vmesniku in v neprekinjeni fazi. Dobljena emulzija lahko doseže mejo tečenja 200–400 Pa, tiksotropno obnovitev, ki presega 120 %, in izrazite plastične-karakteristike-ohranjanja oblike v statičnih pogojih (različni grebeni po zajemanju), medtem ko izkazuje zmerno viskozno odpornost med dinamičnim širjenjem. To okno je še posebej primerno za zamrznjene/ohlajene namaze in rastlinske-alternative maslu, ki zahtevajo visoko-zmogljivost zadrževanja.

Okno IVkaže, da preprosto podaljšanje časa CM ali povečanje hitrosti rotorja ne more nadomestiti strukturnih pomanjkljivosti, ki jih povzroči nezadostno odmerjanje PGPR ali neustrezni pogoji kristalizacije DMG.

5 Kvantitativna analiza obnašanja tiksotropnega obnavljanja in sinergijskega izboljšanja PGPR/DMG

Obnašanje tiksotropnega obnavljanja je ključni indikator za ocenjevanje kakovosti uporabe solatnih prelivov in namazov-izdelek mora biti dobro pretočen, ko ga iztisnemo iz steklenice ali namažemo na kruh, vendar mora po iztiskanju ali mazanju hitro obnoviti svojo trdno-podobno strukturo, da se prepreči zrušitev in izločanje olja.

Emulzije, ki vsebujejo samo PGPR, so pokazale tiksotropno okrevanje približno 70 %–85 % s počasno stopnjo okrevanja (karakteristični čas ~120–200 s). Emulzije, ki vsebujejo samo DMG, niso mogle tvoriti popolne tiksotropne histerezne zanke zaradi grobih kapljic in hude koalescence (obnova<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.

Z enotnega vidika emulgiranja strižne reologije ta članek razkriva sinergistični mehanizem in lastnosti strižnega-odziva PGPR in DMG v sistemih za solatni preliv z visoko notranjo fazo W/O in ponuja naslednje smernice za industrijsko pripravo:

Načela izbire opreme:Izdelke z visoko-pretočnostjo je najbolje proizvesti z eno-stopenjsko obdelavo HSH; izdelki srednje{2}}do-visoke stabilnosti so priporočljivi za tandemsko obdelavo HSH + CM; izdelki z visoko obstojnostjo-forme so optimalno pripravljeni z uporabo CM-prevladujoče več-prehodne obdelave.

Načela oblikovanja formulacije:Formulacije z visokim razmerjem PGPR se morajo ujemati z visoko energijsko gostoto HSH; srednje{0}}do-nizke formulacije razmerja PGPR je treba uskladiti z ekstenzijskim-poljem strižnega toka CM; za vsakih 10 % povečanje deleža DMG je priporočljivo podaljšati čas zadrževanja CM za približno 20 % ali povečati recirkulacijo CM za en dodaten prehod.

Prihodnje raziskovalne usmeritve lahko vključujejo: razširitev metodologije strižnega faznega diagrama, razvite v tej študiji, na druge sisteme živilskih emulzij W/O (npr. margarina, ne-mlečna smetana za stepanje); uporaba in situ tehnik sipanja pod majhnim{3}}kotom in nevtronske reflektometrije za pojasnitev medfazne kristalizacijske kinetike DMG v pogojih strižnega{4}}hlajenja; in primerjava tandemskega procesa HSH + CM z nastajajočimi tehnologijami, kot je mikrofluidno emulgiranje, za raziskovanje končne natančnosti nadzora, ki je dosegljiva pri pripravi emulzij W/O z visoko notranjo fazo.

Sinergistično delovanje PGPR in DMG v sistemih za solatni preliv z visoko notranjo fazo W/O predstavlja dinamičen, od striga-zgodovine-odvisen, komplementaren stabilizacijski mehanizem, ki temelji na bistveno različnih fizikalnih mehanizmih-viskoelastičnosti medfaznega filma v primerjavi s konstrukcijo kristalne mreže. Izbira med homogenizacijo z visokim -strigom in koloidnim mletjem je v bistvu ujemanje ustreznih "strižnih oken" obeh emulgatorjev: HSH se ujema s hitro medfazno adsorpcijo PGPR, medtem ko se CM ujema s kristalizacijo medfazne nukleacije in mrežno konstrukcijo DMG. Uporaba obeh vrst opreme v tandemu predstavlja inženirsko rešitev, ki združuje učinkovitost in kakovost. "Emulgacijski strižni fazni diagram", izdelan v tej študiji, zagotavlja sistematično teoretično osnovo in praktične napotke za izbiro opreme, načrtovanje procesa in optimizacijo formulacije emulzij W/O z visoko notranjo fazo v živilski industriji.