Tidwib tal-ġelat-Reżistenza tar-reżistenza: Kontroll tas-Sistema u Stabbiltà tal-Fowm permezz ta' Taħlit Ternarju PGMS, PGE, u DMG

It-tidwib rapidu tal-ġelat wara t-tfixkil tal-katina tal-kesħa hija sfida teknika li ilha tiffaċċja l-industrija, partikolarment akuta f'reġjuni sħan u xenarji ta' loġistika tal-kummerċ elettroniku. Dan l-istudju jinvestiga sistematikament il-mekkaniżmi regolatorji sinerġistiċi ta 'taħlita emulsifikatur ternarju li tinkludi propylene glycol monostearate (PGMS), esteri tal-poligliċerol (PGE), u monogliċeridi distillati (DMG) fuq reżistenza għat-tidwib tal-ġelat-u stabbiltà tal-fowm. Ir-riżultati juru li fi proporzjon ta 'massa PGMS:PGE:DMG ta' 5:3:2 u livell ta 'żieda totali ta' 0.35%, is-sistema turi prestazzjoni ottimali: il-ħin tat-tidwib ta '50% jestendi minn 38 min (kontroll) għal 67 min, il-qbiż jilħaq 92% ± 3%, u l-punteġġi tal-evalwazzjoni sensorjali huma l-ogħla fost il-gruppi kollha. Dan ix-xogħol jiċċara l-mekkaniżmi ta' regolazzjoni mikrostrutturali minn tliet perspettivi-qawwa tal-film tal-wiċċ, rata ta' koalescence parzjali tax-xaħam, u inibizzjoni tar-rikristallizzazzjoni tas-silġ-li jipprovdu kemm pedamenti teoretiċi kif ukoll linji gwida prattiċi għad-disinn tal-formulazzjoni ta' ġelat reżistenti għat-tidwib-industrijali.

Kliem ewlieni:Reżistenza għat-tidwib tal-ġelat-; PGMS; Esteri tal-poligliċerol; Monogliċeridi distillati; Taħlit ternarju; Stabbiltà tal-fowm

Il-ġelat huwa sistema kumplessa b'ħafna-fażijiet magħmula minn globuli tax-xaħam, kristalli tas-silġ, bżieżaq tal-arja, u matriċi ta' soluzzjoni taz-zokkor. L-istabbiltà strutturali tagħha hija suxxettibbli ħafna għall-varjazzjonijiet fit-temperatura. Ladarba l-katina tal-kesħa tiġi interrotta, it-tkabbir tal-kristalli tas-silġ jaċċellera, il-bżieżaq tal-arja jingħaqdu, u l-globuli tax-xaħam jingħaqdu, u fl-aħħar iwasslu għal kollass tal-prodott u deterjorazzjoni sensorja. L-industrija globali tal-ġelat tbati mijiet ta' miljuni ta' dollari f'telf ekonomiku annwali minħabba kwistjonijiet ta' kwalità relatati mat-tidwib-. L-iżvilupp ta' formulazzjonijiet tal-ġelat b'reżistenza superjuri għat-tidwib-b'hekk sar tħassib kondiviż kemm għall-akkademja kif ukoll għall-industrija.

L-emulsjonanti għandhom rwoli kritiċi multipli fis-sistemi tal-ġelat: inaqqsu t-tensjoni interfaċjali taż-żejt-ilma biex jiffaċilitaw l-emulsifikazzjoni tax-xaħam, jinduċu koalescence parzjali tax-xaħam matul l-istadju tat-tixjiħ biex jinbena netwerk tridimensjonali li jappoġġja l-bżieżaq tal-arja, u jistabbilizza l-interface tal-gass-likwidu waqt l-iffriżar u t-tarjot. Madankollu, emulsjonanti singoli ħafna drabi jitħabtu biex jissodisfaw simultanjament ir-rekwiżiti tripli ta 'reżistenza għat-tidwib-, overrun, u mouthfeel-DMG joffri tħaxxin tajjeb iżda stabbiltà tal-fowm insuffiċjenti; PGMS jipprovdi proprjetajiet ta' arjazzjoni eċċellenti iżda titjib limitat tar-reżistenza għat-tidwib-; PGE jagħti flessibilità tal-film interfacial iżda huwa diffiċli biex tikkontrolla b'mod preċiż il-koalescence parzjali meta tintuża waħedha.

Abbażi ta 'dawn il-kunsiderazzjonijiet, dan l-istudju jipproponi strateġija ta' taħlit ternarju li jinvolvi PGMS/PGE/DMG, li jimmira li jisfrutta l-effetti sinerġistiċi ta 'emulsjonanti bi strutturi molekulari differenti u valuri HLB biex jinbena film interfacial li jippossjedi kemm riġidità kif ukoll flessibilità, u b'hekk simultanjament issaħħaħ l-istabbiltà tal-fowm u r-reżistenza tal-krema tal-ġelat -}re.

1 Materjali

PGMS (propylene glycol monostearate, HLB≈3.5, purità Akbar minn jew ugwali għal 95%), PGE (esteri tal-aċidu xaħmi tal-polyglycerol, HLB≈6.0, grad ta 'polimerizzazzjoni 3-5), u DMG (monogliċeridi distillati, HLB≈3.0%) kienu kontenut akbar minn 3% jew monoster. ikel-, minn sorsi kummerċjali. Trab tal-ħalib xkumat (kontenut ta 'proteini 34%), xaħam tal-ħalib anidru (kontenut ta' xaħam tal-ħalib 99.9%), sukrożju, solidi tal-ġulepp tal-qamħirrum (DE 42), guar gum, carrageenan, u ċelluloża mikrokristallina kienu kollha ingredjenti ta 'grad tal-ikel.

2 Formulazzjoni u Ipproċessar

Il-formulazzjoni bażika tal-ġelat kienet tinkludi: xaħam tal-ħalib 8.0%, solidi tal-ħalib mingħajr-xaħam 10.5%, sukrożju 12.0%, solidi tal-ġulepp tal-qamħirrum 4.0%, u solidi totali 36.5%. Il-livell totali ta 'żieda ta' emulsifikatur ġie ffissat għal 0.35% (w/w tat-taħlita totali), bi proporzjonijiet ta 'taħlit ternarju ddisinjati kif muri fit-Tabella 1. Taħlita stabilizzatur (guar gum 0.12%, carrageenan 0.02%, ċelluloża mikrokristallina 0.15%) kienet miżmuma kostanti fil-gruppi kollha.

Passi tal-ipproċessar: taħlit tal-ingredjenti → tħawwad f'60 grad għal 30 min → omoġenizzazzjoni (65 grad, l-ewwel stadju 15 MPa / it-tieni stadju 3 MPa) → pasturizzazzjoni (80 grad, 30 s) → tkessiħ rapidu għal 4 gradi → tixjiħ (4 gradi, 4 sigħat, qtugħ baxx - ħelsien ta 'ħieles) → tħaffir kontinwu temperatura -5.5 grad )→filling→hardening fil-mina tal-blast (-40 grad, 30 min)→storage fi -18 grad.

Tabella 1 Disinn Sperimentali għal Taħlitiet ta' Emulsjonanti Ternarji

3 Metodi Analitiċi

Test ta'-reżistenza għat-tidwib:Kampjuni ta' ġelat imwebbes (-18-il grad, 100 mL forma ċilindrika) tqiegħdu fuq grilja tal-metall (malji ta' 2 mm) ġewwa kamra ta'-temperatura kostanti f'25 grad ±0.5 grad. Ġew irreġistrati l-ewwel ħin tat-taqtir u 50% tal-ħin tat-tidwib tal-massa. Il-proporzjon tar-reżistenza għat-tidwib ġie definit bħala l-ħin tat-tidwib ta '50% diviż b'dak tal-kontroll.

Kejl ta' qbiż:Il-massa ta 'volum fiss ta' ġelat ġiet miżuna qabel u wara l-iffriżar. Qbiż (%)=(massa qabel l-iffriżar - massa wara l-iffriżar) / massa wara l-iffriżar × 100%.

Rata ta' koalescence parzjali tax-xaħam:Iddeterminat bl-estrazzjoni tas-solvent-spettrofotometrija UV. Rata ta' koalescence parzjali=kontenut ta' xaħam ħieles / kontenut totali ta' xaħam × 100%.

Stabbiltà tal-fowm:It-taħlita tal-ġelat imdewweb ġiet imwarrba mill-ġdid, u l-ħin meħtieġ għal tnaqqis ta' 50% fil-volum tal-fowm ġie rreġistrat bħala l-half-ħajja tar-ragħwa.

Evalwazzjoni sensorja:Bord ta' 12-il assessur imħarrġa evalwa s-sensazzjoni ta' tidwib-l-isfel tal-ħalq, l-intoppi, il-kremuż, is-sensazzjoni ta' kesħa, u l-aċċettabilità ġenerali permezz ta' skala edonika ta' 9 punti.

1 Effett tal-Proporzjon tat-Taħlit fuq -Reżistenza tat-Tidwib

Il-Figura 1 turi l-imġieba tat-tidwib tal-ġelat taħt proporzjonijiet ta 'emulsjonanti differenti. Il-kontroll T0 (PGMS waħdu) wera ħin ta 'tidwib ta' 50% ta '38 min u ħin ta' l-ewwel taqtir ta '22 min. Fost il-gruppi ta' taħlita ternarja, T3 (PGMS:PGE:DMG=5:3:2) wera l-aħjar prestazzjoni, bil-ħin ta' tidwib ta' 50% estiż għal 67 min-titjib ta' 76.3% fuq il-kontroll-u l-ewwel ħin ta' taqtir ittardja għal 41 min.

Tabella 2 -Reżistenza għat-Tidwib u Parametri Strutturali tal-Kampjuni tal-Ġelat

Meta l-kontenut tad-DMG kien baxx wisq (T1), il-film interfacial ma kellux riġidità suffiċjenti, ir-rata ta 'koalescence parzjali kienet subottimali (55%), l-istruttura tan-netwerk tal-fowm baqgħet maħlula, u t-tidwib ipproċediet relattivament malajr. Bil-maqlub, meta l-kontenut tad-DMG kien għoli żżejjed (T5), globuli tax-xaħam aggregati fi gruppi kbar ta 'xaħam li ħarbtu l-uniformità tal-fowm, u kkawżaw li l-eċċess jinżel għal 72% u r-reżistenza tad-dewweb-tiddeterjora drastikament. Dan jindika l-eżistenza ta 'tieqa DMG ottima fi ħdan is-sistema ta' taħlita ternarja-jeħtieġ biżżejjed xaħam kristallin biex jinbena l-iskeletru tan-netwerk, iżda għandha tiġi evitata aggregazzjoni eċċessiva biex tiġi ppreservata l-integrità tal-bużżieqa.

2 Mekkaniżmi tar-Regolament Interfaċjali tat-Taħlita Ternarja

Ir-reżistenza mtejba tat-tidwib-konferita mit-taħlita ternarja PGMS/PGE/DMG tirriżulta minn mekkaniżmi sinerġistiċi li joperaw fi tliet livelli:

Livell tal-film interfacjali:DMG jipprovdi saff interfacial ta 'xaħam kristallin riġidu li jservi bħala n-nodi u l-qafas tan-netwerk tal-fowm; PGE, bil-valur HLB relattivament għoli u l-flessibilità interfacial eċċellenti tiegħu, jifforma film elastiku fl-interface tal-gass-likwidu, li jsaħħaħ ir-reżistenza tal-bużżieqa għad-deformazzjoni; PGMS jokkupa rwol intermedju, kapaċi jikko-jikkristallizza ma 'DMG biex isaħħaħ is-saħħa tan-netwerk filwaqt li jnaqqas b'mod konġunt it-tensjoni interfaċjali ma' PGE biex jiffaċilita l-ġenerazzjoni ta 'bżieżaq ta' l-arja fini.

Regolament tal-koalescence parzjali:Il-koalescence parzjali tax-xaħam hija kruċjali għall-formazzjoni tal-istruttura tal-fowm tal-ġelat. Meta r-rata ta' koalescence parzjali tkun baxxa wisq (<50%), the fat network cannot effectively support the air bubbles; when it is excessively high (>80%), raggruppamenti ta 'xaħam jinduċu koalescence tal-bużżieqa u kollass strutturali. Ir-rata ta 'koalescence parzjali ta' 68% tal-grupp T3 taqa 'b'mod preċiż fit-tieqa ottimali rrappurtata fil-letteratura (60-75%), li tiżgura l-kontinwità tan-netwerk filwaqt li tevita r-riskju ta' kollass assoċjat ma 'aggregazzjoni eċċessiva.

Inibizzjoni tal-kristall tas-silġ:Il-film interfacial u n-netwerk tax-xaħam iffurmat mit-taħlita ta 'emulsjonanti ternarji jaġixxu bħala ostakli fiżiċi, li jtardjaw il-maturazzjoni ta' Ostwald tal-kristalli tas-silġ. Wara 30 jum ta 'ħażna fi -18-il grad, id-dijametru medju tal-kristall tas-silġ fil-grupp T3 kien ta' 32 μm, inqas b'mod sinifikanti mit-48 μm osservati fil-kontroll-li jispjegaw aktar il-bażi mikrostrutturali għar-reżistenza eċċellenti tat-tidwib tagħha.

3 Mogħdijiet għat-Titjib tal-Istabbiltà tal-Fowm

L-istabbiltà tal-fowm tiddetermina l-kapaċità ta 'żamma tal-forma tal-ġelat matul il-proċess tat-tidwib. Il-grupp T3 wera half-ragħwa ta' 34 min, madwar 1.9 darbiet dik tal-kontroll. L-adsorbiment elastiku ta 'PGE fl-interface tal-gass-likwidu jikkostitwixxi l-kontributur primarju għall-istabbiltà tal-fowm imsaħħa-il-gruppi multipli ta' ras idrofiliċi idrofiliċi tiegħu jiffurmaw netwerks ta 'bonds tal-idroġenu b'molekuli tal-ilma, u jżidu l-ħxuna tas-saff ta' idratazzjoni tal-film interfacial. Fl-istess ħin, in-netwerk tax-xaħam mibni minn DMG u PGMS jipprovdi appoġġ fiżiku għall-bżieżaq tal-arja, li jxekkel id-drenaġġ tal-film likwidu bejn il-bżieżaq u jinibixxi l-koalescence tal-bżieżaq.

4 Validazzjoni ta' Evalwazzjoni Sensorjali

Tabella 3 Punteġġi Sensorji ta' Kampjuni ta' Ġelat (skala ta' 9 punti)

Il-grupp T3 kiseb punteġġ ogħla b'mod sinifikanti kemm mill-gruppi ta' kontroll kif ukoll minn dak T5 f'sensazzjoni tal-ħalq ta' tidwib-down u bla intoppi, u vvalida l-influwenza deċiżiva ta' rata ta' koalescence parzjali xierqa fuq il-finezza tat-tessut.

Fuq il-bażi tas-sejbiet ta 'dan l-istudju, il-manifatturi tal-ġelat li jadottaw is-sistema ta' taħlita ternarja PGMS/PGE/DMG huma avżati biex joperaw fit-tieqa tal-formulazzjoni li ġejja: livell totali ta 'żieda ta' emulsifikatur ta '0.30-0.40%, b'firxa ta' proporzjon tal-massa PGMS:PGE:DMG ta '4.5{{5}:2.2.5.2.5. L-irfinar f'din il-medda jista 'jitwettaq skont il-kontenut ta' xaħam, il-kontenut ta 'solidi tal-ħalib mingħajr xaħam, u t-tip ta' prodott.

Direzzjonijiet ta' riċerka fil-ġejjieni jistgħu jinkludu l-investigazzjoni tal-prestazzjoni ta' din is-sistema ta' taħlita ternarja f'applikazzjonijiet tal-ġelat ibbażati fuq il-pjanti-, kif ukoll l-influwenza ta' kompożizzjonijiet differenti ta' aċidu xaħmi (proporzjonijiet saturati/mhux saturati) fuq il-proprjetajiet tal-film interfacial imħallat.