Ísbráðnun-Bylting viðnáms: Kerfisstýring og froðustöðugleiki með PGMS, PGE og DMG ternary blöndun

Hröð bráðnun íss í kjölfar truflunar á frystikeðjunni er langvarandi tæknileg áskorun sem iðnaðurinn stendur frammi fyrir, sérstaklega bráð á heitum svæðum og flutningsaðstæðum í rafrænum viðskiptum. Þessi rannsókn rannsakar kerfisbundið samverkandi eftirlitskerfi þrískipt ýruefnablöndu sem samanstendur af própýlen glýkól mónósterati (PGMS), pólýglýseról esterum (PGE) og eimuðum mónóglýseríðum (DMG) á ísbræðslu-viðnám og froðustöðugleika. Niðurstöðurnar sýna að við massahlutfall PGMS:PGE:DMG sem er 5:3:2 og heildarviðbótarstig 0,35%, sýnir kerfið ákjósanlegasta afköst: 50% bræðslutíminn nær frá 38 mínútum (viðmiðun) í 67 mínútur, umframmagn nær 92%±3% og skynmatsstig eru hæst meðal allra allra. Þessi vinna útskýrir örbyggingarstjórnunarkerfin frá þremur sjónarhornum-styrkleika milliflatafilmu, hlutsamrunahraða fitu og hömlun á endurkristöllun ís-sem veitir bæði fræðilegan grunn og hagnýtar leiðbeiningar fyrir mótunarhönnun iðnaðarbráðna-þolins ís.

Leitarorð:Ísbræðslu-viðnám; PGMS; Pólýglýseról esterar; Eimuð einglýseríð; Þríbundin blöndun; Stöðugleiki froðu

Ís er flókið fjölfasakerfi sem samanstendur af fitukúlum, ískristöllum, loftbólum og sykurlausnarfylki. Byggingarstöðugleiki þess er mjög næmur fyrir hitasveiflum. Þegar kalda keðjan er rofin, hraðar vöxtur ískristalla, loftbólur renna saman og fitukúlur safnast saman, sem leiðir að lokum til hruns vöru og skynjunar. Alheimsísiðnaðurinn verður fyrir hundruðum milljóna dollara í árlegu efnahagstjóni vegna bráðnunar-gæðavandamála. Þróun íssamsetninga með yfirburða bræðsluþol- hefur því orðið sameiginlegt áhyggjuefni fyrir bæði fræðimenn og atvinnulíf.

Fleytiefni gegna mörgum mikilvægum hlutverkum í ískerfum: draga úr olíu-vatnsflataspennu til að auðvelda fitufleyti, framkalla hlutasamruna fitu á öldrunarstigi til að búa til þrívíddarnet sem styður loftbólur og koma á stöðugleika í gas-vökvaviðmótinu við frystingu og þeytingu. Hins vegar eiga stök fleytiefni oft í erfiðleikum með að fullnægja samtímis þreföldu kröfunum um bræðslu-viðnám, yfirhlaup og tilfinningu í munni-DMG býður upp á góða þykknun en ófullnægjandi froðustöðugleika; PGMS veitir framúrskarandi loftunareiginleika en samt takmarkaða bræðslu-viðnám; PGE veitir sveigjanleika í milliflatafilmu en erfitt er að stjórna nákvæmlega samruna að hluta þegar það er notað eitt og sér.

Á grundvelli þessara atriða leggur þessi rannsókn til þrefalda blöndunarstefnu sem felur í sér PGMS/PGE/DMG, sem miðar að því að nýta samlegðaráhrif ýruefna með mismunandi sameindabyggingu og HLB gildi til að smíða milliflatafilmu sem býr yfir bæði stífni og sveigjanleika, og eykur þar með samtímis bræðslustöðugleika{0} rjóma{0}}.

1 Efni

PGMS (própýlen glýkól mónósterat, HLB≈3,5, hreinleiki meira en eða jafnt og 95%), PGE (pólýglýseról fitusýruesterar, HLB≈6,0, fjölliðunarstig 3-5) og DMG (eimað mónóglýseríð, HLB≈3,8%) voru mikið magn en 3,8%) matar-flokki, unnin í viðskiptalegum tilgangi. Undanrennuduft (próteininnihald 34%), vatnsfrí mjólkurfita (mjólkurfituinnihald 99,9%), súkrósa, maíssírópsefni (DE 42), gúargúmmí, karragenan og örkristallaður sellulósi voru allt innihaldsefni í matvælaflokki.

2 Samsetning og vinnsla

Grunníssamsetningin samanstóð af: mjólkurfita 8,0%, fitulaus mjólkurfast efni 10,5%, súkrósa 12,0%, maíssírópsfast efni 4,0% og heildarfast efni 36,5%. Heildarviðbótarmagn ýruefna var ákveðið við 0,35% (w/w af heildarblöndunni), með þrennu blöndunarhlutföllum hönnuð eins og sýnt er í töflu 1. Stöðugleikablanda (gúargúmmí 0,12%, karragenan 0,02%, örkristallaður sellulósa 0,15%) var haldið stöðugri í öllum hópum.

Vinnsluþrep: hráefnisblöndun→ hrært við 60 gráður í 30 mínútur→ einsleitni (65 gráður, fyrsta stig 15 MPa / annað stig 3 MPa)→gerilsneyðing (80 gráður, 30 s)→ hröð kæling í 4 gráður →öldrun (4 gráður, 4 klst., lág-hraðfrysting -5 gráða hrært út í frysti og hrært út í 5 gráður. )→fylling→herðing í sprengigöngum (-40 gráður, 30 mín)→geymsla við -18 gráður.

Tafla 1 Tilraunahönnun fyrir ternary ýruefnablöndur

3 Greiningaraðferðir

Bræðslu-viðnámspróf:Hertu íssýni (-18 gráður, 100 ml sívalur lögun) voru sett á málmgrind (2 mm möskva) inni í stöðugu-hitahólfi við 25 gráður ±0,5 gráður. Fyrsti dreypitími og 50% massabræðslutími voru skráður. Bræðsluviðnámshlutfall var skilgreint sem 50% bræðslutími deilt með viðmiðunartímann.

Yfirkeyrslumæling:Massi fasts rúmmáls af ís var vigtaður fyrir og eftir frystingu. Yfirkeyrsla (%)=(massi fyrir frystingu - massi eftir frystingu) / massi eftir frystingu × 100%.

Hraði fitu að hluta samruna:Ákvörðuð með leysiútdrætti-UV litrófsmælingu. Hlutfall samruna=frjáls fituinnihald / heildarfituinnihald × 100%.

Stöðugleiki froðu:Brædda ísblandan var aftur-þeytt og tíminn sem þarf fyrir 50% minnkun á froðumagni var skráður sem helmingunartími froðu.

Skynmat:Hópur 12 þjálfaðra matsmanna metur -bráðnun í munni, sléttleika, rjóma, svalatilfinningu og almennt ásættanlegt með því að nota 9 punkta hedonic kvarða.

1 Áhrif blöndunarhlutfalls á bræðslu-viðnám

Mynd 1 sýnir bræðsluhegðun íss við mismunandi ýruefnahlutföll. T0 eftirlitið (PGMS eitt og sér) sýndi 50% bræðslutíma 38 mín og fyrsta dreypitíma 22 mín. Meðal þrískipta blöndunarhópanna sýndi T3 (PGMS:PGE:DMG=5:3:2) besta frammistöðu, þar sem 50% bræðslutíminn var lengdur í 67 mínútur-sem er 76,3% framför á stýringu-og fyrsta dreypitímanum seinkað í 41 mín.

Tafla 2 Bræðslu-viðnám og byggingarfæribreytur íssýna

Þegar DMG-innihaldið var of lágt (T1), skorti nægilega stífni í milliflötsfilmuna, samrunahraðinn að hluta var ekki ákjósanlegur (55%), froðukerfisbyggingin hélst laus og bráðnun gekk tiltölulega hratt fyrir sig. Aftur á móti, þegar DMG innihaldið var of hátt (T5), söfnuðust fitukúlur saman í stóra fituklasa sem trufluðu einsleitni froðu, sem olli því að umframmagnið lækkaði í 72% og bræðslu-viðnámið versnaði verulega. Þetta gefur til kynna að ákjósanlegur DMG-gluggi sé til staðar innan þrískipta blöndunarkerfisins.

2 Milliflatsstjórnunarkerfi þríblöndunnar

Auka bræðsluviðnám- sem PGMS/PGE/DMG þríhliða blandan veitir stafar af samverkandi aðferðum sem starfa á þremur stigum:

Stig viðmótsfilmu:DMG veitir stíft kristallað fituviðmótslag sem þjónar sem hnútar og ramma froðunetsins; PGE, með tiltölulega hátt HLB-gildi og framúrskarandi sveigjanleika í viðmótum, myndar teygjanlega filmu við gas-vökvaviðmótið, sem eykur viðnám bólunnar gegn aflögun; PGMS gegnir milliliðahlutverki, sem getur -kristallast saman við DMG til að styrkja netstyrk á sama tíma og það dregur sameiginlega úr spennu á milliflötum með PGE til að auðvelda myndun fínna loftbóla.

Reglugerð um samruna að hluta:Hlutasamrunnun fitu er mikilvæg fyrir myndun ísfroðuuppbyggingar. Þegar hlutfall samruna er of lágt (<50%), the fat network cannot effectively support the air bubbles; when it is excessively high (>80%), fituklasar framkalla kúlasamruna og burðarvirkishrun. 68% samrunahlutfall T3 hópsins fellur nákvæmlega innan ákjósanlegasta gluggans sem greint er frá í bókmenntum (60-75%), sem tryggir samfellu netsins á sama tíma og forðast hrunhættu sem tengist of mikilli samsöfnun.

Ískristalhömlun:Milliflatafilman og fitanetið sem myndast af þrískiptu ýruefnablöndunni virka sem líkamlegar hindranir og tefja Ostwald-þroska ískristalla. Eftir 30 daga geymslu við -18 gráður var meðalþvermál ískristalla í T3 hópnum 32 μm, marktækt lægra en 48 μm sem sáust í samanburðarhópnum- sem skýrir frekar örbyggingargrundvöllinn fyrir framúrskarandi bráðnunarþol hans.

3 leiðir til að auka stöðugleika froðu

Stöðugleiki froðu ákvarðar lögunargetu íss meðan á bræðslu stendur. T3 hópurinn sýndi -helmingunartíma froðu sem var 34 mínútur, um það bil 1,9 sinnum meiri en viðmiðunartíminn. Teygjanlegt aðsog PGE við gas-vökvaskilið er aðal þátturinn í auknum froðustöðugleika -þess margfalda hýdroxýl vatnssækna höfuðhópa mynda vetnistengikerfi með vatnssameindum, sem eykur vökvalagsþykkt milliflatarfilmunnar. Á sama tíma veitir fitukerfið sem DMG og PGMS smíðað er líkamlegan stuðning fyrir loftbólur, hindrar frárennsli vökvafilmu á milli loftbóla og hindrar samruna loftbóla.

4 Sannprófun á skynmati

Tafla 3 Skynjun á íssýnum (9 punkta kvarði)

T3 hópurinn fékk marktækt hærra skor en bæði viðmiðunarhópurinn og T5 hópurinn hvað varðar bráðnar-munntilfinningu og sléttleika, sem staðfestir afgerandi áhrif viðeigandi hlutsamrunahraða á áferðarfínleika.

Byggt á niðurstöðum þessarar rannsóknar er ísframleiðendum sem nota PGMS/PGE/DMG þrískipt blöndunarkerfið ráðlagt að starfa innan eftirfarandi samsetningarglugga: heildarviðbótarmagn ýruefna 0,30-0,40%, með PGMS:PGE:DMG massahlutfall á bilinu 4,5-5.5.5:2.2. Hægt er að fínstilla á þessu sviði í samræmi við fituinnihald, fitulaus mjólkurþurrefni og vörutegund.

Leiðbeiningar um framtíðarrannsóknir geta falið í sér að kanna frammistöðu þessa þrefalda blöndukerfis í plöntu-undirstaða ís, sem og áhrif mismunandi fitusýrusamsetninga (mettuð/ómettuð hlutföll) á eiginleika blandaðs milliflatsfilmunnar.