Lưu biến bề mặt của chất nhũ hóa trong thực phẩm

• Làm thế nào để whey protein tạo thành gel ở nhiệt độ tăng cao?
• Chất hoạt động bề mặt nào ổn định các giọt dầu trong nhũ tương tốt nhất trong điều kiện dòng chảy?
• Protein cần được biến đổi như thế nào để giảm thiểu quá trình mất ổn định trong nhũ tương và bọt, chẳng hạn như quá trình phân giải không cân đối của Ostwald?
• Liệu cảm nhận về nhũ tương – ví dụ như ở dạng “kem” – có thể tương quan với một thông số đo lường không?

Lưu biến bề mặt giãn nở đã được sử dụng để trả lời những câu hỏi trên. Tuy nhiên, từ quan điểm thử nghiệm, điều này cho đến nay không hề dễ dàng, điều này khiến nhiều người dùng tiềm năng không muốn sử dụng phương pháp này mặc dù nó mang lại nhiều lợi ích. Dưới đây, Kruss trình bày cách có thể thực hiện các phép đo lưu biến bề mặt trên thực phẩm một cách chính xác và đơn giản với ODM, mới được phát triển vào năm 2018, kết hợp với phần mềm ADVANCE. Bằng cách đó, phương pháp phân tích mạnh mẽ này sẽ có thể tiếp cận được với nhiều người dùng hơn.

Thí nghiệm:

Kiểm tra mẫu

Mẫu: Protein thủy phân, Chiết xuất quillaia, Propylene-glycolicalginate, được chuẩn bị dưới dạng chất lỏng trước khi đo tùy theo mục đích sử dụng (Bảng 1). Cả ba mẫu đều là chất phụ gia hoạt động bề mặt điển hình trong thực phẩm. Protein thủy phân được sử dụng làm chất tăng hương vị và trong các sản phẩm phù hợp cho người bị dị ứng. Chiết xuất Quillaia được sử dụng trong đồ uống không cồn để hỗ trợ đặc tính tạo bọt, trong khi propylene-glycolicalginate có mặt như chất làm đặc, chất nhũ hóa hoặc chất tăng cường bọt như nước đá, nước sốt hoặc bia.

Bảng 1: Tổng quan về mẫu

Phương pháp thử nghiệm

Phương pháp đo sức căng thả quay được sử dụng để xác định mô đun nhớt E” , mô đun đàn hồi E’ và mô đun đàn hồi nhớt E. Để đạt được mục đích này, mẫu được rút vào một ống tiêm thủy tinh, được sử dụng trong Máy đo góc tiếp xúc – DSA100 kết hợp với Mô-đun thả quay – ODM. Tính năng tự động phát hiện và khớp nối của pít tông ống tiêm cũng như mức độ tự động hóa cao mà phần mềm ADVANCE cho phép mang lại độ chính xác cao và khả năng lặp lại tuyệt vời của phép đo.

Giọt thả quay có thể tích được xác định rõ sẽ được tạo tự động cho phép đo. Khi đạt đến giá trị cân bằng sức căng bề mặt (SFT), thể tích giảm cũng dao động theo hình sin (Hình 1). Bề mặt tính bằng mm2 và SFT được đo song song trên điểm rơi dao động. E , E’ và E” sau đó được tính toán từ dữ liệu này. Tất cả điều này được thực hiện tự động bằng phần mềm ADVANCE.

Các phép đo được thực hiện ở tần số 0,5, 1,0 và 3,0 Hz và ở biên độ (độ biến dạng so với diện tích ban đầu) là 3,6% và 4,8% (dữ liệu không được hiển thị). Các biến thể tần số và biên độ như thế này, vốn trước đây rất phức tạp, có thể dễ dàng truy cập với sự trợ giúp của phần mềm ADVANCE. Mười chu kỳ dao động liên tiếp được thực hiện trên mỗi giọt và được sử dụng để đánh giá.

Kết quả

Các giá trị SFT cân bằng 37,8, 35,5 và 53,4 mN/m đã được xác định cho các mẫu 1, 2 và 3. Biểu đồ bao gồm dữ liệu bề mặt và SFT trong quá trình dao động được hiển thị bằng ví dụ cho mẫu 1 trong Hình 2. Phần mềm ADVANCE cho phép trực tiếp xem xét dữ liệu thô (màu xanh), bằng cách ánh xạ đồ họa các hàm sin đã điều chỉnh của vùng (màu vàng) và SFT (màu đỏ) song song. Trong ví dụ được hiển thị, dữ liệu đã ghi được mô tả đầy đủ bằng các hàm sin đã điều chỉnh, do đó, khó xác định được các đường cong dữ liệu thô dưới các biểu đồ hình sin đồng nhất.

Kết quả của E’ và E” được tóm tắt trong Hình 3a và 3b. Các thanh lỗi tương ứng với độ lệch chuẩn do hai phép đo đơn lẻ và nhỏ hơn ký hiệu tương ứng trong hầu hết các trường hợp. Mức độ tái lập cao này được chỉ định bởi ODM và mức độ tự động hóa cao đối với các phép đo.

Trong cả ba mẫu, thành phần đàn hồi chiếm ưu thế trong đặc tính lưu biến bề mặt ( E’ >> E” ). Mặc dù không có mẫu nào trong dải tần được kiểm tra cho thấy bất kỳ sự thay đổi nào về mô đun đàn hồi, nhưng chúng khác nhau khá rõ ràng, trong đó mẫu 2 với khoảng 100 mN/m có giá trị cao nhất và mẫu 3 với khoảng 20 mN/m có giá trị cao nhất. giá trị thấp nhất. E” giảm đối với cả ba mẫu khi tần số tăng.

Các kết quả rất hữu ích để sử dụng trong sản xuất thực phẩm. Ví dụ, thương số bao gồm mô đun đàn hồi và SFT của E’/σ = 2,8 có thể được tính cho mẫu 2. Theo mô hình của Kloek và cộng sự, trong trường hợp thương số E’/σ > 1, sự phân bố kích thước bong bóng ban đầu có thể được ổn định tốt trong bọt, chẳng hạn, và quá trình phân hủy của quá trình chín Ostwald có thể bị chậm lại đáng kể hoặc thậm chí dừng lại. Theo đó, các chất có chỉ số cao như mẫu 2 rất phù hợp để ổn định bọt trong công nghiệp thực phẩm.

Điểm nổi trội là tất cả các phép đo được đề cập ở đây đều được thực hiện trong khoảng 2.5h và khả năng xác định các số liệu chính này một cách nhanh chóng, dễ dàng và với độ chính xác cao

Tóm tắt

Các thông số lưu biến bề mặt đóng vai trò quan trọng trong việc ổn định và biến đổi cảm giác của bọt và nhũ tương thực phẩm. Với Mô-đun thả dao động – ODM mới kết hợp với phần mềm ADVANCE, các số liệu chính này có thể được xác định cực kỳ dễ dàng, nhanh chóng và chính xác, như Kruss đã minh họa bằng ví dụ về ba chất phụ gia phổ biến cho chất keo thực phẩm. Khả năng đo trên dải tần số và biên độ rộng, các phép đo đơn giản và trực quan cũng như mức độ tự động hóa cao mà phần cứng và phần mềm có thể hỗ trợ cùng nhau, cho phép mô tả đặc tính toàn diện của các bề mặt – không chỉ trong ngành công nghiệp thực phẩm.