دانلود پایان نامه ارشد درمورد دینامیکی، مواد غذایی، کاربرد مستقیم

دانلود پایان نامه ارشد

امولسيون كمتر مي شود. در امولسيوني كه اندازه قطرات آن يكسان نباشد (امولسيون پلي ديسپرس)، قطرات كوچكتر در فضاي خالي ايجاد شده بين قطرات بزرگتر قرار مي گيرند و از اين رو، ويسكوزيته كمتري نسبت به امولسيون با اندازه قطرات يكسان خواهد داشت (27). هرچه نسبت اندازه قطرات بزرگ به كوچك افزايش يابد، ويسكوزيته كم مي شود. از لحاظ نظري، اگر نسبت اندازه قطرات بزرگ به كوچك عدد 10 باشد، بيشترين كاهش ويسکوزيته مشاهده مي شود. از جمله اين عوامل دیگر که برای پیش بینی دقیق تر پایداری يك امولسيون غذايي از ديدگاه خامه اي شدن مي توان سياليت قطرات، غلظت فاز پراكنده، شاخص پلی دیسپرسیتی، بار و اثرات متقابل قطرات، ضخامت لايه بين سطحي و رفتار غير نيوتني فاز پيوسته را نام برد (2, 27, 33).
2-2-4- برگشت فاز ( (Phase inversion
پديده اي كه در آن سيستم امولسيون روغن در آب به امولسيون آب در روغن و برعكس تغيير حالت مي دهد را برگشت فاز می نامند. این پدیده در تولید برخی محصولات مانند كره و مارگارين مرحله اي اساسي به شمار مي رود، كه در آن يك امولسيون روغن در آب به يك امولسيون آب در روغن تبديل مي شود (شکل 2-2). اما در ساير محصولات غذايي، فرآيندي نامطلوب است و پس بايد از پديد آمدن آن ممانعت کرد، زیرا اثرات نامطلوبي بر ظاهر، بافت، پايداري و مزه اين دسته از مواد غذايي دارد. به طور کلي مي توان گفت که عوامل موثر در ايجاد اين پديده، جزء حجمي فاز پراكنده، نوع و غلظت امولسيفاير، هم زدن مكانيكي به دليل ايجاد تنش برشي و دما مي باشند. در اين ميان، كاهش يا افزايش دما مهمترين عامل بوجود آورنده برگشت فاز است. دما مي تواند از طريق متبلور نمودن چربي و يا تغيير شكل هندسي مولكول فعال كننده سطحي باعث ايجاد برگشت فاز گردد. این پدیده به دو دلیل اتفاق می افتد: 1) تغيير در شكل هندسي مولكول فعال كننده سطحي 2) متبلور شدن چربی (24).
2-2-4-1-تغيير در شكل هندسي مولكول فعال كننده سطحي
در صورتي که مولكول امولسیفایر مورداستفاده، غير يوني باشد، در اثر حرارت تدريجي، به دلیل آب زدایی قسمت آبدوست مولکول امولسیفایر امولسيون از روغن در آب به آب در روغن تبدیل می گردد، همچنين اگر امولسیفایر مورد استفاده یونی باشد با افزایش غلظت الکترولیت در فاز آبی، زيرا بار الكتريكي روي بخش آب دوست مولكول فعال كننده سطحي به وسيله يون هاي با بار مخالف احاطه مي گردد و رفتار مشابه امولسیفایر غیر یونی رخ می دهد.
2-2-4-2- متبلور شدن چربی
در صورت کاهش دماي امولسيون روغن در آب برخي از قطرات به مقدار جزئي کريستالي مي گردند، به طوري که تحت تأثير تنش امولسيون به تدريج به نوع آب در روغن تبديل خواهد شد. علت اصلي اين نوع تغيير فاز، بهم پيوستگي جزئي قطرات است كه به تشكيل شبكه کريستال چربي مي انجامد و قطرات آب در داخل آن محبوس مي ماند. زماني که دماي امولسيون افزايش مي يابد، کريستال چربي ذوب شده و امولسيون شكسته مي گردد. اين مساله بدين دليل مي تواند باشد که قطرات آب آزاد با پيوستن به ديگر قطرات آب در ساختار امولسيون ته نشين مي شوند.
2-3- نحوه ی تشكيل امولسيون ها
به طور سنتی امولسیون های روغن در آب (o/w) را با هموژن کردن روغن و فاز آبی با همدیگر درحضور یک یا تعداد بیشتری امولسیفایر تهیه می کنند. طی هموژن کردن، مولکول های امولسیفایر به سطوح قطرات تازه تشکیل شده جذب گردیده وکشش بین سطحی (Interface) را کاهش می دهند. این امر به شکسته شدن بیشتر قطرات کمک می کند، علاوه براین، مولکول های امولسیفایر لایه ای محافظ اطراف قطره ها تشکیل می دهند که با برقراری برهمکنش های دفع کننده از توده ای شدن قطرات جلوگیری می کند. هموژنيزاسيون يا همگن سازي، مهمترين مرحله در تهيه امولسيون مي باشد، به طوري که طي اين مرحله، دو فاز غیر قابل اختلاط به امولسيوني يکنواخت تبديل مي شود. اين فرآيند معمولا در طي دو مرحله انجام مي گيرد. مرحله اول منجر به توليد امولسيوني با ذرات درشت مي گردد که بدان پيش مخلوط نيز مي گويند، در حالي که در مرحله دوم با ايجاد فشارهاي بالا، پيش مخلوط (Pre-emulsion) به امولسيوني با ذرات بسيار ريزتر و يکنواخت تر تبديل خواهد شد. در شکل (2-1)، نمايي ساده از توليد امولسيون از ترکيب دو فاز روغني و آبي نشان داده شده است. امروزه از انواع مختلفي از همگن سازها در صنعت استفاده مي شود، که از آن جمله مي توان به آسياب کلوئيدي، همگن سازهاي تحت فشار، همزن هايي با دور بالا، همگن سازهاي غشايي و همگن سازهاي فراصوت اشاره کرد.

شکل 2-3- نمايي شماتيک از توليد امولسيون روغن در آب (1).
بنابراين، مرحله اول تشكيل امولسيون، تخريب و متلاشي كردن قطرات درشت است، كه بايد مقادير كافي از امولسيفاير مناسب، در حد فاصل بين فاز آب و روغن جذب گردد تا از تراكم و يكي شدن قطرات پراكنده شده جلوگيري گردد. اندازه قطرات موجود در امولسيون تشكيل شده به روش كار،‌ مقدار امولسيفاير افزوده شده،‌ نوع امولسيفاير و درجه حرارت امولسيون ارتباط دارد.
2-4- سازوكار پايدارسازي امولسيون ها
معمولا به دو طریق می توان فرایند شکسته شدن یک امولسیون را به تعویق انداخت، اول، استفاده از عملیات مکانیکی که در جهت خرد کردن وکنترل ابعاد ذرات پراکنده ودوم، اضافه نمودن افزودنی های شیمیایی پایدار کننده ای مانند امولسیون کننده ها و پلیمر های دارای وزن مولکولی پایین جهت حفظ پراکندگی ذرات و یا افزودن پلیمر های با وزن مولکولی بالا و قابلیت افزایش ویسکوزیته فاز پیوسته (34-36). مهمترین هدف به کارگیری روش دوم، ممانعت از اتصال مجدد و آمیختگی ذرات امولسیون است که عمدتا به دلیل دافعه فضایی و الکترواستاتیک بین ذرات حاصل می شود. مهمترین عامل تعیین کننده در این واکنش های بین ذره ای، سطوح ذرات هستند که غالبا توسط امولسیون کننده ها، ترکیبات فعال سطحی طبیعی مانند پروتئین ها، منو و دی گليسرید ها، اسید های چرب و یا فسفولیپید ها پوشیده شده اند (6, 35). نیرو هایی که عموما در این واکنش ها مشاهده می شوند، نیرو های الکترواستاتیک، نیرو های واندروالس، هیدراسیون، آب گریزی و دافعه های فضایی هستند. از آنجا که ویژگی های امولسیون ها از جمله ثبات و پایداری سینتیکی آنها تحت تاثیر همین نیروها می باشند (شکل 2-4). افزودن امولسیفایر و یا ترکیبات فعال سطحی میزان ∆G* را افزایش می دهد (شکل 2-4) بنابراین سیستم در حالت پایدار سینتیکی قرار می گیرد (متا استیبل) در حالی که این سیستم از لحاظ ترمودینامیکی ناپایدار است (27). لذا به نظر می رسد درک صحیح وکامل واکنش های امولسیون کننده ها در سطح ذرات، کلید افزایش پایداری امولسیون و راهی برای طراحی و ایجاد سیستم هایی نوین غذایی است (6, 27, 37). تمايل به استفاده از امولسيفاير ها و ترکیبات فعال سطحی، سورفاکتانت های سنتزی دارای وزن مولکولی پایین و حتی فسفولیپید ها (به عنوان ترکیباتی طبیعی كه با جذب برسطح قطرات روغن و نیز كاهش كشش بین سطحي موجب افزايش پايداري مي شوند) بسيار زياد شده است. اما امروزه به دلیل افزایش سطح آگاهی مصرف کنندگان، استفاده از بیو پلیمر های طبیعی (پروتئین و پلی ساکارید ها) در پایدار سازی امولسیون ها بخش عمده ای از مطالعات را به خود اختصاص داده است (14, 29, 38-42). از جمله پروتئین هایی که دارای خاصیت امولسیفایری هستند پروتئین سویا، پروتئین های محلول شیر وکازئین ها را می توان نام برد (35). چهار نوع سازوکار عمده در ايجاد پايداري و ثبات امولسيون ها شناخته شده است: 1)پايداري الكتروستاتيكي 2)پايداري توسط ماكرومولكول ها 3)پايداري به وسيله ذرات جامد 4)پايداري از طريق افزايش ويسكوزيته (37).

شکل 2-4- تفاوت بین پایداری سینتیکی و ترمودینامیکی (27).
2-5- پایدارسازی امولسیون ها با استفاده از بیوپلیمرهای طبیعی
بیوپلیمرهايي مانند پروتئین ها و پلی ساکارید ها مثال های خوبی از امولسیفایرها و پایدار کننده هاي طبیعی هستند که امروزه در صنعت غذا و داروسازی کاربرد های فراوانی دارند (37, 43-44). این دو پلی مر نقش مهمی در پایداری، ساختار، ویژگی های ویسکوالاستیک، بافت و احساس دهانی دارا می باشد. بسیاری از پروتئین ها به دلیل توانایی در قرارگیری بر میان سطح آب و روغن و کاهش کشش بین سطحی به عنوان امولسیفایر جهت پایدارسازی امولسیون ها عمل می کنند (45-47). بسیاری از پلی ساکارید ها با تشکیل شبکه سه بعدی در فاز پیوسته و ايجاد ساختار ژل مانند باعث پایدارسازی امولسیون ها می شوند. فقط تعداد اندکی از پلی ساکارید ها دارای فعالیت سطحی و توانايي قرار گیری بر میان سطح را دارا هستند (16, 21, 37, 48-50). هم چنين امروزه ترکیب پروتئین با پلی ساکارید تحت شرایط معين (غلظت، نسبت پروتئین به پلی ساکارید، قدرت یونی، دما و pH) یک روش بسیار مناسب جهت بهبود پایداری امولسیون ها می باشد (30, 40, 42, 51-56). هنگامی که محلول های پروتئین و پلی ساکارید ها با هم مخلوط می شوند یکی از 4 حالات زیر اتفاق می افتد:
1)کمپلکس محلول (Co-solubility): به حالتی که مخلوط دو بیوپلیمر در یک فاز هستند و یک محلول پایدار و همگن ایجاد کردند و با هم واکنش نمی دهند و بصورت کمپلکس های محلول می باشند.
2)ناسازگاری ترمودینامیکی (Thermodynamic incompability): به حالتی که دو درشت مولکول با هم واکنش ندهند و در دو فاز متفاوت قرار بگیرند. در واقع یکی از دو فاز غنی از پروتئین و دیگری غنی از پلی ساکارید باشد.
3)Depletion flocculation: این پدیده اغلب در یک پراکنش کلوئیدی در حضور دو بیوپلیمر غیر جاذب رخ می دهد (حضور پلی ساکاریدهای غیر جاذب در امولسیون ها). فشار اسمزی بالا که اطراف ذرات کلوئیدی را احاطه کرده باعث ایجاد نیروی جاذبه بین ذرات می شود و در واقع منجر به لخته شدن (Flocculation) ذرات می شود. نیروی جاذبه به اندازه ذرات، ساختار و غلظت مولکول هایی پلیمر و ذرات کلوئیدی بستگی دارد.
4)توده ای شدن توام (Complex coacervation): این پدیده در اثر ایجاد کمپلکس های الکترواستاتیک بین مولکول پروتئین و پلی ساکارید معمولا با بار مخالف ایجاد می شود و منجر به ایجاد یک سامانه دوفازی می شود یک فاز دارای هر دو پلیمر و فاز دیگر حاوی حلال است که اکثرا آب می باشد (57-59).
هیدروکلوئید ها بیوپلیمرهای آبدوست با وزن مولکولی بالا هستند که در صنایع غذایی جهت کنترل و بهبود بافت، طعم و افزایش پایداری به کار می روند. آن ها دسته ای از پلی ساکارید ها و پروتئین ها هستند که در صنعت استفاده وسیعی دارند (15, 50, 60-63). معمولا هیدروکلوئید ها با کنترل رفتار آب در گسترده وسیعی از مواد غذایی بهبود بافت، خواص مربوط به جاری شدن، کنترل آزاد سازی طعم، چسبندگی، غلیظ کنندگی، ژل سازی محلول های آبی، پایداری کف ها، امولسیون ها و دیسپرسیون ها، ممانعت از تشکیل کریستال یخ و شکر و بهبود احساس دهانی را امکان پذیر می سازد (7, 48, 64). منشا هیدروکلوئیدهای مهم تجاری اغلب گیاهی، دریایی، میکروبی و یا حیوانی می باشد که در جدول زیر نشان داده شده است. به طور کلی صمغ ها از نظر نحوه ی عملکرد به دو دسته صمغ های جاذب و غیر جاذب تقسیم می شوند (7, 49). منظور از صمغ های جاذب چند قندی هایی هستند که در سطح پروتئین ها قار گرفته و ضمن واکنش با ترکیبات سطحی کازئین ها به صورت فضایی به آن ها متصل می شوند (مانند کاراگینان) در حالی صمغ های غیر جاذب به چند قندی هایی گفته می شوند که با پروتئین ها هیچ واکنشی نداشته (مانند گوار) و بیشتر از طریق افزایش پایداری می شوند (14, 35, 65). معمولا پایدار سازی و ناپایداری با بیو پلیمر ها به عوامل مختلفی مانند ماهیت پلیمر، غلظت بیو پلیمر، pH و قدرت یونی بستگی دارد (1, 55, 66-67).
با توجه به خواص مفید وسلامت زایی ترکیبات زیست فعال بر سلامت مصرف کنندگان، در سال های اخیر تمایل به غنی سازی مواد غذایی با این ترکیبات افزایش یافته است. همانطور که می دانیم امکان کاربرد مستقیم ترکیبات بیواکتیو لیوفیل و هیدروفوب، در نوشیدنی های اسیدی با بنیان آبی وجود ندارد (68-69). از جمله روش های مورد استفاده

پایان نامه
Previous Entries دانلود پایان نامه ارشد درمورد امولسيون، پديده، دانسيته Next Entries دانلود پایان نامه ارشد درمورد دینامیکی