دانلود پایان نامه ارشد درمورد مواد غذایی، قدرت ساختاری، صنایع غذایی

دانلود پایان نامه ارشد

ن کرنش (Strain) جسم، خصوصیات آن توصیف می گردد (22). داده های رئولوژیک برای محاسبات هر فرآیندی که با جریان سروکار دارد مورد استفاده می باشد; مثل اندازه پمپ، استخراج، فیلتراسیون، خالص سازی، اکسترودرها و غیره همچنین نقش مهمی در آنالیزهای شرایط فرآیند مواد غذایی مثل پاستوریزاسیون، تبخیر و فرآیندهای آسپتیک دارد (22). آگاهی در مورد خصوصیات رئولوژیک امولسیون ها به دلایل زیادی برای متخصصین مواد غذایی اهمیت دارد: 1) بسیاری از خواص حسی امولسیون ها به ویژگی های رئولوژیک (حالت خامه ای، قابلیت جریان یافتن، قابلیت ریزش، قابلیت گسترش پذیری و غیره) آنها مرتبط می باشد. 2) طول ماندگاری بسیاری از مواد غذایی امولسیونی به ویژگی های رئولوژیک فازهای تشکیل دهنده امولسیون بستگی دارد (برای مثال Creaming قطرات روغن بر ویسکوزیته فاز پیوسته تاثیر دارد) (27). مطالعات رئولوژیکی یک دیدگاه پایه ای در مورد سازمان دهی ساختاری و میانکنش های بین اجزای تشکیل دهنده امولسیون ها فراهم می کنند ( اندازه گیری ویسکوزیته در مقابل نرخ برش اطلاعاتی در مورد قدرت میانکنش های کلوئیدی بین قطرات فراهم می کند). امولسیون های غذایی از لحاظ ساختاری و اجزای شیمیایی مواد پیچیده ای هستند بنابراین محدوده ی وسیع و متفاوت از رفتار رئولوژیک شامل مایعات با ویسکوزیته کم (شیر و نوشیدنی های میوه ای تا جامعات نسبتا سخت، مارگارین های منجمد و کره) مشاهده می شود (2, 33, 85-86).
آزمون های رئولوژیک برای مواد سیال
ابزار متداول که قادر به اندازه گیری خواص رئولوژیک مواد غذایی مایع و نیمه جامد می باشد به دو دسته کلی تقسیم می شود: انواع لوله ای و چرخشی. ابزارهای چرخشی می توانند خصوصیات پایا (Steady flow) و نا پایا (Unsteady (flow را تعیین کنند. از روش های متداول در صنایع غذایی استفاده از ژئومتری استوانه های متحدالمرکز (Concentric cylinder) برای محلول های رقیق و مخروط و صفحه (Cone and plate) برای مواد غلیظ تر است (33, 87).
آزمون ها پایا
در این آزمون نمونه مورد نظر در فضای بین دو عنصر متحرک مانند استوانه و یا مخروط و صفحه قرار می گیرد. این اجزاء به یک وسیله اندازه گیری که سرعت چرخش با استفاده از آن قابل کنترل است، متصل می شود، متصل می شود. استوانه داخلی یا خارجی در ژئومتری های ذکر شده با سرعت تحت کنترل با قابلیت چرخش در سرعت های مختلف به چرخش در می آیند. بر اساس نرخ چرخش، نرخ برش اعمال شده به سیال از طرف جسم متحرک قابل محاسبه است. همچنین گشتاور چرخش یا در واقع کارآیی یک نیرو برای به گردش درآوردن جسم در حال چرخش محاسبه می گردد که با داشتن آن می توان تنش برشی را محاسبه نمود (86).
مدل کردن رابطه گرانروی و نرخ برش
در این بخش موضوع مورد مطالعه خصوصیات جریانی بوده و در این راه ساده ترین مدل ارائه شده مدل ویسکوزیته نیوتنی است که توصیف کننده رفتار سیالاتی مثل آب می باشد.
τ =μγ ̇ (6)
τ تنش برشی ( pa)- γ ̇ نرخ برشی (یک بر ثانیه) و μ ویسکوزیته دینامیک (pa.s) (22).
در این راه مدل پاورلا جهت توصیف رفتار سیالاتی که ویسکوزیته آنها به مقدار نرخ برش وابسته است ارائه گردید.
τ=mγ ̇n (7)
n: اندیس جریان m: ضریب غلظت یا قوام (pa.sn) (22).
برای این دسته از سیالات ویسکوزیته ظاهری مطابق رابطه ی زیر تعریف می گردد.
(8) ηa= m(γ^(n-1) ) ̇
ملاحظه می شود که با توجه به مقدار اندیس جریان (0-∞) مقدار ویسکوزیته با افزایش نرخ برش می تواند کاهش یابد (سیال شبه پلاستیک) یا افزایش (دایلاتانت) یابد. مشاهده می شود که برای سیالات تا حد معینی از تنش برشی جریان نمی یابند و رفتاری شبیه جامدات دارند ولی پس از این تنش حد شبیه مایعات جریان می یابند (سیالات پلاستیک). که این دسته به دو بخش پلاستیک بینگهام و پلاستیک غیر بینگهام تقسیم می شود که مدل هرشل بالکی برای آنها ارائه شده است (2, 22, 33).
آزمون روبش کرنش (Strain sweep)
این آزمون در مقادیر فرکانس معین و پایین ( 1 یا 10 هرتز) با رسم منحنی G’ و G”تابعی از افزایش دامنه ی کرنش (یا تنش) انجام می شود. این آزمون کاربردهای زیادی در اندازه گیری خواص ویسکوالاستیک مواد غذایی دارد: 1) تعیین محدوده ی ویسکوالاستیک خطی (19).
انجام آزمون های ویسکوالاستیک شامل روبش زمان (Time sweep)، روبش فرکانس (Frequency sweep)، روبش دما (Temperature sweep)، زمانی ارزشمند و قابل تفسیر خواهد بود که در محدوه ی ویسکوالاستیک خطی انجام شود. زیرا اندازه گیری ها و محاسبات در ناحیه ی غیر خطی مشکل بوده و ممکن است انجام آزمون در ناحیه ی غیر خطی ارزیابی دقیقی از رفتار رئولوژیک را ارئه ندهد. بنابراین تعیین مقدار کرنش یا تنشی که پایین تر از آن، رفتار ماده خطی است سیار مهم خواهد بود. مقدار کرنشی که در آن نقطه منحنی G’ و G” شروع به طی روند نزولی می نماید، به عنوان حد نهایی محدوده ی خطی در نظر گرفته می شود (LVE γ یا Lγ) (20).
2) تعیین خصوصیات ساختاری مواد
با مقایسه LVE مواد مختلف می توان به خصوصیات ساختاری آنها پی برد. به عنوان مثال در آزمون روبش کرنش ژل های قوی تر بیشتر از ژل های ضعیف تر در ناحیه خطی می مانند یعنی در مورد ژل های قوی در دامنه ی کرنش بالاتر تغییرات مدول آنها خطی است در واقع حد نهایی محدوده ی خطی برای محلول های رقیق کمتر از محلول های نیمه رقیق و آن هم کمتر از ژل هاست. برای محلول های کلوئیدی این حد تا 01/0=γ است، در حالی که برای محلول های نیمه رقیق در حدود 1 %= γ می باشد. همچنین در ناحیه ی LVE به وسیله مقایسه مقادیر G’ و’ G’ می توان به خصوصیت ساختاری مواد پی برد. به عنوان مثال اگر ‘G’ G’ باشد، نشان دهنده ی خصوصیت ژلی خواهد بود( خصوصیت جامد) و اگر G” G’خصوصیت مایع مشخص می گردد (2, 20).
3) قدرت ساختاری
از نمودار روبش کرنش می توان پارامترهای yτ (تنش حد) را بدست آورد که بیانگر مقاومت به نیروی مکانیکی و همچنین معیاری از قدرت ساختار است. مقدار این پارامتر برابربا حد نهایی محدوده ی LVE، برحسب تنش برشی می باشد. هم چنین از روی مقدار G’ در محدوده ی LVE می توان قدرت ساختاری نمونه مورد بررسی را تعیین کرد. در مقایسه قدرت ساختار علاوه بر مقدار G’ باید به نسبت بین G’ و G” نیز توجه شود (22).
علاوه بر آن می توان به صورت کمی میزان و قدرت بین واحد های رئولوژیکی را در امولسیون ها از طریق EC (Cohesive energy) محاسبه کرد (2).
(9)
G’LVE قدرت ساختار در ناحیه ی LVE
LVEγ مقدار کرنش که باعث تغییرات قابل برگشت در ساختار می شود (2).
4) تعیین ویژگی های تکنولوژیکی ( مثل پخش پذیری و قاشق برداری) مواد غذایی
از روی شیب نمودار G’ و G” بعد از اینکه از محدوده ی LVE انحراف می یابند، می توان به ویژگی های تکنولوژیکی مواد پی برد. به عنوان مثال وقتی نمودار G’ و G”بعد از حد نهایی محدوده ی خطی به طور ناگهانی افت پیدا کند و مقادیر G’ به سرعت کاهش پیدا کند ماده رفتار ترد (Brittle) از خود نشان می دهد. یعنی به آسانی بریده نمی شود و به صورت هموژن پخش می شود. اما هنگامی که نمودارهای G’ و G” به طور ثابت و ملایم افت کنند، تغییر شکل و پخش پذیری تضمین می شود. در این صورت ماده می تواند آسانتر به قطعات کوچکتر تقسیم شود و بنابراین قابلیت قاشق برداری بهتری خواهد داشت (22).
آزمون روبش فرکانس
آزمون روبش فرکانس رایج ترین آزمون نوسانی است که در آن دامنه ی نوسان تنش یا کرنش ورودی ثابت نگه داشته می شود، در حال که فرکانس افزایش داده می شود. منحنی ها بر حسب فرکانس (با واحد هرتز) یا فرکانس زاویه ای (با واحد رادیان بر ثانیه) رسم می شوند. این نمودار معمولا با عنوان ” طیف مکانیکی (Mechanical spectra) شناخته می شود. الگوهای متداول نمودارهای G’ و G”بدست آمده از آزمایشات روبش فرکانس را می توان به 3 دسته تقسیم بندی کرد (22).
1-در یک محلول رقیق از ماکرومولکول ها در تمامی فرکانس ها، مدول افت از مدول ذخیره بالاتر است. اگرچه با افزایش فرکانس، G’ و G” به هم نزدیک تر می شوند. بنابراین در محلول های رقیق توابع ویسکوالاستیک به شدت وابسته به فرکانس هستند و با افزایش فرکانس مقادیر آنها افزایش می یابد.
2-با افزایش غلظت، بر هم کنش بین مولکول ها شدیدتر می شود که در این صورت یک شبکه در هم تنیده یا محلول نیمه رقیق نامیده می شوند. در یک شبکه در هم تنیده در اواسط محدوده ی فرکانس منحنی G’ و G” یکدیگر را قطع می کنند (G’ = ( G’. نقطه ی تقاطع متمایز کننده خصوصیات می باشد. یعنی ماده در فرکانس های زیر تقطه ی تقاطع شبه مایع است (G” G’) اما در فرکانس های بالاتر از نقطه ی تقاطع شبه جامد می باشد (G’ G”). بنابراین فرکانس در نقطه ی تقاطع به فرکانس رهایش (Frequency relaxation) اشاره دارد.
3- هنگام تشکیل ژل G’ بر G”غلبه می یابد و هر دو نسبتا مستقل از فرکانس می شوند که اگر اتصالات عرضی به مقدار کافی بین مولکول های ایجاد شود و یک شبکه سه بعدی تشکیل دهد مدول ها بطور کامل مستقل از فرکانس خواهند شد. می توان درجه ی وابستگی مدول ها به فرکانس را به وسیله ی مدل پاورلا نشان داد (2, 88).
(10) G’=aω^b
G’ مدول ذخیره، ω فرکانس نوسان و a ) قدرت ساختار) ثابت می باشد. ثابت b شیب نمودار لگاریتمی G’ در برابر فرکانس است. بنابراین اگر b نزدیک صفر باشد نشان دهنده ی این است که G’ با افزایش فرکانس تغییر نمی کند. اگر b تقریبا برابر یک باشد سیستم به صورت یک ژل ویسکوز عمل می کند. مقدار b کم مشخصه ی ژل های الاستیک است. به طور کلی b نشان دهنده ی نوع ساختار ژل می باشد و ضریبa معیاری از قدرت ساختار بوده و می تواند جهت مقایسه ی ژل های مختلف بکار رود.
به طور کلی فاکتورهای زیر بر رئولوژی امولسیون ها تاثیر گذارند:
1-جزء حجمی : با افزایش میزان جزء حجمی امولسیون گرانروی فاز پیوسته افزایش می یابد اما با افزایش هر چه بیشتر جزء حجمی قطرات به صورت کاملا فشرده در کنار هم قرار می گیرند و امولسیون ویژگی شبه ژل نشان می دهد.
2- رئولوژی فازهای تشکیل دهنده ی امولسیون : ویسکوزیته امولسیون ها بطور مستقیم تحت تاثیر ویسکوزیته ی فاز پیوسته قرار می گیرد. حضور ترکیبات سفت کننده (Thickening agent) در فاز پیوسته امولسیون های روغن در آب و حضور شبکه های کریستال چربی در فاز روغنی امولسیون های آب در روغن به طور گسترده بر ویژگی های کلی امولسیون تاثیر می گذارد.
3-میانکنش های کلوئیدی، 4- بار ذرات و 5- توزیع اندازه ذرات (1).تکنیک های تفرق نور به عنوان روشی برای اندازه گیری ذرات ریز اطلاعات زیادی در مورد سیستم ذرات و مولکول ها فراهم می کند. سازوکار اندازه گیری بدین صورت است اگر اشعه نوری بر نمونه تابیده شود، در همه جهات پراکنده خواهد شد. شدت نور پراکنش شده و زاویه تفرق به وسیله محاسبات پیچیده و تئوری های خاصی (فرانهوفر) قابل اندازه گیری است و به اندازه ذرات بستگی دارد. از آنجا که اشعه نور بر تعداد زیاد ذرات در عین واحد تابیده می شود، دستگاه توزیعی از اندازه ذرات را می دهد که به آن (PSD) گفته می شود. و تعداد دقیق ذرات را مشخص نمی کند.
2-8- جمع بندی
در بسیاری از سامانه های غذایی پروتئین ها و پلی ساکارید ها به صورت توام وجود دارند و میان کنش این دو دسته بیو پلیمر در مواد غذایی یکی از مهمترین عوامل تاثیر گذار بر خصوصیاتی مثل پایداری ساختار، خواص ویسکوالاستیک، بافت و احساس دهانی به شمار می رود. امروزه مشخص شده است که بسیاری از خصوصیات عملکردی پروتئین ها مثل جذب آب، ویژگی های ساختاری و خصوصیات سطحی را می توان توسط پلی ساکاریدها به طور کلی بهبود بخشید. میانکنش بین پروتئین و پلی ساکارید ها متاثر از عوامل درونی سیستم (pH ، قدرت یونی، نسبت پروتئین به پلی ساکارید و موارد دیگر) و نیز عوامل فرایند ( حرارت، زمان، فشار، نرخ برش و غیره ) می باشد. به طور کلی کمپلکس های پروتئین و پلی

پایان نامه
Previous Entries دانلود پایان نامه ارشد درمورد غرب ایران، مواد غذایی، مواد معدنی Next Entries دانلود پایان نامه ارشد درمورد شاخص پایداری، منابع طبیعی، تاکسونومی