מהומגניזציה גבוהה של-גזירה לטחנת קולואידים: מאפיינים רהולוגיים של גזירה מתחלפת של PGPR ו-DMG במערכות רוטב לסלט-ב--שמן (W/O)

תחליב מי פאזה פנימית גבוהה-ב-שמן (W/O), עם שברי נפח פאזה מפוזרים φₒ הגדולים מ-0.74 או שווה ל-0.74, מהווים את הבסיס המבני של רטבים לסלט, חלופות מיונז וממרחים דלי-שומן. עם זאת, ההכנה התעשייתית שלהם מתמודדת עם דילמת עיבוד בסיסית: כיצד ההבדלים המהותיים בהזנת אנרגיה בין-הומוגניזציה גזירה גבוהה וטחינה קולואידית-שתי טכנולוגיות האמולסיפיקציה הבולטות-תואמות את קינטיקה של ספיחת ממשק פנים והתנהגות בניית רשת-של יציבות מתחלבים וקובעות ישירות את יציבות האמולסיציה. מאמר זה מנתח באופן שיטתי את מאפייני התנהגות הממשק ותגובת הגזירה- של פוליגליצרול פוליריצינולאט (PGPR) ומונוגליצרידים מזוקקים (DMG) במערכות כאלה מנקודת מבט מאוחדת של ריאולוגיית גזירה מתחלבת. PGPR, עם הזנבות ההידרופוביים של חומצה ריצינולאית מסועפת וקבוצות ראש פוליגליצרול גמישות, מגיעה במהירות לשיווי משקל ספיחה בממשק המים-שמן ויוצרות סרט ממשק עם מודולוס ויסקו אלסטי גבוה, אך מפגין תלות חלשה בהיסטוריית הגזירה. DMG, לעומת זאת, בונה שלד של רשת גבישי שומן עם תכונות התאוששות טיקסוטרופיות באמצעות גרעין באתרו ומילוי מרחבי של גבישי שומן בממשק ובשלב הרציף, אך הקינטיקה הממשקית שלו איטית ותלויה מאוד בהיסטוריית הגזירה המשולבת-. הסינרגיה של שני מתחלבים אלה אינה רק זיווג ערך HLB משלים, אלא היווצרות של מבנה ייצוב כפול -"PGPR interfacial film (מעטפת אלסטית) + DMG קריסטל רשת (שלד פלסטיק)"-בתוך שדה זרימת הגזירה. הראשון מעניק לטיפות יכולת אנטי-התלכדות, בעוד שהאחרון מקנה יכולת אנטי-שקיעה והתאוששות טיקסוטרופית למערכת התפזורת. מאמר זה בונה עוד דיאגרמת פאזת גזירה מתחלבת תוך שימוש בצפיפות אנרגיה (Eᵥ) ואנרגיית גזירה ספציפית (SBE) כפרמטרים כפולים, וחושף את הגבולות הרלוונטיים והקשרים המשלימים בין הומוגניזציה גבוהה של גזירה (Eᵥ גבוהה, זמן שהייה קצר) וטחינה קולואידית (בינוני זרימה מתונה של Eᵥ4, זמן זרימה זה{23}, זרימה ארוכה מערכת, ובכך מספקת בסיס תיאורטי לבחירת ציוד, תכנון תהליכים ואופטימיזציה של ניסוחים בייצור תעשייתי של רטבים לסלט בשלבים פנימיים גבוהים.

תחליב שלב פנימי גבוה (HIPEs) מתייחסים בדרך כלל למערכות אמולסיה שבהן חלקיק נפח הפאזה המפוזר (φ) עולה על 0.74-מהגבול התיאורטי לאריזה מקרית אקראית של כדורים קשיחים אחידים. מעבר לחלק הנפח הזה, טיפות הפאזה המפוזרות אינן עוד יחידות כדוריות מופרדות זו מזו, אלא נדחסות ומעוותות למורפולוגיות פוליהדרליות, כאשר טיפות סמוכות מופרדות רק על ידי סרט דק במיוחד של השלב הרציף. הגיאומטריה המיקרו-מבנית הייחודית הזו מעניקה חבילה של מאפיינים ריאולוגיים-לא-ניוטוניים, מתח תפוקה, התנהגות-דילול גזירה ותגובה כמו מוצק ויסקו אלסטי-מה שהופך את HIPEs לתבניות מבניות אידיאליות עבור מוצרי מזון למחצה-כגון מוצרי מזון מוצקים, דל שומן, רטבים מוצקים.

בתוך המשפחה הרחבה יותר של HIPEs, מים-ב-שמן (W/O) תחליב שלב פנימי גבוה תופסים מיקום ייחודי. בניגוד ל-O/W HIPEs הנפוצים יותר, תחליב W/O משתמש במים כשלב המפוזר ושמן כשלב הרציף. בתעשיית המזון, התצורה המבנית של "מים-ב-שמן" תואמת היטב את הדרישות החושיות של רטבים וממרחים לסלט: שלב השמן המתמשך מספק תחושת פה עשירה, מלאה- ושחרור טעם מתמשך, בעוד טיפות המים המפוזרות תורמות לנפח מרענן ונפח מרענן{7} ניסוחים מופחתים-בשומן. עם זאת, ההכנה של תחליב שלב פנימי גבוה של W/O היא מאתגרת הרבה יותר מאשר עמיתיהם O/W. קושי זה נובע משני גורמים עיקריים: תחליב W/O הן מערכות לא יציבות תרמודינמיות מטבען, ושבריר הנפח הגבוה של טיפות מימיות דוחס מרחקים בין{11}}טיפות לרמות תת-{12}}מיקרון, מה שמגדיל באופן דרמטי את הכוח המניע להתלכדות. יתר על כן, חומרים מתחלבים W/O בדרגת מזון- אינם מוגבלים רק במגוון, אלא הם בעיקר פעילי שטח-מולקולות קטנות עם חוזק סרט ממשק צנוע, מה שמקשה להשיג יציבות לטווח ארוך בתנאי פאזה פנימית גבוהה.

על רקע זה, שני חומרים מתחלבים בדרגת מזון-לא-יוניים-פוליגליצרול פוליריצינולאט (PGPR) ומונוגליצרידים מזוקקים (DMG)-הופיעו כשילוב אידיאלי לבניית תחליבים יציבים של שלב פנימי גבוה, בשל ההתנהגות המשלימה האינטרפאציאלית שלהם. PGPR הוא אחד מתחלבי ה-W/O החשובים ביותר בתעשיית המזון, המסונתז באמצעות אסטריפיקציה של גליצרול מפולמר עם חומצה ריצינולאית מעובה. יש לו זנבות הידרופוביים מסועפים מאוד ותפוצה רחבה של קבוצות ראש הידרופיליות. מחקרים הוכיחו ש-PGPR מגיע במהירות לשיווי משקל ספיחה בממשק המים-שמן, כאשר מבנה השרשרת המסועף שלו- מעניק לסרט הממשק מודולוס ויסקו-אלסטי גבוה המסוגל להתנגד ביעילות לדפורמציה של סרט הממשק הנגרמת על ידי התאחדות אמולסיה. בריכוז PGPR של 4% ושברי נפח שמן של 0.7-0.8, תחליב ה-W/O המתקבל מפגין התנהגות ריאולוגית דומיננטית-וגמישה, עם אחוזי התאוששות תיקסטרופיים של 131.26% ו-114.56%, בהתאמה.

DMG מייצג מנגנון ייצוב שונה לחלוטין. כמונוגליצריד מזוקק מולקולרית עם תכולת מונואסטר גדולה או שווה ל-90%, ל-DMG יש ערך HLB של כ-3.9-5.3 והוא בעל פעילות ממשק מתונה בממשק המים-שמן. עם זאת, יכולת הליבה שלו לייצוב תחליב W/O נובעת מהתנהגות-בניית הרשת של גבישי שומן בממשק ובשלב הרציף. במהלך הקירור, מולקולות DMG עוברות גרעין והתגבשות במקום בממשק המים-שמן ובתוך השלב הרציף, ויוצרות מבנה מרחבי שבו ייצוב Pickering וייצוב הרשת מתקיימים במקביל בסינרגיה. רשת גבישים זו לא רק מונעת התלכדות טיפות דרך מחסומים פיזיים אלא גם מעניקה למערכת לחץ תפוקה משמעותי והתאוששות טיקסוטרופית.

מחקרים קודמים הוכיחו במפורש שתערובת PGPR + DMG מניבה יציבות אמולסיה מקסימלית במערכות מעורבות של שמן קוקוס-שמן חמניות, עם תחליב W/O יציבות שנוצרות בריכוז כולל של מתחלב של 3%. במערכות מתחלב מעורבות DAG-PGPR, ההשפעה הסינרגטית בין התגבשות הממשקית לבין פעילות פני השטח הגבוהה של PGPR מביאה לאמולסיות עם הפצת טיפות אחידה ויציבות ההפשרה- מעולה. עם זאת, מחקרים אלו התמקדו במידה רבה בפרמטרים של ניסוח סטטי, והבנה שיטתית של האופן שבו היסטוריית גזירה של עיבוד-כלומר, כיצד מאפייני שדה הזרימה שנוצרים על ידי ציוד אמולסיפיקציה שונים משפיעים על קינטיקה של ספיחה, התנהגות התגבשות והשפעות סינרגטיות של שני המתחלבים-עדיין חסרים.

מאמר זה שואף, מנקודת מבט מאוחדת של ריאולוגיה גזירה, לבנות שרשרת סיבתית שלמה: ציוד אמולסיפיקציה ← שדה זרימת גזירה ← התנהגות ממשק פנים ← ראוולוגיה בתפזורת ← יציבות המוצר. התזה המרכזית היא שהסינרגיה בין PGPR ל-DMG אינה פונקציית ניסוח סטטית, אלא פונקציית תגובה דינמית של גזירה-; הבחירה בין הומוגגניזציה גבוהה- לטחינה קולואידית היא, בעצם, ההתאמה והשילוב של "חלונות הגזירה" המתאימים של שני המתחלבים.

1 חומרים

PGPR (HLB ≈ 0.4–4.0, Guangzhou Zhonghai Chemical); DMG (תכולת מונואסטר גדולה או שווה ל-90%, HLB ≈ 3.9–5.3, אותו ספק); שמן חמניות (דרגת מזון); מים דה-יונים; מלח, סוכרוז, מסטיק קסנטן (דרגת מזון).

2 מערכת רוטב לסלט ללא דגם

שלב השמן: שמן חמניות עם מתחלב PGPR/DMG מעורב (ריכוז כולל 1%-5%, סדרת יחס PGPR:DMG מ-0:10 עד 10:0), מומס תוך ערבוב ב-70 מעלות. פאזה מימית: מים מופחתים + מלח 1.5% + סוכרוז 3% + קסנטן גאם 0.1%, מומס תוך ערבוב ב-60 מעלות. יחסי מסת מים-ל-שמן: 70:30 (φₒ=0.7) ו-60:40 (φₒ=0.6), ויוצרות שתי סדרות.

3 ציוד אמולסיפיקציה ועיבוד

הומוגנית-גבוהה (HSH) השתמשה בהומוגנית דיגיטלית-מפיצה במהירות גבוהה (FJ200-SH, Shanghai Huxi), עם פרמטרי עיבוד של 8,000-18,000 סל"ד ומשך זמן של 1-5 דקות. כרסום קולואידים (CM) השתמש בטחנת קולואידים חוזרת בקנה מידה-מעבדתי (JMS-50D, Langfang General Machinery), עם מרווח סטטור-רוטור של 100-500 מיקרומטר, מהירות רוטור של 3,000-6,000 סל"ד ו-1-5 מעברי מחזור. לאחר התחליב, כל האמולסיות צוננו במהירות ל-25 מעלות באמבט מי קרח.

4 שיטות אפיון

• מורפולוגיה של טיפות:מיקרוסקופיה אופטית (BX53, אולימפוס) בהגדלה של ×400; התפלגות גודל טיפות (d₃,₂) נקבעת באמצעות תוכנת ניתוח תמונה ImageJ.
• אפיון ריאולוגי:ריאומטר סיבובי (DHR-2, TA Instruments), גיאומטריית לוח מקבילית של 40 מ"מ (פער של 1 מ"מ), 25 מעלות. גזירה קבועה-: 0.01–100 שניות⁻¹; סוויפ משרעת: 0.01%-100% מתח ב-1 הרץ; סוויפ תדר: 0.1-100 ראד/שנייה ב-0.1% מתח (בתוך LVR); thixotropy: מחזור קצב גזירה תלת-שלבי של 10⁻³→100→10⁻³ s⁻¹.
• ריאולוגיה הרחבת פנים פנים:ריאומטריה מבוססת ירידה-תליונית (OCA 25, DataPhysics), תדר תנודה 5-45 mHz, משרעת 2%, טמפרטורה 25 מעלות.
• ניתוח התגבשות שומן DSC:קלורימטריית סריקה דיפרנציאלית (DSC 214 Polyma, Netsch), קצב חימום/קירור 5 מעלות/דקה.
• יציבות אחסון:אחסון ב-25 מעלות/4 מעלות למשך 30 יום עם התבוננות ויזואלית של הפרדת פאזות והתלכדות.

1 התנהגות ממשק מובדלת של PGPR ו-DMG בממשק ה-W/O

מדידות ריאולוגיה של הרחבת פנים חשפו את ההבדלים המהותיים בין PGPR ל-DMG בממשק המים-שמן. PGPR מגיע במהירות לשיווי משקל ספיחה אפילו בריכוזים נמוכים מאוד (0.1%), כאשר מודול הרחבת הממשק E' שלו מפגין תלות בתדרים חלשה בטווח התדרים של 5-45 mHz, מה שמעיד על אופי אלסטי כמו מוצק של סרט הממשק. ממצא זה עולה בקנה אחד עם הספרות: הזנבות ההידרופוביים של חומצה ריצינולאית מסועפת של PGPR מעניקים מודולוס ויסקו אלסטי גבוה לסרט הממשק, ומאפשר לו להתנגד ביעילות לדפורמציה של המשטח הנגרמת על ידי התלכדות אמולסיה. לאחר 15 מחזורי הרחבה של-דחיסה, המודולוס של סרט הממשק של PGPR הראה רק הנחתה קלה, מה שמאשר את יציבות הממשק המצוינת שלו{{10} לטווח ארוך.

DMG הפגין התנהגות ממשק שונה לחלוטין. בתנאי מדידה זהים, מודול ההתרחבות של סרט הממשק DMG היה נמוך משמעותית מזה של PGPR, עם תלות מובהקת בתדר-המודלוס עלה במהירות בתדרים גבוהים וירד בתדרים נמוכים-מה שמצביע על אופי הסרט הנשלט בצמיגות-. באופן קריטי יותר, כאשר הטמפרטורה ירדה מ-70 מעלות ל-25 מעלות, מודול הרחבת של סרט הממשק DMG עבר שלב-כמו עלייה, הקשורה קשר הדוק להתנהגות ההתגבשות הממשקית שלו באתר. ניתוח DSC אישש את ההשערה הזו: במהלך הקירור, DMG הציג שיא אקסותרמי מובהק ב-45-50 מעלות בקירוב, התואם לגרעין הטרוגני והתגבשות של מונוגליצרידים בממשק המים{11}}שמן.

שתי התנהגויות ממשק שונות אלו קובעות את דפוסי התגובה שלהן בתוך שדות גזירה. ספיחת הממשק של PGPR היא אתהליך מבוקר קינטית: מולקולות יכולות להשלים במהירות התאמות קונפורמציות עם ההגעה לממשק ולהשיג כיסוי שיווי משקל; כתוצאה מכך, התלות שלו בעוצמת הגזירה חלשה יחסית. התנהגות הממשק של DMG, לעומת זאת, היא אתהליך צימוד תרמודינמי-קינטי: מולקולות חייבות להשיג תחילה ריכוז משטח קריטי בממשק, ולאחר מכן קירור-מונע התגבשות באתרו; מבנה הממשק האולטימטיבי תלוי אפוא מאוד בנתיב היסטוריית הגזירה-.

2 השפעת סוג שדה זרימת גזירה על התפלגות גודל הטיפות

הומוגניזציה-גבוהה (HSH) וטחינה קולואידית (CM) מייצגים שני סוגים נפרדים ביסודו של שדות זרימת אמולסיפיקציה.

HSH שייך לקטגוריה שלמערבולות אינרציאלית-שלטו בשדות זרימה. תחת סיבוב המהירות-הגבוהה של הרוטור, הנוזל עובר תנודות טורבולנטיות אינטנסיביות, כאשר שבירת טיפות נשלטת בעיקר על ידי מתח אינרציאלי סוער (~ρ(εd)^(2/3)). מאפייני הליבה של שדה זרימה זה הם: צפיפות אנרגיה גבוהה במיוחד (10⁶-10⁸ W/m³), זמן שהייה קצר מאוד (מילישניות עד שניות), ושדה זרימה הנשלט על ידי גזירה ומערבולות סוערות.

טחנת קולואידים, לעומת זאת, שייכת לקטגוריה שלשדות זרימה מורכבים-של הרחבה. בתוך מרווח הרוטור הסטטור-, הנוזל עובר פעולה משולבת של זרימת הרחבה וגזירה אינטנסיבית, ומנגנון שבירת הטיפות מורכב הרבה יותר. בהשוואה ל-HSH, CM כולל צפיפות אנרגיה מתונה (10⁵–10⁷ W/m³) אך זמן שהייה ארוך יותר באופן משמעותי (שניות עד דקות), עם רכיב זרימה מרחיב משמעותי.

טבלה 1 השוואה של מאפייני שדה זרימה: הומוגנית-גבוהה לעומת קולואיד טחנה

תוצאות ניסוי הוכיחו כי בעת שימוש ב-PGPR בלבד כמתחלב, HSH ב-18,000 סל"ד למשך 3 דקות הניב התפלגות טיפות עם d₃,₂≈ 8-12 מיקרומטר, עם מורפולוגיה רגילה של טיפות ופיזור גודל צר. כאשר טיפול CM יושם בקלט אנרגיה דומה, גודל הטיפות הממוצע גדל ל-15-20 מיקרומטר, אך התפלגות הגודל הייתה רחבה יותר, והציגה אופי בי-מודאלי מובהק -שיא עיקרי ב-10-15 מיקרומטר ושיא משני ב-25-35 מיקרומטר.

הצגת DMG שינתה את התמונה הזו באופן יסודי. במערכת מעורבבת PGPR:DMG=7:3 (ריכוז כולל 3%), ההבדל בגודל הטיפות בין HSH ל-CM הצטמצם באופן משמעותי: d₃,₂≈ 10 מיקרומטר עבור HSH ו≈ 12 מיקרומטר עבור CM, והפחית את היחס מכ-1.2×(PR1 בלבד) לערך (PR1). חשוב מכך, יציבות האחסון (30 ימים, 25 מעלות) של האמולסיה המיוצרת CM- הייתה עדיפה באופן ניכר מזו של מוצר HSH-אינדקס חוסר היציבות של הראשון היה רק ​​כ-40% מהאחרון.

3 גזירה-מנגנון תגובה של מבנה הייצוב הכפול "PGPR Interfacial Film + DMG Crystal Network"

מדוע CM מפגין יתרון יחסי כל כך בולט במערכת המשולבת PGPR/DMG? התשובה טמונה בתגובות הנבדלות של שני המתחלבים להיסטוריית הגזירה, ובמאפיינים הייחודיים של שדה הזרימה של CM התואמים במדויק את "חלונות הגזירה" שלהם.

ספיחת הממשק של PGPR היא תהליך קינטי מהיר. בין אם במערבולת בקנה מידה של-אלפיות השנייה של HSH או בזרימת הגזירה-השניה- של CM, מולקולות PGPR יכולות להשלים במהירות ספיחה על משטחי הטיפות החדשים שנוצרו, וליצור סרט גמיש אלסטי. אוּלָם,יכולת הריפוי העצמית- של סרט הממשק של PGPR נגד נזק מכני מוגבלת. בתנאי המערבולת הקיצוניים של HSH, טיפות המתהוות עוברות מחזורי שבירה-התאחדות-מחודשת- חוזרים, כאשר סרט הממשק נקרע ונבנה ללא הרף, וכתוצאה מכך יעילות אמולסיפיקציה שולית פוחתת.

DMG, לעומת זאת, דורשת סביבה משולבת של "גזירה-שונה מהותית. התנאים המוקדמים ל-DMG להפעיל את הפונקציה המייצבת שלו בממשק ובשלב הרציף הם: (1) למולקולות חייב להיות מספיק זמן כדי להגיע לריכוז משטח קריטי על פני הטיפות; (2) טיפות חייבות לשמור על יציבות מורפולוגית תחת גזירה מתאימה כדי לספק תבניות גרעין להתגבשות משטחית; (3) קצב הקירור חייב להיות מתון כדי לאפשר צמיחת גבישים נאותה ללא צבירה מוגזמת.

מאפייני שדה הזרימה של-צפיפות אנרגיה גבוהה של HSH, זמן שהייה קצר במיוחד, מערבולות חזקה-סותרים כמעט את כל הדרישות של DMG.ב-HSH, אורך החיים של טיפות בודדות קצר במיוחד (מילישניות עד שניות), ולמולקולות DMG אין מספיק זמן להצטבר בממשק, שלא לדבר על גרעין ממשק וצמיחת גבישים. חום החיכוך המשמעותי שנוצר על ידי HSH מחייב עוד יותר פיצוי קירור חיצוני נוסף, הדוחס עוד יותר את חלון ההתגבשות של DMG.

מאפייני שדה הזרימה של CM-צפיפות אנרגיה מתונה, זמן שהייה ארוך יותר, רכיב זרימה מרחיבה משמעותית-עונים על כל הדרישות של DMG.בזרימת הפער של CM, טיפות עוברות עיוות הרחבה הדרגתי; הגידול בשטח הפנים ממשיך באופן סינכרוני עם דיפוזיה פני השטח של DMG, ומספק תנאים קינטיים אידיאליים להתגבשות משטחית. בזרימה רחבה, טיפות נשברות באמצעות מנגנון התארכות-בצורת משקולת-, ומניבות טיפות בת בעלות מורפולוגיה רגילה וגודל אחיד, מה שמקל על הבנייה האחידה הבאה של רשת הגבישים. חשוב מכך, זמן השהייה הארוך יותר של CM מאפשר ל-DMG הזדמנות מספקת להשלים גרעין גביש וצמיחה ראשונית בשלב הרציף, ויוצרים מבנה מרחבי שבו ייצוב Pickering וייצוב הרשת מתקיימים במקביל בסינרגיה.

אנו מסכמים את המנגנון הזה בתור"סרט ממשק PGPR (קליפה אלסטית) + רשת קריסטל DMG (שלד פלסטיק)" מודל ייצוב כפול. בדגם זה, PGPR מספקת את הרמה הראשונה של הגנה-מעניקה לכל טיפה סרט גמיש אלסטי המתנגד להתלכדות; DMG מספקת את הרמה השנייה של הגנה-בונה שלד פלסטיק של רשתות גבישים בין טיפות, ומעניקה למערכת יכולת אנטי-שקיעה וביצועי התאוששות תיקסטרופיים. קיומו של מבנה כפול זה קיבל תמיכה עקיפה מהספרות: מחקרים על מערכות מתחלב מעורבות DAG-PGPR הראו שהמשחק הסינרגטי בין התגבשות הממשקית ופעילות פני השטח הגבוהה של PGPR מביאה לאמולסיות עם הפצת טיפות אחידה ויציבות הפשרה מעולה בהקפאה-; ב-PGPR-המכיל תחליב W/O, שומן פנים גורם לטיפות לפעול כחומרי מילוי פעילים, ומחזקים את הקשיחות והקשיחות של המערכת.

4 בניית תרשים שלב גזירה מתחלב וקריטריונים לבחירת תהליך

בהתבסס על תוצאות ניסויים שיטתיות, בנינו דיאגרמת פאזת גזירה מתחלבת תוך שימוש בצפיפות אנרגיה (Eᵥ) ואנרגיית גזירה ספציפית (SBE) כפרמטרים כפולים, תוך התוויית הגבולות החלים והקשרים המשלימים בין HSH ו-CM במערכת זו.

טבלה 2 תרשים שלב גזירה מתחלב עבור PGPR/DMG Blended W/O תחליב שלב פנימי גבוה

חלון Iמתאים לרטבים לסלט הדורשים יכולת זרימה גבוהה וביצועי אקסטרוזיה מצוינים. כאן, PGPR הוא המתחלב הדומיננטי (גדול או שווה ל-80%), כאשר כמות קטנה של DMG מספקת ייצוב עזר. צפיפות האנרגיה הגבוהה של HSH יכולה לחדד בצורה נאותה את הטיפות, בעוד שתכולת ה-DMG הנמוכה מבטיחה שההשפעות התרמיות של HSH לא משבשות את רשת הגבישים החלשה. לאמולסיה המתקבלת יש מתח תפוקה של כ-50-150 Pa והתאוששות תיקסטרופית של כ-80%-100%, מתאים למוצרים הניתנים ללחיצה בבקבוק.

חלון IIמייצג את האזור האופטימלי של השלמה בין HSH ו-CM. תפיסת הליבה של אסטרטגיה זו היא להשתמש ב-HSH לשבירה יעילה של טיפות ראשוניות, ואחריו CM להשגת חידוד מבני משני-כולל הומוגניזציה של גודל טיפות ובנייה כיוונית של רשת הגבישים DMG. ניסויים אישרו שתהליך טנדם של "אמולסיפיקציה קדם- של HSH (18,000 סל"ד, 1 דקה) + זיקוק מחזור חוזר של CM (3,000 סל"ד, 3 מעברים)" יכול להשיג בו זמנית גם עדינות טיפות (d₃,₂ ≈ 10-15 יממה) ויציבות {0-15 μm לטווח ארוך (3-3 ימים) מדד ערעור היציבות < 5%. תהליך זה מתאים לרטבים לסלט ומוצרי ממרח עם דרישות יציבות אחסון תובעניות.

חלון IIIהוא האזור שבו אפקט רשת הקריסטל DMG מתממש במלואו. זמן השהייה הארוך יותר ומאפייני הזרימה הארוכה של CM מספקים ל-DMG הזדמנות מספקת לבנות רשת קריסטל שלמה בממשק ובשלב הרציף. האמולסיה המתקבלת יכולה להשיג מתח תפוקה של 200-400 Pa, התאוששות תיקסטרופית העולה על 120%, ומאפייני -גוף פלסטיים- בולטים השומרים על צורה בתנאים סטטיים (רכסים ברורים לאחר גריפה) תוך הצגת התנגדות צמיגה מתונה במהלך התפשטות דינמית. חלון זה מתאים במיוחד לממרחים קפואים/מקררים וחלופות חמאה מבוססות-צמחים הדורשות יכולת אחיזה-תצורה גבוהה.

חלון IVמציין שפשוט הארכת זמן CM או הגדלת מהירות הרוטור לא יכולה לפצות על הליקויים המבניים הנגרמים ממינון לא מספיק של PGPR או תנאי התגבשות DMG לא נאותים.

5 ניתוח כמותי של התנהגות התאוששות תיקסוטרופית ושיפור סינרגיסטי של PGPR/DMG

התנהגות התאוששות תיקסוטרופית היא אינדיקטור מרכזי להערכת איכות השימוש של רטבים וממרחים לסלט-המוצר חייב להפגין יכולת זרימה טובה כאשר הוא נסחט מבקבוק או ממרח על לחם, אך חייב לשחזר במהירות את המבנה המוצק שלו-כמו המבנה המוצק שלו לאחר שחול או מריחה כדי למנוע התמוטטות והפרשת שמן.

תחליבים המכילים PGPR בלבד הראו התאוששות תיקסטרופית של כ-70%-85%, עם קצב התאוששות איטי (זמן אופייני ~120-200 שניות). תחליבים המכילים DMG בלבד לא יכלו ליצור לולאת היסטרזה תיקסטרופית מלאה עקב טיפות גסות והתלכדות חמורה (החלמה<50%). When the two were blended at a 7:3 ratio, the thixotropic recovery could reach 130%–140%-exceeding the theoretical upper limit of 100% and indicating that the recovered structure was stronger than the initial structure-with a substantially accelerated recovery rate (characteristic time ~20–40 s). This counterintuitive "super-complete recovery" phenomenon suggests that further structural reinforcement occurs during the recovery process: the DMG crystal network continues to evolve toward a more ordered structure under static conditions, while the PGPR interfacial film preserves droplet integrity throughout this evolution.

מנקודת המבט המאוחדת של ריאולוגיית גזירה מתחלבת, מאמר זה חושף את המנגנון הסינרגטי ואת מאפייני תגובת הגזירה- של PGPR ו-DMG במערכות רוטב לסלט בשלבים פנימיים גבוהים ללא חוץ, ומציע את ההדרכה הבאה להכנה תעשייתית:

עקרונות בחירת ציוד:מוצרים בעלי יכולת-זרימה גבוהה מיוצרים בצורה הטובה ביותר באמצעות עיבוד חד-שלבי- של HSH; מוצרי יציבות בינונית-עד-מומלצים לעיבוד טנדם HSH + CM; מוצרי אחסון-בצורה גבוהה מוכנים בצורה מיטבית באמצעות עיבוד CM-דומיננטי מרובה-מעברים.

עקרונות עיצוב ניסוח:יש להתאים פורמולציות ביחס PGPR גבוה לצפיפות האנרגיה הגבוהה של HSH; יש להתאים ניסוחים של יחס PGPR בינוני-עד-לנמוך לשדה זרימת הגזירה-של CM; על כל עלייה של 10% בשיעור DMG, מומלץ להאריך את זמן השהייה של CM בכ-20% או להגדיל את מחזור ה-CM במעבר אחד נוסף.

כיווני מחקר עתידיים עשויים לכלול: הרחבת מתודולוגיית דיאגרמת הגזירה שפותחה במחקר זה למערכות תחליב מזון W/O אחרות (למשל, מרגרינה, קצפת שאינה-חלבית); שימוש באתרו של פיזור זווית קטנה- וטכניקות רפלקמטריה של נויטרונים כדי להבהיר את קינטיקה של התגבשות ממשק פנים של DMG בתנאי קירור-גזירה; והשוואת תהליך טנדם HSH + CM עם טכנולוגיות מתפתחות כגון אמולסיציה מיקרופלואידית כדי לחקור את דיוק הבקרה האולטימטיבי שניתן להשיג בהכנת תחליב W/O שלב פנימי גבוה.

הפעולה הסינרגטית של PGPR ו-DMG במערכות רוטב לסלט בשלבים פנימיים גבוהים מייצגת מנגנון ייצוב דינמי,-תלוי-תלוי בגזירה, המבוסס על מנגנונים פיזיקליים שונים מהותית-צמיגות סרט הממשק מול בניית רשת גבישים. הבחירה בין הומוגניזציה גבוהה- לטחינה קולואידית היא, במהותה, ההתאמה של "חלונות הגזירה" המתאימים של שני המתחלבים: HSH תואם את הספיחת הממשק המהירה של PGPR, בעוד ש-CM תואם את התגבשות גרעיני הממשק ובניית הרשת של DMG. השימוש הטנדם בשני סוגי הציוד מהווה פתרון הנדסי המשלב יעילות עם איכות. "דיאגרמת שלב הגזירה מתחלבת" שנבנתה במחקר זה מספקת בסיס תיאורטי שיטתי והנחיה מעשית לבחירת ציוד, תכנון תהליכים ואופטימיזציה של ניסוח של תחליב שלב פנימי גבוה בתעשיית המזון.