Dall'omogeneizzazione ad alto taglio-al mulino colloidale: caratteristiche reologiche di emulsionamento del taglio di PGPR e DMG nei sistemi di condimento per insalata ad alta fase interna acqua-in-olio (A/O)

Le emulsioni ad alta fase interna acqua-in-olio (A/O), con frazioni di volume della fase dispersa φₒ maggiori o uguali a 0,74, costituiscono la base strutturale di condimenti per insalata, alternative alla maionese e creme spalmabili a basso-grasso. Tuttavia, la loro preparazione industriale si trova ad affrontare un dilemma di lavorazione fondamentale: il modo in cui le differenze intrinseche nell'apporto energetico tra l'omogeneizzazione ad alto taglio-e la macinazione colloidale-le due tecnologie di emulsionamento predominanti-corrispondono alla cinetica di adsorbimento interfacciale e al comportamento di costruzione della rete-degli emulsionanti determina direttamente la stabilità dell'emulsione e la qualità reologica. Questo articolo analizza sistematicamente il comportamento interfacciale differenziato e le caratteristiche di risposta al taglio-del poliglicerolo poliricinoleato (PGPR) e dei monogliceridi distillati (DMG) in tali sistemi da una prospettiva unificata della reologia di taglio emulsionante. PGPR, con le sue code idrofobiche di acido ricinoleico ramificato e gruppi di testa flessibili di poliglicerolo, raggiunge rapidamente l'equilibrio di adsorbimento all'interfaccia olio-acqua e forma una pellicola interfacciale con elevato modulo viscoelastico dilatativo, ma mostra una debole dipendenza dalla storia del taglio. DMG, al contrario, costruisce uno scheletro di rete di cristalli di grasso con proprietà di recupero tixotropico attraverso la nucleazione in situ e il riempimento spaziale di cristalli di grasso all'interfaccia e nella fase continua, ma la sua cinetica interfacciale è lenta e fortemente dipendente dalla storia di raffreddamento del taglio-accoppiato. La sinergia di questi due emulsionanti non è semplicemente un abbinamento complementare di valori HLB, ma piuttosto la formazione di una doppia struttura di stabilizzazione-"film interfacciale PGPR (guscio elastico) + rete cristallina DMG (scheletro plastico)"-all'interno del campo di flusso di taglio. Il primo conferisce alle goccioline capacità anti-coalescenza, mentre il secondo conferisce capacità anti-sedimentazione e recupero tissotropico al sistema sfuso. Questo documento costruisce inoltre un diagramma di fase del taglio emulsionante utilizzando la densità di energia (Eᵥ) e l'energia di taglio specifica (SBE) come parametri doppi, rivelando i confini applicabili e le relazioni complementari tra omogeneizzazione ad alto taglio- (Eᵥ elevato, tempo di residenza breve) e macinazione colloidale (Eᵥ moderato, tempo di residenza lungo, campo di flusso del composto di taglio estensionale-) in questo sistema, fornendo così una base teorica per la selezione delle apparecchiature, la progettazione del processo e la formulazione ottimizzazione nella produzione industriale di condimenti per insalate ad alta fase interna A/A.

Le emulsioni a fase interna elevata (HIPE) si riferiscono tipicamente a sistemi di emulsione in cui la frazione volumetrica della fase dispersa (φ) supera di 0,74- il limite teorico per l'impaccamento casuale e chiuso di sfere rigide uniformi. Oltre questa frazione di volume, le goccioline di fase disperse non sono più unità sferiche reciprocamente separate ma sono compresse e deformate in morfologie poliedriche, con goccioline adiacenti separate solo da una pellicola estremamente sottile della fase continua. Questa geometria microstrutturale unica conferisce una serie di caratteristiche reologiche non -newtoniani-stress di snervamento, taglio-comportamento di assottigliamento e risposta viscoelastica-simile al solido-rendendo gli HIPE modelli strutturali ideali per prodotti alimentari semi-solidi come maionese, condimenti per insalata e creme spalmabili a basso contenuto di grassi.

All'interno della famiglia più ampia degli HIPE, le emulsioni ad alta fase interna acqua-in-olio (W/O) occupano una posizione distintiva. A differenza dei più diffusi HIPE O/W, le emulsioni W/O utilizzano acqua come fase dispersa e olio come fase continua. Nell'industria alimentare, questa configurazione strutturale "acqua-in-olio" si allinea bene con le esigenze sensoriali dei condimenti per insalate e delle creme spalmabili: la fase continua dell'olio offre una sensazione in bocca ricca e piena-corposa e un rilascio prolungato del sapore, mentre le gocce d'acqua disperse contribuiscono con una sensazione tattile rinfrescante e una capacità di riempimento del volume-nelle formulazioni a ridotto-grasso. Tuttavia, la preparazione di emulsioni ad alta fase interna A/O è considerevolmente più impegnativa rispetto alle loro controparti O/A. Questa difficoltà deriva da due fattori principali: le emulsioni A/O sono sistemi intrinsecamente termodinamicamente instabili e la frazione ad alto volume di goccioline acquose comprime le distanze tra le goccioline a livelli inferiori a -micron, aumentando notevolmente la forza trainante della coalescenza. Inoltre, gli emulsionanti A/O di grado alimentare-non solo hanno una varietà limitata, ma sono prevalentemente tensioattivi-molecolari con una modesta resistenza della pellicola interfacciale, rendendo difficile il raggiungimento della stabilità a lungo-termine in condizioni di fase interna elevata.

In questo contesto, due emulsionanti non ionici-di grado alimentare-poliglicerolo poliricinoleato (PGPR) e monogliceridi distillati (DMG)-sono emersi come una combinazione ideale per costruire emulsioni stabili A/O ad alta fase interna, grazie al loro comportamento interfacciale e al posizionamento funzionale complementari. Il PGPR è uno degli emulsionanti A/O più importanti nell'industria alimentare, sintetizzato attraverso l'esterificazione del glicerolo polimerizzato con acido ricinoleico condensato. Possiede code idrofobe altamente ramificate e un'ampia distribuzione di gruppi di testa idrofili. Gli studi hanno dimostrato che il PGPR raggiunge rapidamente l'equilibrio di adsorbimento all'interfaccia olio-acqua, con la sua struttura a catena ramificata-che conferisce al film interfacciale un elevato modulo viscoelastico dilatativo interfacciale in grado di resistere efficacemente alla deformazione del film interfacciale causata dalla coalescenza dell'emulsione. Con una concentrazione di PGPR del 4% e frazioni di volume dell'olio di 0,7–0,8, le emulsioni A/O risultanti mostrano un comportamento reologico dominante al taglio-assottigliante ed elastico-con percentuali di recupero tissotropico rispettivamente del 131,26% e del 114,56%.

Il DMG rappresenta un meccanismo di stabilizzazione completamente diverso. Essendo un monogliceride distillato molecolarmente con un contenuto di monoestere maggiore o uguale al 90%, il DMG ha un valore HLB di circa 3,9–5,3 e possiede un'attività interfacciale moderata all'interfaccia olio-acqua. Tuttavia, la sua capacità principale di stabilizzare le emulsioni A/O deriva dal comportamento di costruzione della rete-dei cristalli di grasso all'interfaccia e nella fase continua. Durante il raffreddamento, le molecole DMG subiscono nucleazione e cristallizzazione in situ all'interfaccia olio-acqua e all'interno della fase continua, formando una struttura spaziale in cui la stabilizzazione di Pickering e la stabilizzazione della rete coesistono sinergicamente. Questa rete cristallina non solo impedisce la coalescenza delle goccioline attraverso barriere fisiche, ma conferisce anche un significativo stress di snervamento e un recupero tixotropico al sistema.

Ricerche precedenti hanno dimostrato esplicitamente che la miscela PGPR + DMG garantisce la massima stabilità dell'emulsione nei sistemi misti di olio di cocco-olio di girasole, con emulsioni A/O stabili formate a una concentrazione totale di emulsionante del 3%. Nei sistemi emulsionanti misti DAG-PGPR, l'interazione sinergica tra la cristallizzazione interfacciale e l'elevata attività superficiale del PGPR si traduce in emulsioni con distribuzione uniforme delle goccioline ed eccellente stabilità al congelamento{5}}scongelamento. Tuttavia, questi studi si sono concentrati in gran parte sui parametri di formulazione statici e manca una comprensione sistematica di come l'elaborazione della storia del taglio-vale a dire, come le caratteristiche del campo di flusso generate da diverse apparecchiature di emulsionamento influenzano la cinetica di adsorbimento, il comportamento di cristallizzazione e gli effetti sinergici dei due emulsionanti-.

Questo articolo mira, da una prospettiva unificata della reologia di taglio, a costruire una catena causale completa: apparecchiature di emulsionamento → campo di flusso di taglio → comportamento interfacciale → reologia di massa → stabilità del prodotto. La tesi centrale è che la sinergia tra PGPR e DMG non è una funzione di formulazione statica, ma piuttosto una funzione di risposta al taglio-dinamica; la scelta tra l'omogeneizzazione ad alto-taglio e la macinazione colloidale è, in sostanza, l'abbinamento e la combinazione delle rispettive "finestre di taglio" dei due emulsionanti.

1 Materiali

PGPR (HLB ≈ 0,4–4,0, Guangzhou Zhonghai Chemical); DMG (contenuto di monoestere maggiore o uguale al 90%, HLB ≈ 3,9–5,3, stesso fornitore); olio di semi di girasole (per uso alimentare); acqua deionizzata; sale, saccarosio, gomma xantana (per uso alimentare).

2 Sistema modello di condimento per insalata S/O

Fase oleosa: olio di girasole con emulsionante misto PGPR/DMG (concentrazione totale 1%–5%, serie di rapporti PGPR:DMG da 0:10 a 10:0), sciolto sotto agitazione a 70 gradi. Fase acquosa: acqua deionizzata + sale 1,5% + saccarosio 3% + gomma xantana 0,1%, sciolto sotto agitazione a 60 gradi. Rapporti di massa acqua-a-olio: 70:30 (φₒ=0.7) e 60:40 (φₒ=0.6), formando due serie.

3 Attrezzature e lavorazione per l'emulsione

L'omogeneizzazione ad alto-taglio (HSH) ha utilizzato un omogeneizzatore digitale a dispersione ad alta-velocità (FJ200-SH, Shanghai Huxi), con parametri di elaborazione di 8.000–18.000 giri/min e durate di 1–5 minuti. La fresatura colloidale (CM) utilizzava un mulino colloidale a ricircolo su scala di laboratorio-(JMS-50D, Langfang General Machinery), con distanza statore-rotore di 100–500 μm, velocità del rotore di 3.000–6.000 giri/min e 1–5 passaggi di ricircolo. Dopo l'emulsione, tutte le emulsioni furono rapidamente raffreddate a 25 gradi in un bagno di acqua ghiacciata.

4 Metodi di caratterizzazione

• Morfologia delle goccioline:Microscopia ottica (BX53, Olympus) con ingrandimento 400x; distribuzione delle dimensioni delle goccioline (d₃,₂) determinata utilizzando il software di analisi delle immagini ImageJ.
• Caratterizzazione reologica:Reometro rotazionale (DHR-2, TA Instruments), geometria a piastre parallele da 40 mm (spazio di 1 mm), 25 gradi . Taglio-allo stato stazionario: 0,01–100 s⁻¹; scansione di ampiezza: deformazione 0,01%–100% a 1 Hz; scansione di frequenza: 0,1–100 rad/s con deformazione dello 0,1% (entro LVR); tissotropia: ciclo di velocità di taglio in tre fasi di 10⁻³→100→10⁻³ s⁻¹.
• Reologia dilatativa interfacciale:Reometria dilatazionale interfacciale basata su goccia pendente- (OCA 25, DataPhysics), frequenza di oscillazione 5–45 mHz, ampiezza 2%, temperatura 25 gradi .
• Analisi della cristallizzazione del grasso DSC:Calorimetria a scansione differenziale (DSC 214 Polyma, Netzsch), velocità di riscaldamento/raffreddamento 5 gradi/min.
• Stabilità di archiviazione:Conservazione a 25 gradi/4 gradi per 30 giorni con osservazione visiva della separazione di fase e della coalescenza.

1 Comportamento interfacciale differenziato di PGPR e DMG all'interfaccia W/O

Le misurazioni della reologia dilatativa interfacciale hanno rivelato le differenze essenziali tra PGPR e DMG all'interfaccia olio-acqua. PGPR raggiunge rapidamente l'equilibrio di adsorbimento anche a concentrazioni molto basse (0,1%), con il suo modulo di dilatazione interfacciale E' che mostra una debole dipendenza dalla frequenza nell'intervallo di frequenza 5–45 mHz, indicando un carattere elastico solido-del film interfacciale. Questa scoperta è in forte accordo con la letteratura: le code idrofobiche di acido ricinoleico ramificato del PGPR conferiscono un elevato modulo viscoelastico dilatazionale al film interfacciale, consentendogli di resistere efficacemente alla deformazione interfacciale causata dalla coalescenza dell'emulsione. Dopo 15 cicli di compressione-espansione, il modulo del film interfacciale PGPR ha mostrato solo un'attenuazione minore, confermando la sua eccellente stabilità interfacciale a lungo-termine.

DMG ha mostrato un comportamento interfacciale completamente diverso. In condizioni di misurazione identiche, il modulo di dilatazione del film interfacciale DMG era significativamente inferiore a quello del PGPR, con una marcata dipendenza dalla frequenza-il modulo aumentava rapidamente alle alte frequenze e diminuiva alle basse frequenze-indicando un carattere della pellicola dominato dalla viscosità-. In modo più critico, quando la temperatura è stata abbassata da 70 gradi a 25 gradi, il modulo di dilatazione del film interfacciale DMG ha subito un aumento graduale-, strettamente legato al suo comportamento di cristallizzazione interfacciale in situ. L'analisi DSC ha confermato questa ipotesi: durante il raffreddamento, il DMG ha mostrato un picco esotermico distinto a circa 45–50 gradi, corrispondente alla nucleazione eterogenea e alla cristallizzazione dei monogliceridi all'interfaccia olio-acqua.

Questi due distinti comportamenti interfacciali determinano i rispettivi modelli di risposta all'interno dei campi di taglio. L'adsorbimento interfacciale di PGPR è aprocesso controllato cineticamente: le molecole possono completare rapidamente gli aggiustamenti conformazionali all'arrivo all'interfaccia e raggiungere la copertura dell'equilibrio; di conseguenza, la sua dipendenza dall'intensità del taglio è relativamente debole. Il comportamento interfacciale del DMG, al contrario, è aprocesso accoppiato termodinamico-cinetico: le molecole devono prima raggiungere una concentrazione superficiale critica all'interfaccia, seguita da una cristallizzazione in situ guidata dal raffreddamento-; la struttura interfacciale finale è quindi fortemente dipendente dal percorso storico del raffreddamento di taglio-.

2 Influenza del tipo di campo di flusso di taglio sulla distribuzione delle dimensioni delle goccioline

L'omogeneizzazione ad alto- taglio (HSH) e la macinazione di colloidi (CM) rappresentano due tipi fondamentalmente distinti di campi di flusso di emulsione.

HSH appartiene alla categoria dila turbolenza inerziale-dominava i campi di flusso. Sotto la rotazione ad alta-velocità del rotore, il fluido subisce intense fluttuazioni turbolente, con la rottura delle goccioline controllata principalmente dallo stress inerziale turbolento (~ρ(εd)^(2/3)). Le caratteristiche principali di questo campo di flusso sono: densità di energia estremamente elevata (10⁶–10⁸ W/m³), tempo di residenza molto breve (da millisecondi a secondi) e un campo di flusso dominato da vortici di taglio e turbolenti.

Un mulino colloidale, invece, appartiene alla categoria deicampi di flusso composti a taglio-estensionale. All'interno del gap dello statore-rotore, il fluido subisce l'azione combinata di intensi flussi estensionali e di taglio e il meccanismo di rottura delle goccioline è considerevolmente più complesso. Rispetto all’HSH, il CM presenta una densità energetica moderata (10⁵–10⁷ W/m³) ma un tempo di residenza sostanzialmente più lungo (da secondi a minuti), con una significativa componente di flusso estensionale.

Tabella 1 Confronto delle caratteristiche del campo di flusso: omogeneizzazione ad alto- taglio rispetto al mulino colloidale

I risultati sperimentali hanno dimostrato che quando si utilizza PGPR da solo come emulsionante, l'HSH a 18.000 giri al minuto per 3 minuti produce una distribuzione di goccioline con d₃,₂ ≈ 8–12 μm, con morfologia regolare delle goccioline e una distribuzione di dimensioni ristrette. Quando il trattamento CM è stato applicato con un input energetico comparabile, la dimensione media delle goccioline è aumentata a 15–20 μm, ma la distribuzione delle dimensioni era più ampia, mostrando un carattere bimodale distinto-un picco principale a 10–15 μm e un picco secondario a 25–35 μm.

L’introduzione della DMG ha cambiato radicalmente questo quadro. In un sistema miscelato PGPR:DMG=7:3 (concentrazione totale 3%), la differenza nella dimensione delle goccioline tra HSH e CM si è ridotta in modo significativo: d₃,₂ ≈ 10 μm per HSH e ≈ 12 μm per CM, riducendo il rapporto da circa 1,8× (solo PGPR) a circa 1,2×. Ancora più importante, la stabilità allo stoccaggio (30 giorni, 25 gradi) dell'emulsione prodotta da CM-era nettamente superiore a quella del prodotto HSH-l'indice di destabilizzazione del primo era solo circa il 40% del secondo.

3 Meccanismo di risposta- al taglio della struttura di stabilizzazione doppia "PGPR Interfacial Film + DMG Crystal Network"

Perché CM dimostra un vantaggio relativo così pronunciato nel sistema misto PGPR/DMG? La risposta sta nelle risposte differenziate dei due emulsionanti alla storia di taglio e nelle caratteristiche uniche del campo di flusso CM che corrispondono esattamente alle rispettive "finestre di taglio".

L'adsorbimento interfacciale di PGPR è un processo cinetico rapido. Sia nella turbolenza su scala-del millisecondo di HSH che nel flusso di taglio estensionale su-scala di secondo{3}}CM di CM, le molecole PGPR possono completare rapidamente l'adsorbimento sulle superfici delle goccioline appena generate, formando una pellicola interfacciale elastica. Tuttavia,la capacità di auto-riparazione della pellicola interfacciale PGPR contro i danni meccanici è limitata. Nelle condizioni di turbolenza estrema dell'HSH, le goccioline nascenti subiscono ripetuti cicli di rottura-coalescenza-ri-rottura, con la pellicola interfacciale che viene continuamente strappata e ricostruita, con conseguente diminuzione dell'efficienza dell'emulsificazione marginale.

DMG, al contrario, richiede un ambiente accoppiato di "raffreddamento a taglio-" fondamentalmente diverso. I prerequisiti affinché il DMG possa esercitare la sua funzione stabilizzante all'interfaccia e nella fase continua sono: (1) le molecole devono avere tempo sufficiente per raggiungere una concentrazione superficiale critica sulla superficie della gocciolina; (2) le goccioline devono mantenere la stabilità morfologica sotto taglio appropriato per fornire modelli di nucleazione per la cristallizzazione interfacciale; (3) la velocità di raffreddamento deve essere moderata per consentire un'adeguata crescita dei cristalli senza eccessiva aggregazione.

Le caratteristiche del campo di flusso di HSH-alta densità di energia, tempo di residenza estremamente breve, forte turbolenza-contraddicono praticamente tutti i requisiti di DMG.Nell'HSH, la durata delle singole goccioline è estremamente breve (da millisecondi a secondi) e le molecole DMG non hanno tempo sufficiente per accumularsi sull'interfaccia, per non parlare di completare la nucleazione interfacciale e la crescita dei cristalli. Il sostanziale calore d'attrito generato da HSH necessita inoltre di un'ulteriore compensazione del raffreddamento esterno, comprimendo ulteriormente la finestra di cristallizzazione del DMG.

Le caratteristiche del campo di flusso di CM-moderata densità di energia, tempo di residenza più lungo, significativa componente di flusso estensionale-soddisfano tutti i requisiti di DMG.Nel gap flow di CM, le goccioline subiscono una graduale deformazione estensionale; l'aumento dell'area superficiale procede in modo sincrono con la diffusione superficiale del DMG, fornendo condizioni cinetiche ideali per la cristallizzazione interfacciale. Sotto flusso estensionale, le goccioline si rompono tramite un meccanismo di allungamento-a forma di "manubrio", producendo goccioline figlie di morfologia regolare e dimensione uniforme, che facilita la successiva costruzione uniforme della rete cristallina. Ancora più importante, il tempo di residenza più lungo del CM consente al DMG ampie opportunità di completare la nucleazione dei cristalli e la crescita iniziale nella fase continua, formando una struttura spaziale in cui la stabilizzazione di Pickering e la stabilizzazione della rete coesistono sinergicamente.

Riassumiamo questo meccanismo comeModello a doppia stabilizzazione "pellicola interfacciale PGPR (guscio elastico) + rete di cristalli DMG (scheletro di plastica)".. In questo modello, PGPR fornisce il primo livello di protezione-dotando ciascuna goccia di una pellicola interfacciale elastica che resiste alla coalescenza; DMG fornisce il secondo livello di protezione-costruendo uno scheletro plastico di reti di cristalli tra le goccioline, conferendo al sistema capacità anti-sedimentativa e prestazioni di recupero tissotropico. L'esistenza di questa doppia struttura ha ricevuto supporto indiretto dalla letteratura: studi sui sistemi emulsionanti misti DAG-PGPR hanno dimostrato che l'interazione sinergica tra la cristallizzazione interfacciale e l'elevata attività superficiale del PGPR si traduce in emulsioni con distribuzione uniforme delle goccioline ed eccellente stabilità al congelamento-scongelamento; nelle emulsioni PGPR-contenenti A/O, il grasso interfacciale fa sì che le goccioline agiscano come riempitivi attivi, rafforzando la rigidità e la durezza del sistema.

4 Costruzione del diagramma di fase del taglio dell'emulsione e criteri di selezione del processo

Sulla base di risultati sperimentali sistematici, abbiamo costruito un diagramma di fase del taglio emulsionante utilizzando la densità di energia (Eᵥ) e l'energia di taglio specifica (SBE) come doppi parametri, delineando i confini applicabili e le relazioni complementari tra HSH e CM in questo sistema.

Tabella 2 Diagramma di fase del taglio dell'emulsione per emulsioni con fase interna elevata miscelate PGPR/DMG A/O

Finestra Iè adatto per condimenti per insalate che richiedono elevata fluidità ed eccellenti prestazioni di estrusione. Qui, PGPR è l'emulsionante dominante (maggiore o uguale all'80%), con una piccola quantità di DMG che fornisce la stabilizzazione ausiliaria. L'elevata densità energetica di HSH può raffinare adeguatamente le goccioline, mentre il basso contenuto di DMG garantisce che gli effetti termici di HSH non interrompano la debole rete cristallina. L'emulsione risultante ha un limite di snervamento di circa 50–150 Pa e un recupero tissotropico di circa l'80%–100%, appropriato per prodotti comprimibili in bottiglia.

Finestra IIrappresenta la regione ottimale di complementarità tra HSH e CM. Il concetto centrale di questa strategia è quello di utilizzare HSH per un'efficiente rottura primaria delle goccioline, seguito da CM per ottenere un perfezionamento strutturale secondario-compresa l'omogeneizzazione delle dimensioni delle goccioline e la costruzione direzionale della rete di cristalli DMG. Gli esperimenti hanno confermato che un processo tandem di "pre-emulsificazione HSH (18.000 giri/min, 1 min) + raffinazione con ricircolo CM (3.000 giri/min, 3 passaggi)" può raggiungere contemporaneamente sia la finezza delle goccioline (d₃,₂ ≈ 10–15 μm) che la stabilità di conservazione a lungo-termine (indice di destabilizzazione a 30 giorni < 5%). Questo processo è adatto per condimenti per insalate e prodotti spalmabili con esigenti requisiti di stabilità di conservazione.

Finestra IIIè la regione in cui l'effetto della rete cristallina DMG è pienamente realizzato. Il tempo di residenza più lungo e le caratteristiche del flusso estensionale di CM forniscono a DMG ampie opportunità di costruire una rete cristallina completa all'interfaccia e nella fase continua. L'emulsione risultante può raggiungere un carico di snervamento di 200–400 Pa, un recupero tissotropico superiore al 120% e pronunciate caratteristiche plastiche del corpo-mantenendo la forma in condizioni statiche (creste distinte dopo lo scavo) mentre mostra una moderata resistenza viscosa durante la diffusione dinamica. Questa finestra è particolarmente adatta per creme spalmabili congelate/refrigerate e alternative al burro a base vegetale-che richiedono un'elevata capacità di tenuta della forma-.

Finestra IVindica che il semplice prolungamento del tempo CM o l’aumento della velocità del rotore non possono compensare le carenze strutturali causate da un dosaggio insufficiente di PGPR o da condizioni inadeguate di cristallizzazione del DMG.

5 Analisi quantitativa del comportamento di recupero tissotropico e del potenziamento sinergico di PGPR/DMG

Il comportamento di recupero tissotropico è un indicatore fondamentale per valutare la qualità d'uso di condimenti per insalate e creme spalmabili-il prodotto deve mostrare una buona fluidità quando viene spremuto da una bottiglia o spalmato sul pane, ma deve recuperare rapidamente la sua struttura solida-dopo l'estrusione o la diffusione per prevenire il collasso e l'essudazione di olio.

Le emulsioni contenenti solo PGPR hanno mostrato un recupero tixotropico di circa il 70%–85%, con un tasso di recupero lento (tempo caratteristico ~120–200 s). Le emulsioni contenenti solo DMG non potrebbero formare un ciclo di isteresi tixotropico completo a causa delle goccioline grossolane e della forte coalescenza (recupero<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.

Dalla prospettiva unificata della reologia di taglio emulsionante, questo documento rivela il meccanismo sinergico e le caratteristiche di risposta al taglio-di PGPR e DMG in sistemi di condimento per insalata senza fase interna elevata, offrendo la seguente guida per la preparazione industriale:

Principi di selezione dell'attrezzatura:I prodotti ad alta-scorrevolezza vengono realizzati al meglio tramite l'elaborazione HSH-in un unico passaggio; per l'elaborazione tandem HSH + CM si consigliano prodotti a stabilità da media-a-alta; i prodotti con contenuto di forma elevata-sono preparati in modo ottimale utilizzando l'elaborazione multi-passo dominante CM.

Principi di progettazione della formulazione:Le formulazioni ad alto rapporto PGPR dovrebbero essere abbinate all'elevata densità energetica di HSH; le formulazioni con rapporto PGPR da medio-a-basso dovrebbero essere abbinate al campo di flusso di taglio estensionale-di CM; per ogni aumento del 10% della proporzione DMG, si raccomanda di estendere il tempo di permanenza del CM di circa il 20% o di aumentare il ricircolo del CM di un passaggio aggiuntivo.

Le direzioni future della ricerca potrebbero includere: l'estensione della metodologia del diagramma di fase di taglio sviluppata in questo studio ad altri sistemi di emulsione alimentare A/O (ad es. margarina, panna da montare non casearia); impiegando tecniche di scattering a piccolo{3}}angolo e di riflettometria neutronica in situ per chiarire la cinetica di cristallizzazione interfacciale del DMG in condizioni di raffreddamento-di taglio; e confrontando il processo tandem HSH + CM con tecnologie emergenti come l'emulsificazione microfluidica per esplorare la massima precisione di controllo ottenibile nella preparazione di emulsioni A/O ad alta fase interna.

L'azione sinergica di PGPR e DMG nei sistemi di condimento per insalata W/O a fase interna elevata rappresenta un meccanismo di stabilizzazione complementare dinamico,-storia-dipendente, basato su meccanismi fisici fondamentalmente diversi-viscoelasticità del film interfacciale rispetto alla costruzione della rete cristallina. La scelta tra l'omogeneizzazione ad alto- taglio e la macinazione colloidale è, in sostanza, la corrispondenza delle rispettive "finestre di taglio" dei due emulsionanti: HSH corrisponde al rapido adsorbimento interfacciale di PGPR, mentre CM corrisponde alla cristallizzazione della nucleazione interfacciale e alla costruzione della rete di DMG. L'utilizzo in tandem delle due tipologie di apparecchiature costituisce una soluzione ingegneristica che concilia efficienza e qualità. Il "diagramma di fase del taglio emulsionante" costruito in questo studio fornisce una base teorica sistematica e una guida pratica per la selezione delle apparecchiature, la progettazione del processo e l'ottimizzazione della formulazione di emulsioni A/O ad alta fase interna nell'industria alimentare.