من -تجانس القص العالي إلى مطحنة الغروانية: استحلاب خصائص القص الريولوجية لـ PGPR وDMG في مياه الطور الداخلي العالي-في-أنظمة تتبيلة السلطة بالزيت

تشكل مستحلبات الطور الداخلي العالي من الماء-في-الزيت (W/O)، مع كسور حجم الطور المشتتة φₒ أكبر من أو تساوي 0.74، الأساس الهيكلي لتتبيلة السلطة، وبدائل المايونيز، والمواد القابلة للدهن منخفضة-. ومع ذلك، فإن إعدادها الصناعي يواجه معضلة معالجة أساسية: كيف أن الاختلافات الجوهرية في مدخلات الطاقة بين -تجانس القص العالي وطحن المواد الغروانية-تقنيتي الاستحلاب السائدتين-تطابق حركية الامتزاز البيني وسلوك بناء الشبكة- للمستحلبات يحدد بشكل مباشر استقرار المستحلب وجودته الريولوجية. تحلل هذه الورقة بشكل منهجي السلوك البيني المتمايز وخصائص استجابة القص-لبولي جليسيرول بوليريسينوليات (PGPR) وأحادي الجليسريدات المقطرة (DMG) في مثل هذه الأنظمة من منظور موحد لاستحلاب ريولوجيا القص. PGPR، مع ذيولها المتفرعة من حمض الريسينوليك الكارهة للماء ومجموعات رأس البولي جليسرين المرنة، تصل بسرعة إلى توازن الامتزاز عند واجهة الزيت - المائية وتشكل فيلمًا بينيًا من معامل اللزوجة المرنة العالي التوسع، ومع ذلك يُظهر اعتماداً ضعيفًا على تاريخ القص. على النقيض من ذلك، تقوم DMG ببناء هيكل عظمي لشبكة بلورية دهنية مع خصائص استرداد متغيرة الانسيابية من خلال النواة في الموقع والتعبئة المكانية لبلورات الدهون في الواجهة وفي الطور المستمر، ولكن حركياتها البينية بطيئة وتعتمد بقوة على القص المقترن -تاريخ التبريد. إن التآزر بين هذين المستحلبين ليس مجرد اقتران قيمة HLB تكميلي، بل هو تكوين هيكل تثبيت مزدوج -"فيلم بيني PGPR (غلاف مرن) + شبكة بلورية DMG (هيكل عظمي بلاستيكي)"- داخل مجال تدفق القص. يمنح الأول القطرات قدرة مضادة-للالتحام، بينما يمنح الأخير قدرة مضادة-للترسيب واستعادة متغيرة الانسيابية للنظام السائب. تقوم هذه الورقة أيضًا ببناء مخطط طور القص الاستحلابي باستخدام كثافة الطاقة (Eᵥ) وطاقة القص المحددة (SBE) كمعلمات مزدوجة، مما يكشف عن الحدود المطبقة والعلاقات التكميلية بين تجانس القص العالي - (Eᵥ العالي، وقت الإقامة القصير) والطحن الغروي (Eᵥ المعتدل، وقت الإقامة الطويل، مجال تدفق مركب القص الممتد) في هذا النظام، وبالتالي توفير أساس نظري لاختيار المعدات، وتصميم العمليات، وتحسين الصياغة في الإنتاج الصناعي لضمادات السلطة ذات الطور الداخلي العالي.

تشير مستحلبات الطور الداخلي العالي (HIPEs) عادةً إلى أنظمة المستحلب التي يتجاوز فيها جزء حجم الطور المشتت (φ) 0.74- الحد النظري للتعبئة العشوائية القريبة للمجالات الصلبة الموحدة. أبعد من هذا الجزء الحجمي، لم تعد قطيرات الطور المشتتة عبارة عن وحدات كروية مفصولة بشكل متبادل، بل يتم ضغطها وتشويهها إلى أشكال مورفولوجية متعددة السطوح، مع فصل القطرات المجاورة فقط بواسطة طبقة رقيقة للغاية من الطور المستمر. تضفي هذه الهندسة الهيكلية الدقيقة الفريدة مجموعة من الخصائص الريولوجية غير-النيوتونية-إجهاد الإنتاج، وسلوك القص-الترقق، والاستجابة المرنة الصلبة-المشابهة- مما يجعل HIPEs قوالب هيكلية مثالية-للمنتجات الغذائية شبه الصلبة مثل المايونيز، وتوابل السلطة، والمواد القابلة للدهن قليلة الدسم.

ضمن عائلة HIPEs الأوسع، تحتل مستحلبات الطور الداخلي العالي -الموجودة في-الزيت (W/O) مكانة مميزة. على عكس مستحلبات O/W HIPEs الأكثر انتشارًا، تستخدم مستحلبات W/O الماء كمرحلة مشتتة والزيت كمرحلة مستمرة. في صناعة المواد الغذائية، يتوافق هذا التكوين الهيكلي "الماء-في-الزيت" بشكل جيد مع المتطلبات الحسية لتتبيلة السلطة والمواد القابلة للدهن: توفر مرحلة الزيت المستمر ملمسًا غنيًا وكاملًا-للفم وإطلاق نكهة مستدامة، بينما تساهم قطرات الماء المتناثرة في إحساس ملموس منعش وقدرة ملء الحجم-في تركيبات قليلة-من الدهون. ومع ذلك، فإن تحضير مستحلبات الطور الداخلي العالي W/O يعد أكثر صعوبة بكثير من نظيراتها من O/W. تنشأ هذه الصعوبة من عاملين رئيسيين: مستحلبات W/O هي بطبيعتها أنظمة غير مستقرة من الناحية الديناميكية الحرارية، والجزء الكبير الحجم من القطرات المائية يضغط المسافات بين القطرات إلى مستويات أقل من- ميكرون، مما يزيد بشكل كبير من القوة الدافعة للالتحام. علاوة على ذلك، فإن مستحلبات W/O من الدرجة الغذائية ليست محدودة في التنوع فحسب، بل هي في الغالب عبارة عن جزيئات صغيرة -مواد خافضة للتوتر السطحي ذات قوة غشاء بينية متواضعة، مما يجعل من الصعب تحقيق الاستقرار على المدى الطويل-في ظل ظروف الطور الداخلي العالية.

في ظل هذه الخلفية، ظهر اثنان من مستحلبات -الطعام غير الأيوني-المستحلبات-بولي جليسيرول بوليريسينوليات (PGPR) وأحادي الجليسريدات المقطرة (DMG)-كتركيبة مثالية لبناء مستحلبات طور داخلي ثابتة عالية W/O، نظرًا لسلوكها البيني التكميلي وموضعها الوظيفي. يعد PGPR أحد أهم مستحلبات W/O في صناعة الأغذية، ويتم تصنيعه من خلال أسترة الجلسرين المبلمر مع حمض الريسينوليك المكثف. تمتلك ذيولًا متفرعة للغاية كارهة للماء وتوزيعًا واسعًا لمجموعات الرؤوس المحبة للماء. أثبتت الدراسات أن PGPR يصل سريعًا إلى توازن الامتزاز عند واجهة الزيت-المائية، مع هيكل السلسلة المتفرعة- الذي يمنح الفيلم البيني معامل لزج مرن توسعي عالي بين الوجهي قادر على مقاومة تشوه الفيلم البيني الناجم عن اندماج المستحلب بشكل فعال. عند تركيز PGPR بنسبة 4% وكسور حجم الزيت من 0.7 إلى 0.8، تظهر مستحلبات W/O الناتجة سلوكًا ريولوجيًا سائدًا للقص - رقيقًا ومرنًا -، مع نسب استرداد متغيرة الانسيابية تبلغ 131.26% و114.56% على التوالي.

يمثل DMG آلية تثبيت مختلفة تمامًا. باعتباره أحادي جليسريد مقطر جزيئيًا بمحتوى أحادي الإيستر أكبر من أو يساوي 90%، فإن DMG له قيمة HLB تبلغ حوالي 3.9-5.3 ويمتلك نشاطًا سطحيًا معتدلًا عند واجهة الماء الزيتية-. ومع ذلك، فإن قدرتها الأساسية على تثبيت مستحلبات W/O مستمدة من سلوك بناء الشبكة لبلورات الدهون في الواجهة وفي الطور المستمر. أثناء التبريد، تخضع جزيئات DMG للنواة والتبلور في الموقع عند السطح المائي للنفط- وضمن الطور المستمر، مما يشكل بنية مكانية يتعايش فيها تثبيت بيكرينغ وتثبيت الشبكة بشكل تآزري. لا تمنع هذه الشبكة البلورية اندماج القطرات من خلال الحواجز المادية فحسب، بل تضفي أيضًا إجهادًا كبيرًا على الإنتاجية واستعادة متغيرة الانسيابية للنظام.

أظهرت الأبحاث السابقة بوضوح أن مزيج PGPR + DMG يحقق أقصى قدر من ثبات المستحلب في أنظمة زيت جوز الهند- المختلطة بزيت عباد الشمس، مع مستحلبات W/O المستقرة المتكونة بتركيز مستحلب إجمالي يبلغ 3%. في أنظمة المستحلب المختلط DAG-PGPR، يؤدي التفاعل التآزري بين التبلور السطحي والنشاط السطحي العالي لـ PGPR إلى مستحلبات ذات توزيع موحد للقطيرات واستقرار ذوبان التجميد الممتاز-. ومع ذلك، ركزت هذه الدراسات إلى حد كبير على معلمات الصياغة الثابتة، والفهم المنهجي لكيفية معالجة تاريخ القص-أي كيف تؤثر خصائص مجال التدفق الناتجة عن معدات الاستحلاب المختلفة على حركية الامتزاز وسلوك البلورة والتأثيرات التآزرية للمستحلبين-.

تهدف هذه الورقة، من منظور موحد لريولوجيا القص، إلى بناء سلسلة سببية كاملة: معدات الاستحلاب ← مجال تدفق القص ← السلوك السطحي ← ريولوجيا الجزء الأكبر ← استقرار المنتج. الأطروحة المركزية هي أن التآزر بين PGPR وDMG ليس وظيفة صياغة ثابتة، ولكنه بالأحرى وظيفة استجابة قص ديناميكية؛ إن الاختيار بين التجانس عالي القص والطحن الغرواني هو، في جوهره، مطابقة ودمج "نوافذ القص" الخاصة بالمستحلبين.

1 المواد

PGPR (HLB ≈ 0.4–4.0، قوانغتشو Zhonghai Chemical)؛ DMG (محتوى أحادي الإستر أكبر من أو يساوي 90%، HLB ≈ 3.9-5.3، نفس المورد)؛ زيت عباد الشمس (درجة الغذاء)؛ الماء منزوع الأيونات. الملح والسكروز وصمغ الزانثان (درجة الغذاء).

2 بدون نظام نموذج تتبيلة السلطة

مرحلة الزيت: زيت عباد الشمس مع مستحلب مختلط PGPR/DMG (التركيز الإجمالي 1%-5%، سلسلة نسبة PGPR:DMG من 0:10 إلى 10:0)، مذاب تحت التحريك عند 70 درجة. الطور المائي: ماء منزوع الأيونات + ملح 1.5% + سكروز 3% + صمغ الزانثان 0.1%، يذوب مع التحريك عند درجة حرارة 60 درجة. نسب كتلة الماء - إلى - الزيت: 70:30 (φₒ=0.7) و60:40 (φₒ=0.6)، مكونة سلسلتين.

3 معدات الاستحلاب والمعالجة

يستخدم تجانس القص العالي (HSH) جهاز تجانس رقمي عالي السرعة للتشتيت (FJ200-SH، Shanghai Huxi)، مع معلمات معالجة تبلغ 8000-18000 دورة في الدقيقة ومدد تتراوح من 1-5 دقائق. استخدمت طحن المواد الغروانية (CM) مطحنة غروانية لإعادة التدوير على نطاق مختبري (JMS-50D، Langfang General Machinery)، مع وجود فجوة بين الجزء الثابت والدوار تبلغ 100–500 ميكرومتر، وسرعة الدوار من 3000–6000 دورة في الدقيقة، وممرات إعادة التدوير من 1–5. بعد الاستحلاب، تم تبريد جميع المستحلبات بسرعة إلى 25 درجة في حمام الماء المثلج.

4 طرق التوصيف

• مورفولوجيا القطرة:المجهر الضوئي (BX53، أوليمبوس) بتكبير ×400؛ توزيع حجم القطرات (d₃,₂) يتم تحديده باستخدام برنامج تحليل الصور ImageJ.
• التوصيف الريولوجي:مقياس الجريان الدوراني (DHR-2، أدوات TA)، هندسة اللوحة المتوازية 40 مم (فجوة 1 مم)، 25 درجة. حالة القص الثابتة-: 0.01–100 ثانية⁻¹; اكتساح السعة: إجهاد 0.01%-100% عند 1 هرتز؛ اكتساح التردد: 0.1–100 راد/ثانية عند إجهاد 0.1% (داخل LVR)؛ الانسيابية: دورة معدل القص ثلاثية الخطوات 10⁻³→100→10⁻³ s⁻¹.
• ريولوجيا التوسع البيني:قطرة القلادة - قياس تمدد السطح البيني القائم على (OCA 25، DataPhysics)، تردد التذبذب 5–45 ميجاهرتز، السعة 2%، درجة الحرارة 25 درجة .
• تحليل تبلور الدهون DSC:قياس السعرات الحرارية بالمسح التفاضلي (DSC 214 Polyma, Netzsch)، معدل التسخين/التبريد 5 درجات/دقيقة.
• استقرار التخزين:يتم التخزين عند درجة حرارة 25 درجة / 4 درجة لمدة 30 يوما مع الملاحظة البصرية لفصل الطور والالتحام.

1 السلوك البيني المتمايز لـ PGPR وDMG في واجهة W/O

كشفت قياسات الريولوجيا التوسعية بين الوجه عن الاختلافات الأساسية بين PGPR وDMG في واجهة الزيت -المائية. يصل PGPR بسرعة إلى توازن الامتزاز حتى عند التركيزات المنخفضة جدًا (0.1%)، مع معامل التوسع البيني E' الذي يُظهر اعتمادًا ضعيفًا على التردد عبر نطاق التردد 5–45 ميجاهرتز، مما يشير إلى طابع مرن يشبه - صلب للفيلم البيني. تتوافق هذه النتيجة بشدة مع الأدبيات: تمنح ذيول حمض الريسينوليك المتفرعة الكارهة للماء لـ PGPR معاملًا لزجًا مرنًا توسعيًا عاليًا للفيلم البيني، مما يمكّنه من مقاومة التشوه البيني الناجم عن اندماج المستحلب بشكل فعال. بعد 15 دورة توسعة للضغط، أظهر معامل الفيلم السطحي PGPR توهينًا طفيفًا فقط، مما يؤكد استقرار السطح البيني الممتاز-على المدى الطويل.

أظهر DMG سلوكًا بينيًا مختلفًا تمامًا. في ظل ظروف قياس متطابقة، كان معامل التوسع للفيلم البيني DMG أقل بكثير من معامل PGPR، مع الاعتماد الواضح على التردد -، ارتفع المعامل بسرعة عند الترددات العالية وانخفض عند الترددات المنخفضة - مما يشير إلى شخصية الفيلم التي تهيمن عليها اللزوجة-. والأهم من ذلك، عندما تم تخفيض درجة الحرارة من 70 درجة إلى 25 درجة، خضع معامل التوسع لفيلم DMG البيني لخطوة مثل الزيادة، المرتبطة ارتباطًا وثيقًا بسلوك التبلور البيني في الموقع. أكد تحليل DSC هذه الفرضية: أثناء التبريد، أظهر DMG ذروة طاردة للحرارة مميزة عند حوالي 45-50 درجة، وهو ما يتوافق مع النواة غير المتجانسة وبلورة أحاديات الجليسريد عند الواجهة المائية للزيت.

يحدد هذان السلوكان البينيان المتميزان أنماط الاستجابة الخاصة بهما داخل مجالات القص. الامتزاز البيني لـ PGPR هو أعملية تسيطر عليها حركيا: يمكن للجزيئات إكمال التعديلات المطابقة بسرعة عند الوصول إلى الواجهة وتحقيق تغطية التوازن؛ وبالتالي فإن اعتمادها على شدة القص يكون ضعيفاً نسبياً. على النقيض من ذلك، فإن السلوك البيني لـ DMG هو أعملية ديناميكية حرارية-مقترنة بالديناميكية الحرارية: يجب أن تصل الجزيئات أولاً إلى تركيز سطحي حرج عند السطح البيني، متبوعًا بالتبريد-الموجه إلى التبلور في الموقع؛ ومن ثم فإن بنية الواجهة البينية النهائية تعتمد بشدة على مسار سجل التبريد القصي-.

2 تأثير نوع حقل تدفق القص على توزيع حجم القطرة

يمثل تجانس القص العالي (HSH) وطحن الغروانية (CM) نوعين متميزين بشكل أساسي من حقول تدفق الاستحلاب.

ينتمي HSH إلى فئةيهيمن الاضطراب بالقصور الذاتي-على حقول التدفق. تحت -الدوران عالي السرعة للدوار، يتعرض السائل لتقلبات مضطربة شديدة، مع التحكم في كسر القطرات بشكل أساسي عن طريق إجهاد القصور الذاتي المضطرب (~ρ(εd)^(2/3)). الخصائص الأساسية لمجال التدفق هذا هي: كثافة طاقة عالية للغاية (10⁶–10⁸ واط/م³)، وزمن بقاء قصير جدًا (ملي ثانية إلى ثانية)، ومجال تدفق تهيمن عليه الدوامات القصية والمضطربة.

من ناحية أخرى، تنتمي مطحنة الغروانية إلى فئةحقول التدفق المركب للقص -الامتدادية. داخل فجوة الجزء الثابت-، يخضع السائل للعمل المشترك للتدفقات الممتدة والقصية المكثفة، وتكون آلية كسر القطرات أكثر تعقيدًا إلى حد كبير. بالمقارنة مع HSH، يتميز CM بكثافة طاقة معتدلة (10⁵–10⁷ واط/م³) ولكن وقت بقاء أطول بكثير (ثواني إلى دقائق)، مع مكون تدفق تمديدي كبير.

الجدول 1 مقارنة خصائص مجال التدفق: تجانس القص العالي مقابل مطحنة الغروانية

أظهرت النتائج التجريبية أنه عند استخدام PGPR وحده كمستحلب، أدى HSH عند 18000 دورة في الدقيقة لمدة 3 دقائق إلى توزيع قطيرات بـ d₃,₂ ≈ 8–12 ميكرومتر، مع تشكل قطيرات منتظم وتوزيع ضيق الحجم. عندما تم تطبيق معالجة CM عند مدخلات طاقة قابلة للمقارنة، زاد متوسط ​​حجم القطرة إلى 15-20 ميكرومتر، لكن توزيع الحجم كان أوسع، وأظهر شخصية ثنائية مميزة -ذروة رئيسية عند 10-15 ميكرومتر وقمة ثانوية عند 25-35 ميكرومتر.

أدى إدخال DMG إلى تغيير هذه الصورة بشكل أساسي. في نظام PGPR:DMG=7:3 المخلوط (التركيز الإجمالي 3%)، ضاقت فرق حجم القطرة بين HSH وCM بشكل ملحوظ: d₃,₂ ≈ 10 ميكرومتر لـ HSH و≈ 12 ميكرومتر لـ CM، مما يقلل النسبة من حوالي 1.8× (PGPR وحده) إلى حوالي 1.2×. والأهم من ذلك، أن استقرار التخزين (30 يومًا، 25 درجة ) للمستحلب المنتج CM-كان متفوقًا بشكل ملحوظ على منتج HSH-وكان مؤشر زعزعة الاستقرار في الأول حوالي 40% فقط من الأخير.

3 القص-آلية الاستجابة لهيكل التثبيت المزدوج "PGPR Interfacial Film + DMG Crystal Network"

لماذا يُظهر CM هذه الميزة النسبية الواضحة في النظام المختلط PGPR/DMG؟ تكمن الإجابة في الاستجابات المتباينة للمستحلبين لتاريخ القص، والخصائص الفريدة لحقل تدفق CM الذي يتطابق بدقة مع "نوافذ القص" الخاصة بكل منهما.

يعد الامتزاز السطحي لـ PGPR عملية حركية سريعة. سواء في اضطراب المقياس - بالمللي ثانية لـ HSH أو التدفق القصي الممتد - بالمقياس الثاني لـ CM، يمكن لجزيئات PGPR إكمال الامتصاص بسرعة على أسطح القطرات المولدة حديثًا، وتشكيل فيلم بيني مرن. لكن،إن قدرة -الشفاء الذاتي للطبقة البينية PGPR ضد الأضرار الميكانيكية محدودة. في ظل ظروف الاضطراب الشديد لـ HSH، تخضع القطرات الناشئة لدورات كسر متكررة-التحام-إعادة-، مع تمزيق وإعادة بناء الغشاء البيني بشكل مستمر، مما يؤدي إلى تقليل كفاءة الاستحلاب الهامشية.

وعلى النقيض من ذلك، يتطلب DMG بيئة مقترنة "تبريد-القص" مختلفة تمامًا. المتطلبات الأساسية لـ DMG لممارسة وظيفتها المثبتة في الواجهة وفي المرحلة المستمرة هي: (1) يجب أن يكون لدى الجزيئات وقت كافٍ لتحقيق تركيز سطحي حرج على سطح القطرة؛ (2) يجب أن تحافظ القطرات على الاستقرار المورفولوجي تحت القص المناسب لتوفير قوالب النواة للبلورة البينية؛ (3) يجب أن يكون معدل التبريد معتدلاً للسماح بنمو البلورات بشكل كافٍ دون تراكم مفرط.

خصائص مجال التدفق لـ HSH-كثافة طاقة عالية، وفترة بقاء قصيرة للغاية، واضطراب قوي-تتعارض تقريبًا مع جميع متطلبات DMG.في HSH، يكون عمر القطرات الفردية قصيرًا للغاية (مللي ثانية إلى ثوانٍ)، ولا تملك جزيئات DMG وقتًا كافيًا للتراكم في الواجهة، ناهيك عن اكتمال النواة البينية ونمو البلورات. تتطلب حرارة الاحتكاك الكبيرة الناتجة عن HSH أيضًا تعويضًا إضافيًا للتبريد الخارجي، مما يزيد من ضغط نافذة التبلور في DMG.

خصائص مجال التدفق لـ CM-كثافة طاقة معتدلة، ووقت بقاء أطول، ومكون تدفق ممتد كبير-تلبي جميع متطلبات DMG.في تدفق فجوة CM، تخضع القطرات لتشوه ممتد تدريجي؛ تتم الزيادة في مساحة السطح بشكل متزامن مع انتشار سطح DMG، مما يوفر ظروفًا حركية مثالية لبلورة الوجه. في ظل التدفق الممتد، تنكسر القطرات من خلال آلية تمزق "الدمبل-" للاستطالة-، مما يؤدي إلى إنتاج قطرات وليدة ذات شكل منتظم وحجم موحد، مما يسهل البناء الموحد اللاحق للشبكة البلورية. والأهم من ذلك، أن وقت الإقامة الأطول لـ CM يتيح لـ DMG فرصة كبيرة لإكمال النواة البلورية والنمو الأولي في المرحلة المستمرة، مما يشكل هيكلًا مكانيًا يتعايش فيه تثبيت بيكرينغ وتثبيت الشبكة بشكل تآزري.

نحن نلخص هذه الآلية كما"فيلم بيني PGPR (غلاف مرن) + شبكة بلورية DMG (هيكل عظمي بلاستيكي)" نموذج التثبيت المزدوج. في هذا النموذج، يوفر PGPR المستوى الأول من الحماية-مما يمنح كل قطرة طبقة سطحية مرنة تقاوم الالتحام؛ يوفر DMG المستوى الثاني من الحماية-من خلال إنشاء هيكل بلاستيكي من الشبكات البلورية بين القطرات، مما يمنح النظام قدرة مضادة-للترسيب وأداء استرداد متغير الانسيابية. تلقى وجود هذا الهيكل المزدوج دعمًا غير مباشر من الأدبيات: أظهرت الدراسات التي أجريت على أنظمة المستحلب المختلط DAG - PGPR أن التفاعل التآزري بين التبلور البيني والنشاط السطحي العالي لـ PGPR يؤدي إلى مستحلبات ذات توزيع قطيرات موحد وثبات ممتاز للتجميد - وذوبان الجليد؛ في PGPR- الذي يحتوي على مستحلبات W/O، تتسبب الدهون البينية في عمل القطرات كمواد حشو نشطة، مما يعزز صلابة النظام وصلابته.

4. بناء مخطط مرحلة قص الاستحلاب ومعايير اختيار العملية

استنادًا إلى النتائج التجريبية المنهجية، قمنا ببناء مخطط طور القص الاستحلابي باستخدام كثافة الطاقة (Eᵥ) وطاقة القص المحددة (SBE) كمعلمات مزدوجة، مع تحديد الحدود المطبقة والعلاقات التكميلية بين HSH وCM في هذا النظام.

الجدول 2: مخطط مرحلة القص الاستحلابي لـ PGPR/DMG الممزوج بدون مستحلبات الطور الداخلي العالي

النافذة الأولىمناسب لضمادات السلطة التي تتطلب سيولة عالية وأداء بثق ممتاز. هنا، PGPR هو المستحلب السائد (أكبر من أو يساوي 80%)، مع كمية صغيرة من DMG توفر التثبيت المساعد. يمكن لكثافة الطاقة العالية لـ HSH تحسين القطرات بشكل مناسب، بينما يضمن محتوى DMG المنخفض أن التأثيرات الحرارية لـ HSH لا تعطل الشبكة البلورية الضعيفة. يحتوي المستحلب الناتج على إجهاد إنتاج يبلغ حوالي 50-150 باسكال واسترداد متغير الانسيابية يبلغ حوالي 80%-100%، وهو مناسب للمنتجات المعبأة في زجاجات القابلة للعصر.

النافذة الثانيةيمثل المنطقة المثالية للتكامل بين HSH وCM. يتمثل المفهوم الأساسي لهذه الإستراتيجية في استخدام HSH لكسر القطرات الأولية بكفاءة، متبوعًا بـ CM لإنجاز التحسين الهيكلي الثانوي - بما في ذلك تجانس حجم القطرات والبناء الاتجاهي لشبكة DMG البلورية. أكدت التجارب أن العملية الترادفية لـ "استحلاب HSH المسبق- (18000 دورة في الدقيقة، 1 دقيقة) + تكرير إعادة تدوير CM (3000 دورة في الدقيقة، 3 تمريرات)" يمكن أن تحقق في نفس الوقت كلا من دقة القطرة (d₃,₂ ≈ 10–15 ميكرومتر) واستقرار التخزين طويل الأمد- (مؤشر زعزعة الاستقرار لمدة 30 يومًا < 5%). هذه العملية مناسبة لتتبيلة السلطة والمنتجات القابلة للدهن مع متطلبات ثبات التخزين الصعبة.

النافذة الثالثةهي المنطقة التي يتم فيها تحقيق تأثير شبكة الكريستال DMG بالكامل. يوفر وقت الإقامة الأطول وخصائص التدفق الممتدة لـ CM لـ DMG فرصة كبيرة لإنشاء شبكة بلورية كاملة في الواجهة وفي المرحلة المستمرة. يمكن للمستحلب الناتج أن يحقق إجهاد إنتاج يتراوح بين 200-400 باسكال، واسترداد متغير الانسيابية يتجاوز 120%، و-خصائص جسم بلاستيكية واضحة- تحافظ على شكلها في ظل ظروف ثابتة (حواف مميزة بعد المغرفة) بينما تظهر مقاومة لزجة معتدلة أثناء الانتشار الديناميكي. هذه النافذة مناسبة بشكل خاص للأطعمة القابلة للدهن المجمدة/المبردة وبدائل الزبدة النباتية-التي تتطلب قدرة تحمل عالية-.

النافذة الرابعةيشير إلى أن مجرد تمديد وقت CM أو زيادة سرعة الدوار لا يمكن أن يعوض عن أوجه القصور الهيكلية الناجمة عن عدم كفاية جرعة PGPR أو ظروف تبلور DMG غير الكافية.

5 التحليل الكمي لسلوك التعافي المتغير الانسيابية وتعزيز التآزر PGPR/DMG

يعد سلوك الاسترداد المتغير الانسيابية مؤشرًا أساسيًا لتقييم جودة استخدام تتبيلات السلطة والمواد القابلة للدهن-يجب أن يُظهر المنتج قابلية جيدة للتدفق عند عصره من الزجاجة أو دهنه على الخبز، ومع ذلك يجب أن يستعيد بسرعة هيكله الصلب-الذي يشبه البنية بعد البثق أو النشر لمنع الانهيار وافراز الزيت.

أظهرت المستحلبات التي تحتوي على PGPR فقط انتعاشًا متغير الانسيابية بنسبة 70% إلى 85% تقريبًا، مع معدل استرداد بطيء (الوقت المميز ~ 120-200 ثانية). المستحلبات التي تحتوي على DMG فقط لا يمكن أن تشكل حلقة تباطؤ كاملة متغيرة الانسيابية بسبب القطرات الخشنة والالتحام الشديد (الاسترداد<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.

من المنظور الموحد لريولوجيا القص الاستحلابية، يكشف هذا البحث عن الآلية التآزرية وخصائص استجابة القص- لـ PGPR وDMG في أنظمة تتبيل السلطة ذات الطور الداخلي العالي بدون استخدام، وتقدم الإرشادات التالية للتحضير الصناعي:

مبادئ اختيار المعدات:من الأفضل إنتاج المنتجات عالية التدفق-من خلال المعالجة بخطوة واحدة-من HSH؛ يوصى باستخدام منتجات متوسطة الثبات - إلى - عالية الثبات للمعالجة الترادفية HSH + CM؛ يتم إعداد منتجات الإمساك عالية الجودة - بشكل مثالي باستخدام معالجة التمريرات المتعددة المهيمنة CM-CM.

مبادئ تصميم الصياغة:يجب أن تتوافق تركيبات نسبة PGPR العالية مع كثافة الطاقة العالية لـ HSH؛ يجب أن تتوافق صيغ نسبة PGPR المتوسطة - إلى - المنخفضة مع مجال تدفق القص الممتد - لـ CM؛ لكل زيادة بنسبة 10% في نسبة الضرر، يوصى بتمديد وقت إقامة CM بحوالي 20% أو زيادة إعادة تدوير CM بتمريرة إضافية واحدة.

قد تشمل اتجاهات البحث المستقبلية ما يلي: توسيع منهجية مخطط مرحلة القص التي تم تطويرها في هذه الدراسة لتشمل أنظمة مستحلب الطعام الأخرى (على سبيل المثال، السمن النباتي، كريمة الخفق غير -)؛ استخدام تقنيات تشتت الزوايا الصغيرة - وقياس انعكاس النيوترونات في الموقع لتوضيح حركية التبلور السطحي لـ DMG تحت ظروف تبريد القص -؛ ومقارنة العملية الترادفية HSH + CM مع التقنيات الناشئة مثل استحلاب الموائع الدقيقة لاستكشاف دقة التحكم النهائية التي يمكن تحقيقها في تحضير مستحلبات W / O ذات الطور الداخلي العالي.

يمثل العمل التآزري لـ PGPR وDMG في أنظمة تتبيل السلطة W/O ذات الطور الداخلي العالي آلية تثبيت ديناميكية ومعتمدة على القص-ومعتمدة على آليات فيزيائية مختلفة بشكل أساسي-لزوجة مرونة الفيلم البيني مقابل بناء الشبكة البلورية. إن الاختيار بين التجانس عالي القص والطحن الغروي هو، في جوهره، مطابقة "نوافذ القص" الخاصة بالمستحلبين: يطابق HSH الامتزاز البيني السريع لـ PGPR، بينما يطابق CM بلورة النواة البينية وبناء شبكة DMG. ويشكل الاستخدام المتزامن لهذين النوعين من المعدات حلاً هندسيًا يوفق بين الكفاءة والجودة. يوفر "مخطط مرحلة القص الاستحلابي" الذي تم إنشاؤه في هذه الدراسة أساسًا نظريًا منهجيًا وتوجيهًا عمليًا لاختيار المعدات، وتصميم العمليات، وتحسين صياغة مستحلبات W/O ذات الطور الداخلي العالي في صناعة الأغذية.