Группа компаний "Униконс"

Продвижение и реализация пищевых добавок, антисептиков и другой продукции НПО Альтернатива.

Перейти на сайт

"Униконс Колор"

Пищевые красители российского производства.

Сахарный (карамельный) колер - от 100 руб/кг!

Перейти на сайт

"Петритест"

Микробиологические экспресс-тесты. Первые результаты уже через 4 часа.

Перейти на сайт

Большинство пищевых продуктов и пищевых ингредиентов состоят более чем из одного компонента, и важным этапом в понимании технологических процессов и стабильности пищевых продуктов является прогнозирование температуры стеклования смесей на основе знания Tg для их компонентов.

 

11.3.1 - Влияние молекулярной массы полимера на Tg

Согласно [7] зависимость Tgполимера от его молекулярной массы описывается следующим уравнением:

Формула 11.1 (с. 278)

Где Tg∞ – предельное значение Tg,а К - константа, зависящая от типа полимера. В работе [27] высказано предположение, что это уравнение применимо к целому ряду синтетических и натуральных полимеров, а также к полидисперсным системам. При этом М обозначает среднюю молекулярную массу.

 

11.3.2. Tgмногокомпонентных систем и пластификация

Значение Tg гомогенной многокомпонентной системы определяется по ее средней молекулярной массе. Это самый прямой и удобный способ учета пластификации биополимеров с помощью добавок со сравнительно низким молекулярным весом (например, воды, глицерина, сахара и т. д.). При использовании такого подхода липиды не пластифицируют большинство пищевых полимеров, которые обычно проявляют высокую гидрофильность.

Для определения и прогнозирования значений Tgсмесей, для которых невозможны измерения Tg применяют несколько моделей. Чаще всего используют следующие уравнения.

Уравнение Гордона-Тейлора [8], которое может быть распространено на многокомпонентные системы следующим образом:

Формула 11.2 (с. 279)

гдеWW, и TgW– масса воднойфракции и ее температура стеклования (134 К); Wi и Tgi – массы фракции и значения Tg каждого из остальных компонентов. Константы ki зависят от природы каждого компонента.

Уравнение, основанное на известном уравнении Каучмана-Караша [4], также может быть распространено на многокомпонентные системы [33]:

Формула 11.3 (с. 279).

где ΔСpi – разница в удельной изобарной теплоемкости Ср между резиноподобным/жидким и стеклообразным состояниям при Tg

Следует отметить, что уравнения 11.2 и 11.3 могут быть записаны для каждого компонента в отдельности:

Формула 11.4 (с. 279).

Значения Tg и ΔСpiдля воды, глицерина и ряда углеводов приведены в табл. 11.1.

Зачастую для определения Tgi и ki (или ΔСpi) очень трудно выделить «чистые» компоненты веществ, для которых эти характеристики неизвестны (имеется в виду получение полностью безводных стеклообразных состояний). Эти значения обычно получают путем подгонки уравнения 11.2 или 11.3 к экспериментальным значениям Tg образцов с различным составом [21], используя, например, соответствующие возможности программы MS EXCEL™.

Таблица 11.1. Значения Tgи ΔСpi для воды, глицерина и ряда углеводов по разным опубликованным данным, включая [12, 24, 27]

Компонент ΔСpi, Дж • г-1 • К-1 Tg, К
Вода 1,94 134
Глицерин Нет данных 184
Ксилоза 0,94 286
Фруктоза 0,83 280
Глюкоза 0,88 311
Мальтоза 0,79 368
Сахароза 0,73 343
Мальтотриоза 0,53 408
Мальтогексаоза 0,49 448
Амилопектин 0,41 502

Этот подход является общепринятым для многих реальных пищевых систем и их моделей, точный состав которых не всегда известен. В таких случаях, предполагая неизвестные компоненты гомогенно смешанными с остальными компонентами системы, один набор Tg и k (или ΔСpi) может быть задан и подобран но измеренным экспериментальным значениям Tgдля различных уровней влагосодержания.

Одно из основных ограничений данного подхода состоит в том, что он предполагает полную гомогенизацию и абсолютную растворимость компонентов системы. Это условие далеко не всегда выполняется, поскольку пищевые продукты по своей природе гетерогенны и зачастую их требуемые органолептические свойства являются не только следствием их химического состава, но зависят и от их физической структуры (например, от разделения фаз и размеров межфазных областей, от эмульгирования, размеров капель, многослойности и т. д.). Тем не менее по многих случаях знание состава и структуры пищевого продукта можно использовать доя получения зон распределения значений Tgи прогнозирования ее значений, исходя из известных данных по отдельным областям. Например, в работах [6, 21] показано, что такой подход к прогнозированию Tgгетерогенной биополимерной смеси может быть вполне успешным при учете неравномерного распределения влаги между компонентами смеси.

 

яндекс.ћетрика