আইসক্রিম মেল্ট-প্রতিরোধ ব্রেকথ্রু: PGMS, PGE, এবং DMG টারনারি ব্লেন্ডিং এর মাধ্যমে সিস্টেম কন্ট্রোল এবং ফোম স্থায়িত্ব

কোল্ড চেইন বিঘ্নিত হওয়ার পরে আইসক্রিম দ্রুত গলে যাওয়া একটি দীর্ঘস্থায়ী প্রযুক্তিগত চ্যালেঞ্জ যা শিল্পের মুখোমুখি, বিশেষত গরম অঞ্চলে এবং ই{0}}বাণিজ্য লজিস্টিক পরিস্থিতিতে তীব্র৷ এই অধ্যয়নটি পদ্ধতিগতভাবে আইসক্রিম গলে যাওয়া-প্রতিরোধ এবং ফোমের স্থায়িত্বের উপর প্রোপিলিন গ্লাইকোল মনোস্টিয়ারেট (PGMS), পলিগ্লিসারল এস্টার (PGE), এবং পাতিত মনোগ্লিসারাইডস (DMG) সমন্বিত একটি টার্নারি ইমালসিফায়ার মিশ্রণের সিনারজিস্টিক নিয়ন্ত্রক প্রক্রিয়াগুলি তদন্ত করে। ফলাফলগুলি দেখায় যে PGMS:PGE:DMG ভর অনুপাত 5:3:2 এবং 0.35% এর মোট সংযোজন স্তরে, সিস্টেমটি সর্বোত্তম কর্মক্ষমতা প্রদর্শন করে: 50% মেল্টডাউন সময় 38 মিনিট (নিয়ন্ত্রণ) থেকে 67 মিনিট পর্যন্ত প্রসারিত হয়, ওভাররান 92%±3% পর্যন্ত পৌঁছায়, এবং সমস্ত গোষ্ঠীর মধ্যে সর্বোচ্চ স্কোর হয়। এই কাজটি তিনটি দৃষ্টিকোণ থেকে মাইক্রোস্ট্রাকচারাল রেগুলেশন মেকানিজমকে ব্যাখ্যা করে-ইন্টারফেসিয়াল ফিল্ম শক্তি, চর্বি আংশিক মিলন হার, এবং বরফ পুনঃক্রিস্টালাইজেশন ইনহিবিশন-উভয় তাত্ত্বিক ভিত্তি এবং ব্যবহারিক নির্দেশিকা প্রদান করে শিল্প গলে যাওয়া আইস ক্রিম তৈরির নকশার জন্য{16}}।

কীওয়ার্ড:আইসক্রিম গলে-প্রতিরোধ; পিজিএমএস; পলিগ্লিসারল এস্টার; পাতিত মনোগ্লিসারাইড; টারনারি মিশ্রন; ফেনা স্থায়িত্ব

আইসক্রিম হল একটি জটিল মাল্টি-ফেজ সিস্টেম যা চর্বিযুক্ত গ্লাবিউল, বরফের স্ফটিক, বায়ু বুদবুদ এবং একটি চিনির দ্রবণ ম্যাট্রিক্সের সমন্বয়ে গঠিত। এর কাঠামোগত স্থিতিশীলতা তাপমাত্রা ওঠানামার জন্য অত্যন্ত সংবেদনশীল। একবার কোল্ড চেইন বিঘ্নিত হলে, বরফের স্ফটিক বৃদ্ধি ত্বরান্বিত হয়, বায়ু বুদবুদ একত্রিত হয় এবং চর্বিযুক্ত গ্লাবিউলগুলি একত্রিত হয়, যা শেষ পর্যন্ত পণ্যের পতন এবং সংবেদনশীল অবনতির দিকে পরিচালিত করে। গ্লোবাল আইসক্রিম শিল্প গলিত-সম্পর্কিত মানের সমস্যাগুলির কারণে শত শত মিলিয়ন ডলার বার্ষিক অর্থনৈতিক ক্ষতির সম্মুখীন হয়৷ উচ্চতর গলে যাওয়া প্রতিরোধের সাথে আইসক্রিম ফর্মুলেশন তৈরি করা-এইভাবে একাডেমিয়া এবং শিল্প উভয়ের জন্যই একটি যৌথ উদ্বেগের বিষয় হয়ে উঠেছে।

ইমালসিফায়ার আইসক্রিম সিস্টেমে একাধিক গুরুত্বপূর্ণ ভূমিকা পালন করে: ফ্যাট ইমালসিফিকেশন সহজতর করার জন্য তেল-জলের ইন্টারফেসিয়াল টান কমানো, বার্ধক্যের পর্যায়ে চর্বি আংশিক একত্রিতকরণকে প্ররোচিত করে একটি ত্রিমাত্রিক নেটওয়ার্ক তৈরি করে যা বায়ু বুদবুদগুলিকে সমর্থন করে, এবং গ্যাসের আন্তঃমুখীকরণের সময় স্থিতিশীল করে{2} যাইহোক, একক ইমালসিফায়ারগুলি প্রায়ই একই সাথে গলে যাওয়া-প্রতিরোধ, ওভাররান, এবং মাউথফিল-ডিএমজি ভাল ঘন হওয়া কিন্তু অপর্যাপ্ত ফোমের স্থায়িত্ব প্রদান করে; PGMS চমৎকার বায়ুবাহিত বৈশিষ্ট্য প্রদান করে তবুও সীমিত গল-প্রতিরোধ ক্ষমতা বৃদ্ধি করে; PGE ইন্টারফেসিয়াল ফিল্ম নমনীয়তা প্রদান করে কিন্তু একা ব্যবহার করার সময় আংশিক সমন্বিততাকে সঠিকভাবে নিয়ন্ত্রণ করা কঠিন।

এই বিবেচনার উপর ভিত্তি করে, এই গবেষণায় PGMS/PGE/DMG জড়িত একটি ত্রিমুখী মিশ্রণের কৌশল প্রস্তাব করা হয়েছে, যার লক্ষ্য হল বিভিন্ন আণবিক কাঠামো এবং HLB মানগুলির সাথে ইমালসিফায়ারের সিনারজিস্টিক প্রভাবগুলিকে লিভারেজ করা যাতে অনমনীয়তা এবং নমনীয়তা উভয়ই ধারণ করে একটি ইন্টারফেসিয়াল ফিল্ম তৈরি করা যায়, যার ফলে একই সাথে স্থিরতা এবং {0}আনবিকতা বজায় থাকে। আইসক্রিম

1 উপাদান

PGMS (propylene glycol monostearate, HLB≈3.5, বিশুদ্ধতা 95% এর চেয়ে বেশি বা সমান), PGE (পলিগ্লিসারল ফ্যাটি অ্যাসিড এস্টার, HLB≈6.0, পলিমারাইজেশনের ডিগ্রী 3-5), এবং DMG (ডিস্টিলড মনোগ্লিসারাইডস, H3L এর চেয়ে বেশি বা সমান monoglycerides, H3L এর সমান। 90%) সমস্ত খাদ্য-গ্রেড ছিল, বাণিজ্যিকভাবে উৎসত। স্কিম মিল্ক পাউডার (প্রোটিন কন্টেন্ট 34%), অ্যানহাইড্রাস মিল্ক ফ্যাট (দুধের ফ্যাট কন্টেন্ট 99.9%), সুক্রোজ, কর্ন সিরাপ সলিডস (DE 42), গুয়ার গাম, ক্যারাজেনান এবং মাইক্রোক্রিস্টালাইন সেলুলোজ সবই ছিল খাদ্য-গ্রেডের উপাদান।

2 প্রণয়ন এবং প্রক্রিয়াকরণ

বেস আইসক্রিম ফর্মুলেশনের মধ্যে রয়েছে: দুধের চর্বি 8.0%, চর্বিহীন দুধের কঠিন পদার্থ 10.5%, সুক্রোজ 12.0%, কর্ন সিরাপ সলিড 4.0% এবং মোট কঠিন পদার্থ 36.5%। মোট ইমালসিফায়ার সংযোজন স্তরটি 0.35% (মোট মিশ্রণের w/w) এ স্থির করা হয়েছিল, সারণি 1-এ দেখানো হিসাবে ডিজাইন করা ত্রিনারি মিশ্রন অনুপাতের সাথে। একটি স্টেবিলাইজার মিশ্রণ (গুয়ার গাম 0.12%, ক্যারাজেনান 0.02%, মাইক্রোক্রিস্টালাইন সেলুলোজ 0.15% সমস্ত গ্রুপে স্থির রাখা হয়েছিল)।

প্রক্রিয়াকরণের ধাপ: উপাদান মেশানো→30 মিনিটের জন্য 60 ডিগ্রিতে নাড়তে →একজাতকরণ (65 ডিগ্রি, প্রথম পর্যায় 15 MPa/দ্বিতীয় পর্যায় 3 MPa)→পাস্তুরাইজেশন (80 ডিগ্রি, 30 সেকেন্ড)→দ্রুত কুলিং 4 ডিগ্রি →এজিং (4 ডিগ্রি, 4 ঘন্টা, লো হিজিরিং →{10}) এবং ক্রমাগত স্ট্রিমিং ফ্রিজার (আউটলেট তাপমাত্রা -5.5 ডিগ্রী)→ফিলিং→ব্লাস্ট টানেলে শক্ত করা (-40 ডিগ্রি, 30 মিনিট)→ -18 ডিগ্রিতে স্টোরেজ।

সারণি 1 টার্নারি ইমালসিফায়ার মিশ্রণের জন্য পরীক্ষামূলক নকশা

3 বিশ্লেষণাত্মক পদ্ধতি

গলা{0}} প্রতিরোধের পরীক্ষা:শক্ত আইসক্রিমের নমুনাগুলি (-18 ডিগ্রি, 100 মিলি নলাকার আকৃতির) একটি ধাতব গ্রিডে (2 মিমি জাল) 25 ডিগ্রি ±0.5 ডিগ্রি তাপমাত্রায় একটি ধ্রুবক-চেম্বারের ভিতরে স্থাপন করা হয়েছিল। প্রথম ড্রিপ সময় এবং 50% ভর গলে যাওয়ার সময় রেকর্ড করা হয়েছিল। গলে-প্রতিরোধের অনুপাতকে 50% গলে যাওয়া সময়কে নিয়ন্ত্রণের দ্বারা বিভক্ত হিসাবে সংজ্ঞায়িত করা হয়েছিল।

ওভাররান পরিমাপ:আইসক্রিমের একটি নির্দিষ্ট আয়তনের ভর হিমাঙ্কের আগে এবং পরে ওজন করা হয়েছিল। ওভাররান (%)=(ফ্রিজিংয়ের আগে ভর - হিমাঙ্কের পরে ভর) / হিমাঙ্কের পরে ভর × 100%।

চর্বি আংশিক মিলন হার:দ্রাবক নিষ্কাশন-UV স্পেকট্রোফোটোমেট্রি দ্বারা নির্ধারিত। আংশিক সমন্বিত হার=বিনামূল্যে চর্বি সামগ্রী / মোট চর্বি সামগ্রী × 100%।

ফোম স্থায়িত্ব:গলিত আইসক্রিম মিশ্রণটি আবার-চাবুক করা হয়েছিল, এবং ফোমের পরিমাণে 50% হ্রাসের জন্য প্রয়োজনীয় সময়টিকে ফোমের অর্ধেক-জীবন হিসাবে রেকর্ড করা হয়েছিল৷

সংবেদনশীল মূল্যায়ন:12 জন প্রশিক্ষিত মূল্যায়নকারীর একটি প্যানেল একটি 9-পয়েন্ট হেডোনিক স্কেল ব্যবহার করে গলানো-মাউথফিল, মসৃণতা, ক্রিমিনেস, শীতল অনুভূতি এবং সামগ্রিক গ্রহণযোগ্যতা মূল্যায়ন করেছে।

গলিত-প্রতিরোধে মিশ্রণের অনুপাতের 1 প্রভাব

চিত্র 1 বিভিন্ন ইমালসিফায়ার অনুপাতের অধীনে আইসক্রিমের গলে যাওয়া আচরণকে চিত্রিত করে। T0 কন্ট্রোল (একা PGMS) 38 মিনিটের 50% মেল্টডাউন সময় এবং 22 মিনিটের প্রথম ড্রিপ সময় প্রদর্শন করেছে। ত্রিদেশীয় মিশ্রিত গোষ্ঠীগুলির মধ্যে, T3 (PGMS:PGE:DMG=5:3:2) সর্বোত্তম কার্যক্ষমতা প্রদর্শন করেছে, যার 50% মেল্টডাউন সময় 67 মিনিটে বাড়ানো হয়েছে-নিয়ন্ত্রণের উপর 76.3% উন্নতি হয়েছে-এবং প্রথম ড্রিপ সময় 41 মিনিটে বিলম্বিত হয়েছে৷

সারণি 2 গলে যাওয়া-আইসক্রিমের নমুনার প্রতিরোধ এবং কাঠামোগত পরামিতি

যখন DMG বিষয়বস্তু খুব কম ছিল (T1), ইন্টারফেসিয়াল ফিল্মে পর্যাপ্ত দৃঢ়তার অভাব ছিল, আংশিক সমন্বিততার হার ছিল সাবঅপ্টিমাল (55%), ফোম নেটওয়ার্ক গঠনটি আলগা ছিল এবং গলন তুলনামূলকভাবে দ্রুত এগিয়েছিল। বিপরীতভাবে, যখন ডিএমজি বিষয়বস্তু অত্যধিক বেশি ছিল (T5), তখন ফ্যাট গ্লাবিউলগুলি বৃহৎ চর্বি ক্লাস্টারে একত্রিত হয় যা ফোমের অভিন্নতাকে ব্যাহত করে, যার ফলে ওভাররান 72%-এ নেমে যায় এবং{5}}প্রতিরোধের তীব্র অবনতি ঘটে। এটি টারনারি ব্লেন্ড সিস্টেমের মধ্যে একটি সর্বোত্তম ডিএমজি উইন্ডোর অস্তিত্ব নির্দেশ করে

2 টার্নারি ব্লেন্ডের ইন্টারফেসিয়াল রেগুলেশন মেকানিজম

PGMS/PGE/DMG টারনারি ব্লেন্ড দ্বারা প্রদত্ত বর্ধিত গলিত-প্রতিরোধ তিনটি স্তরে কাজ করা সিনারজিস্টিক মেকানিজম থেকে উদ্ভূত হয়:

ইন্টারফেসিয়াল ফিল্ম স্তর:ডিএমজি একটি অনমনীয় স্ফটিক ফ্যাট ইন্টারফেসিয়াল স্তর সরবরাহ করে যা ফোম নেটওয়ার্কের নোড এবং কাঠামো হিসাবে কাজ করে; PGE, এর তুলনামূলকভাবে উচ্চ HLB মান এবং চমৎকার ইন্টারফেসিয়াল নমনীয়তা সহ, গ্যাস-তরল ইন্টারফেসে একটি ইলাস্টিক ফিল্ম তৈরি করে, বিকৃতির বিরুদ্ধে বুদবুদের প্রতিরোধ ক্ষমতা বাড়ায়; PGMS একটি মধ্যবর্তী ভূমিকা পালন করে, যা সূক্ষ্ম বায়ু বুদবুদ তৈরির সুবিধার্থে PGE-এর সাথে যৌথভাবে ইন্টারফেসিয়াল টেনশন কমিয়ে নেটওয়ার্ক শক্তিকে শক্তিশালী করতে DMG-এর সাথে ক্রিস্টালাইজ করতে সক্ষম।

আংশিক সমন্বয় নিয়ন্ত্রণ:আইসক্রিম ফোম গঠন গঠনের জন্য চর্বি আংশিক সমন্বিততা অত্যন্ত গুরুত্বপূর্ণ। যখন আংশিক মিলিত হওয়ার হার খুব কম হয় (<50%), the fat network cannot effectively support the air bubbles; when it is excessively high (>80%), চর্বি ক্লাস্টারগুলি বুদ্বুদ একত্রিতকরণ এবং কাঠামোগত পতন প্ররোচিত করে। T3 গ্রুপের 68% আংশিক সমন্বিত হার সঠিকভাবে সাহিত্যে উল্লিখিত সর্বোত্তম উইন্ডোর মধ্যে পড়ে (60-75%), নেটওয়ার্কের ধারাবাহিকতা নিশ্চিত করে এবং অত্যধিক একত্রিতকরণের সাথে যুক্ত পতনের ঝুঁকি এড়ায়।

বরফ স্ফটিক বাধা:টারনারি ইমালসিফায়ার মিশ্রন দ্বারা গঠিত ইন্টারফেসিয়াল ফিল্ম এবং ফ্যাট নেটওয়ার্ক শারীরিক বাধা হিসাবে কাজ করে, অস্টওয়াল্ড বরফের স্ফটিক পাকাতে বাধা দেয়। 30 দিনের স্টোরেজের পর -18 ডিগ্রি, T3 গ্রুপে গড় বরফ স্ফটিক ব্যাস ছিল 32 μm, নিয়ন্ত্রণে পরিলক্ষিত 48 μm থেকে উল্লেখযোগ্যভাবে কম

ফেনা স্থিতিশীলতা বৃদ্ধির জন্য 3 পথ

ফোম স্থায়িত্ব গলন প্রক্রিয়ার সময় আইসক্রিমের আকৃতি ধরে রাখার ক্ষমতা নির্ধারণ করে। T3 গ্রুপ 34 মিনিটের একটি ফোমের অর্ধেক-জীবন প্রদর্শন করেছে, যা নিয়ন্ত্রণের প্রায় 1.9 গুণ। গ্যাস-তরল ইন্টারফেসে PGE-এর স্থিতিস্থাপক শোষণ বর্ধিত ফোমের স্থায়িত্বের প্রাথমিক অবদানকারী গঠন করে-এর একাধিক হাইড্রোক্সিল হাইড্রোফিলিক হেড গ্রুপগুলি জলের অণুগুলির সাথে হাইড্রোজেন বন্ড নেটওয়ার্ক গঠন করে, ইন্টারফেসিয়াল ফিল্মের হাইড্রেশন স্তরের পুরুত্ব বাড়ায়। একই সাথে, ডিএমজি এবং পিজিএমএস দ্বারা নির্মিত চর্বি নেটওয়ার্ক বায়ু বুদবুদগুলির জন্য শারীরিক সহায়তা প্রদান করে, বুদবুদের মধ্যে তরল ফিল্ম নিষ্কাশনকে বাধা দেয় এবং বুদবুদের সমন্বয় বাধা দেয়।

4 সংবেদনশীল মূল্যায়ন বৈধতা

সারণী 3 আইসক্রিম নমুনার সংবেদনশীল স্কোর (9-পয়েন্ট স্কেল)

T3 গ্রুপ টেক্সচারাল সূক্ষ্মতার উপর একটি উপযুক্ত আংশিক সমন্বিত হারের নির্ণায়ক প্রভাবকে যাচাই করে, গলা-মাউথফিল এবং মসৃণতায় নিয়ন্ত্রণ এবং T5 উভয় গ্রুপের তুলনায় উল্লেখযোগ্যভাবে বেশি স্কোর করেছে।

এই গবেষণার ফলাফলের উপর ভিত্তি করে, PGMS/PGE/DMG টারনারি ব্লেন্ড সিস্টেম গ্রহণকারী আইসক্রিম নির্মাতাদের নিম্নলিখিত ফর্মুলেশন উইন্ডোর মধ্যে কাজ করার পরামর্শ দেওয়া হয়: মোট ইমালসিফায়ার সংযোজন স্তর 0.30-0.40%, একটি PGMS:PGE:DMG ভর অনুপাত পরিসীমা সহ ৪.৫-৫.৫:২.৫-৩.৫:১.৮-২.২। এই পরিসরের মধ্যে ফাইন-টিউনিং ফ্যাট কন্টেন্ট, নন-ফ্যাট মিল্ক সলিড কন্টেন্ট এবং পণ্যের ধরন অনুযায়ী করা যেতে পারে।

ভবিষ্যত গবেষণার দিকনির্দেশের মধ্যে উদ্ভিদ ভিত্তিক আইসক্রিম অ্যাপ্লিকেশনে এই ত্রিদেশীয় মিশ্রণ পদ্ধতির কার্যকারিতা তদন্ত-র পাশাপাশি মিশ্রিত ইন্টারফেসিয়াল ফিল্মের বৈশিষ্ট্যের উপর বিভিন্ন ফ্যাটি অ্যাসিড রচনার (স্যাচুরেটেড/অসম্পৃক্ত অনুপাত) প্রভাব অন্তর্ভুক্ত থাকতে পারে।