fondo

La evolución de la expansión o expansión de la interfaz describe cómo la interfaz responde a los cambios de área (aumento o disminución). La reacción puede ser elástica o pegajosa. A través del método de caída oscilante, se pueden obtener los parámetros correspondientes de la deformación de la interfaz, es decir, el módulo de elasticidad viscosa cuantitativo e, el módulo de elasticidad e 'y el módulo de adherencia e' [1, 2].

Métodos experimentales

Muestra

Las pruebas se realizaron con tres muestras diferentes que, antes de la medición, se habían preparado en una solución acuosa según su uso (tabla 1). Estas tres muestras son aditivos activos superficiales típicos en los alimentos. Las proteínas hidrolizadas se pueden utilizar como potenciadores del sabor y son adecuadas para pacientes alérgicos. El extracto de quillaia se utiliza en bebidas no alcohólicas para apoyar las propiedades de la espuma, mientras que el manilato de Propilenglicol está presente en helados, condimentos o cervezas como espesante, emulsionante o potenciador de la espuma.

Método de prueba

El método de caída oscilante se utiliza para determinar el módulo de elasticidad viscosa cuantitativo e, el módulo de elasticidad e 'y el módulo de adherencia e'. Introduzca la muestra en una jeringa de vidrio y conecte con el módulo de gotas oscilantes ODM del dsa100. La detección automática y el acoplamiento del pistón de la jeringa y la Alta automatización del software avance permiten una alta precisión y una excelente repetibilidad de la medición. Un volumen específico de gotas cuelga debajo de la jeringa, que oscila sinusoidalmente a través de la cerámica piezoeléctrica, y la tensión superficial de las gotas también muestra un cambio sinusoidal debido a la migración de tensoactivos en las gotas (figura 1). E, e 'y e' se pueden calcular en función de la tensión superficial, la variación del área de la gota y el ángulo de fase, todo lo cual se realiza automáticamente con el software advance.

Figura 1: dispositivo experimental del ODM del módulo de gotas oscilantes dsa100. Izquierda: la jeringa cargada en el líquido se inserta en el módulo. Derecha: la medición se puede comenzar después de fijar la jeringa.

Las mediciones se realizaron a frecuencias de 0,5, 1,0 y 3,0 Hz y amplitudes del 3,6% y 4,8% (deformación con respecto a la zona inicial) (datos no mostrados). Cambios de frecuencia y amplitud como este solían ser complejos, pero ahora se pueden configurar fácilmente con la ayuda del software advance. Cada gota realiza diez ciclos de oscilación consecutivos y se utiliza para la evaluación.

Resultados

Los valores de tensión superficial medidos en equilibrio en tres muestras fueron de 37,8, 35,5 y 53,4 MN / m, respectivamente. La figura 2 muestra el proceso de cambio sinusoidal de la superficie y la tensión superficial de la muestra 1 durante la oscilación. El software Advance permite ver intuitivamente los datos brutos (azul), así como las curvas de área (amarillo) y tensión superficial (azul).

Figura 2: curva de oscilación de área (azul oscuro) de la muestra 1 y tensión superficial resultante (azul claro), con una frecuencia de 0,5 Hz y una amplitud de frecuencia del 3,6%. También se muestra la función sinusoidal optimizada (la curva de área es amarilla y la tensión superficial es roja).

Las figuras 3a y 3b muestran el módulo de elasticidad e 'y el módulo de adherencia e' de tres muestras. La barra de error corresponde a la desviación estándar de las dos mediciones y, en la mayoría de los casos, es inferior al símbolo correspondiente. El alto grado de automatización del ODM y sus mediciones indica este alto nivel de repetibilidad.

Figura 3A (arriba), 3b (abajo): relación entre el módulo de elasticidad e 'y el módulo de adherencia e "de las tres muestras y la frecuencia de vibración. La amplitud de deformación superficial es de 3,6 ± 0,4%.

En las tres muestras, la parte elástica dominó el comportamiento de flujo de la interfaz (e '> e "). A diferentes frecuencias, el módulo de elasticidad de cada muestra cambia menos, pero los resultados varían mucho entre sí, de los cuales el módulo de elasticidad de la muestra 2 es el más grande, alrededor de 100 mnn / m. El módulo de elasticidad de la muestra 3 es el más bajo, alrededor de 20 min / m. Con el aumento de la frecuencia, el módulo de adherencia e "de las tres muestras disminuyó.

Los resultados de las pruebas son muy significativos para el proceso de producción de alimentos. Por ejemplo, la muestra 2, que puede calcular la relación e '/ Sigma = 2,8 a partir del módulo de elasticidad e' y la tensión superficial, según modelos como kloek, si e '/ Sigma > 1, la distribución del tamaño inicial de la burbuja en la espuma es muy estable y el proceso de descomposición de la maduración Ostwald puede ralentizarse o incluso detenerse. La muestra 2, una sustancia con un alto e '/ sigma, es muy adecuada para estabilizar las espumas en la industria alimentaria.

Por último, cabe destacar que todas las mediciones mencionadas aquí se han realizado en unas dos horas y media. Ahora, los instrumentos que permiten determinar estos indicadores clave de manera rápida, fácil y precisa están abriendo la puerta a los usuarios que estudian la teología de la interfaz.

Conclusiones

Después de las pruebas, el módulo de elasticidad e 'de los tres emulsionantes es muy diferente, con un rango de entre 20 - 110 MN / m. Estos parámetros clave se pueden determinar de manera fácil, rápida y precisa mediante la combinación de un nuevo módulo de gotas oscilantes (odm) con el software avance. Las mediciones simples e intuitivas en el rango de frecuencia y amplitud, así como la Alta automatización lograda por la combinación de software y hardware, se pueden utilizar para caracterizar completamente las propiedades de la interfaz, no solo en la industria alimentaria.