От гомогенизации с высоким-сдвигом к коллоидной мельнице: эмульгирование сдвиговых реологических характеристик PGPR и DMG в воде с высоким содержанием внутренней фазы-в-масляных (W/O) системах заправки салатов

Эмульсии с высоким содержанием воды-в-масле (W/O) и объемной долей дисперсной фазы φₒ больше или равной 0,74 составляют структурную основу заправок для салатов, альтернатив майонезу и спредов с низким-жиром. Однако их промышленная подготовка сталкивается с фундаментальной технологической дилеммой: как внутренние различия в энергозатратах между гомогенизацией с высоким сдвигом-сдвигом и коллоидным измельчением-двумя преобладающими технологиями эмульгирования-согласуются с кинетикой межфазной адсорбции и поведением эмульгаторов при построении сетки-напрямую определяют стабильность эмульсии и реологическое качество. В этой статье систематически анализируются дифференцированное межфазное поведение и характеристики отклика на сдвиг- полиглицерина, полирицинолеата (PGPR) и дистиллированных моноглицеридов (DMG) в таких системах с единой точки зрения эмульгирующей реологии сдвига. PGPR с его разветвленными гидрофобными хвостами рицинолевой кислоты и гибкими полиглицериновыми головными группами быстро достигает адсорбционного равновесия на границе раздела масло-вода и образует межфазную пленку с высоким дилатационным вязкоупругим модулем, но при этом демонстрирует слабую зависимость от истории сдвига. DMG, напротив, создает скелет жировой кристаллической сети с тиксотропными свойствами восстановления за счет зародышеобразования in situ и пространственного заполнения жировых кристаллов на границе раздела и в непрерывной фазе, но его межфазная кинетика медленная и сильно зависит от связанной сдвиговой-истории охлаждения. Синергия этих двух эмульгаторов заключается не просто в дополнительном сочетании значений ГЛБ, а скорее в формировании двойной стабилизирующей структуры -"межфазная пленка PGPR (эластичная оболочка) + кристаллическая сеть DMG (пластичный скелет)"- внутри поля сдвигового потока. Первый придает каплям способность предотвращать-коалесценцию, а второй придает объемной системе способность противостоять-седиментации и тиксотропное восстановление. В этой статье дополнительно построена фазовая диаграмма эмульгирующего сдвига с использованием плотности энергии (Eᵥ) и удельной энергии сдвига (SBE) в качестве двойных параметров, раскрывающих применимые границы и взаимодополняющие отношения между гомогенизацией с высоким -сдвигом (высокий Eᵥ, короткое время пребывания) и коллоидным измельчением (умеренный Eᵥ, длительное время пребывания, поле течения соединения с растяжением-сдвигом) в этой системе, тем самым обеспечивая теоретическую основу для выбора оборудования, проектирования процесса, и оптимизация рецептуры при промышленном производстве заправок для салатов с высоким содержанием внутренней фазы без масла.

Эмульсии с высоким содержанием внутренней фазы (HIPE) обычно относятся к эмульсионным системам, в которых объемная доля дисперсной фазы (φ) превышает 0,74-теоретический предел для случайной плотной упаковки однородных жестких сфер. За пределами этой объемной доли капли дисперсной фазы больше не представляют собой взаимно разделенные сферические единицы, а сжимаются и деформируются в полиэдрическую морфологию, при этом соседние капли разделены только чрезвычайно тонкой пленкой сплошной фазы. Эта уникальная микроструктурная геометрия придает набор не-ньютоновских реологических характеристик-предела текучести,-поведения при разжижении и вязкоупругого твердого тела-отклика-, что делает HIPE идеальными структурными шаблонами для полу-твердых пищевых продуктов, таких как майонез, заправки для салатов и обезжиренные спреды.

В более широком семействе HIPE эмульсии с высоким содержанием внутренней фазы вода-в-масле (W/O) занимают особое положение. В отличие от более распространенных HIPE типа «масло/вода», в эмульсиях типа «вода/масло» в качестве дисперсной фазы используется вода, а в качестве непрерывной фазы – масло. В пищевой промышленности такая структурная конфигурация «вода-в-масле» хорошо соответствует сенсорным требованиям заправок для салатов и спредов: непрерывная масляная фаза обеспечивает насыщенный-насыщенный вкус и устойчивый вкус, а диспергированные капли воды придают освежающее тактильное ощущение и-наполняющую способность в рецептурах с пониженным-жиром. Однако приготовление эмульсий типа «вода в масле» с высоким содержанием внутренней фазы значительно сложнее, чем их аналогов «масло в воде». Эта трудность возникает из-за двух основных факторов: эмульсии вода/масло по своей сути являются термодинамически нестабильными системами, а высокая объемная доля водных капель сжимает межкапельные расстояния до суб-микронных уровней, резко увеличивая движущую силу коалесценции. Более того, пищевые эмульгаторы типа «W/O» -не только ограничены в разнообразии, но и представляют собой преимущественно поверхностно-активные вещества с небольшими-молекулами и умеренной прочностью межфазной пленки, что затрудняет достижение долгосрочной-стабильности в условиях высокого содержания внутренней фазы.

На этом фоне два не-пищевых-эмульгатора-полиглицерин-полирицинолеат (PGPR) и дистиллированные моноглицериды (DMG)- оказались идеальной комбинацией для создания стабильных эмульсий типа «вода-масло» с высоким содержанием внутренней фазы благодаря их взаимодополняющему поведению на границе раздела фаз и функциональному расположению. PGPR — один из наиболее важных эмульгаторов типа «вода-масло» в пищевой промышленности, синтезированный путем этерификации полимеризованного глицерина конденсированной рицинолевой кислотой. Он обладает сильно разветвленными гидрофобными хвостами и широким распространением гидрофильных головных групп. Исследования показали, что PGPR быстро достигает адсорбционного равновесия на границе раздела масло-вода, благодаря своей разветвленной-цепочечной структуре, придающей межфазной пленке высокий межфазный дилатационный вязкоупругий модуль, способный эффективно противостоять деформации межфазной пленки, вызванной коалесценцией эмульсии. При концентрации PGPR 4% и объемной доле масла 0,7–0,8 полученные эмульсии вода/масло демонстрируют преобладающее сдвиговое-разжижение и упругое-реологическое поведение с процентами тиксотропного извлечения 131,26% и 114,56% соответственно.

DMG представляет собой совершенно другой механизм стабилизации. Являясь молекулярно дистиллированным моноглицеридом с содержанием моноэфира более или равным 90%, ДМГ имеет значение ГЛБ приблизительно 3,9–5,3 и обладает умеренной межфазной активностью на границе раздела масло-вода. Однако его основная способность стабилизировать эмульсии типа «вода-масло» обусловлена ​​поведением -построения сетки жировых кристаллов на границе раздела и в непрерывной фазе. Во время охлаждения молекулы ДМГ подвергаются зародышеобразованию и кристаллизации in situ на границе раздела нефть-вода и внутри непрерывной фазы, образуя пространственную структуру, в которой стабилизация Пикеринга и стабилизация сетки сосуществуют синергетически. Эта кристаллическая сетка не только предотвращает слияние капель через физические барьеры, но также придает системе значительный предел текучести и тиксотропное восстановление.

Предыдущие исследования явно продемонстрировали, что смесь PGPR + DMG обеспечивает максимальную стабильность эмульсии в смешанных системах кокосового масла-подсолнечного масла, причем стабильные эмульсии типа «вода-масло» образуются при общей концентрации эмульгатора 3%. В смешанных системах эмульгаторов DAG-PGPR синергетическое взаимодействие между межфазной кристаллизацией и высокой поверхностной активностью PGPR приводит к образованию эмульсий как с равномерным распределением капель, так и с превосходной стабильностью при замораживании-оттаивании. Однако эти исследования в основном сосредоточены на статических параметрах рецептуры, а систематическое понимание того, как обработка истории сдвига,-т. е., как характеристики поля потока, создаваемые различным эмульгирующим оборудованием, влияют на кинетику адсорбции, поведение кристаллизации и синергетические эффекты двух эмульгаторов,-по-прежнему отсутствует.

Целью данной статьи является с единой точки зрения сдвиговой реологии построить полную причинно-следственную цепочку: оборудование для эмульгирования → поле сдвигового течения → межфазное поведение → объемная реология → стабильность продукта. Центральный тезис заключается в том, что синергия между PGPR и DMG — это не статическая функция формулирования, а скорее динамическая функция сдвиг-ответа; Выбор между гомогенизацией с высоким-сдвигом и коллоидным измельчением, по сути, представляет собой подбор и комбинацию соответствующих «окна сдвига» двух эмульгаторов.

1 Материалы

PGPR (HLB ≈ 0,4–4,0, Guangzhou Zhonghai Chemical); ДМГ (содержание моноэфира более или равно 90%, ГЛБ ≈ 3,9–5,3, тот же поставщик); масло подсолнечное (пищевое); деионизированная вода; соль, сахароза, ксантановая камедь (пищевая).

2 Модельная система без заправки для салата

Масляная фаза: подсолнечное масло со смешанным эмульгатором ПГПР/ДМГ (общая концентрация 1–5%, соотношение ПГПР:ДМГ от 0:10 до 10:0), растворенное при перемешивании при температуре 70 градусов. Водная фаза: деионизированная вода + соль 1,5% + сахароза 3% + ксантановая камедь 0,1%, растворяют при перемешивании при температуре 60 градусов. Массовое соотношение воды-к-масла: 70:30 (φₒ=0.7) и 60:40 (φₒ=0.6), образуя две серии.

3 Оборудование для эмульгирования и обработка

Для гомогенизации с высоким-сдвигом (HSH) использовался цифровой высокоскоростной-диспергирующий гомогенизатор (FJ200-SH, Shanghai Huxi) с параметрами обработки 8 000–18 000 об/мин и продолжительностью 1–5 минут. Для коллоидного измельчения (CM) использовалась лабораторная-циркуляционная коллоидная мельница (JMS-50D, Langfang General Machinery) с зазором между статором и ротором 100–500 мкм, скоростью ротора 3000–6000 об/мин и 1–5 проходами рециркуляции. После эмульгирования все эмульсии быстро охлаждали до 25 градусов на бане со льдом.

4 метода характеристики

• Морфология капель:Оптическая микроскопия (ВХ53, Olympus) при увеличении ×400; Распределение капель по размерам (d₃,₂), определенное с помощью программного обеспечения для анализа изображений ImageJ.
• Реологическая характеристика:Ротационный реометр (DHR-2, TA Instruments), геометрия параллельных пластин 40 мм (зазор 1 мм), угол 25 градусов. Сдвиг в установившемся-состоянии: 0,01–100 с⁻¹; развертка по амплитуде: деформация 0,01–100 % при частоте 1 Гц; развертка по частоте: 0,1–100 рад/с при деформации 0,1 % (в пределах LVR); тиксотропия: трехступенчатый цикл скорости сдвига 10⁻³→100→10⁻³ с⁻¹.
• Межфазная дилатационная реология:Межфазная дилатационная реометрия на основе подвесной капли- (OCA 25, DataPhysics), частота колебаний 5–45 мГц, амплитуда 2 %, температура 25 градусов.
• Анализ кристаллизации жира DSC:Дифференциальная сканирующая калориметрия (DSC 214 Polyma, Netzsch), скорость нагрева/охлаждения 5 град/мин.
• Стабильность хранения:Хранение при температуре 25/4 градусов в течение 30 дней с визуальным наблюдением за разделением фаз и коалесценцией.

1. Дифференцированное межфазное поведение PGPR и DMG на интерфейсе W/O.

Измерения межфазной дилатационной реологии выявили существенные различия между PGPR и DMG на границе раздела нефть-вода. PGPR быстро достигает адсорбционного равновесия даже при очень низких концентрациях (0,1%), при этом его модуль межфазной дилатации E' демонстрирует слабую частотную зависимость в диапазоне частот 5–45 мГц, что указывает на твердый -подобный упругому характер межфазной пленки. Этот вывод полностью согласуется с данными литературы: разветвленные гидрофобные хвосты рицинолевой кислоты PGPR придают межфазной пленке высокий дилатационный вязкоупругий модуль, что позволяет ей эффективно противостоять межфазной деформации, вызванной коалесценцией эмульсии. После 15 циклов сжатия-расширения модуль межфазной пленки PGPR показал лишь незначительное снижение, что подтверждает ее превосходную долгосрочную-межфазную стабильность.

DMG продемонстрировал совершенно другое поведение интерфейса. При идентичных условиях измерения модуль расширения межфазной пленки DMG был значительно ниже, чем у PGPR, с выраженной частотной зависимостью.-модуль быстро рос на высоких частотах и ​​снижался на низких частотах,-что указывает на характер пленки, в которой преобладает вязкость-. Что еще более важно, когда температура была снижена с 70 до 25 градусов, модуль расширения межфазной пленки DMG претерпел ступенчатое увеличение, тесно связанное с ее поведением при межфазной кристаллизации in situ. ДСК-анализ подтвердил эту гипотезу: во время охлаждения ДМГ проявлял отчетливый экзотермический пик примерно при 45–50 градусах, соответствующий гетерогенному зародышеобразованию и кристаллизации моноглицеридов на границе раздела масло-вода.

Эти два различных поведения на границе раздела определяют соответствующие модели реакции в полях сдвига. Межфазная адсорбция PGPR представляет собойкинетически управляемый процесс: молекулы могут быстро завершить конформационную настройку по прибытии на границу раздела и достичь равновесного покрытия; следовательно, ее зависимость от интенсивности сдвига относительно слаба. Межфазное поведение DMG, напротив, представляет собойтермодинамический-кинетический связанный процесс: молекулы сначала должны достичь критической поверхностной концентрации на границе раздела, после чего следует охлаждение,-вызванное кристаллизацией in situ; Таким образом, окончательная межфазная структура сильно зависит от траектории сдвигового-охлаждения.

2. Влияние типа поля сдвигового течения на распределение капель по размерам

Гомогенизация с высоким-сдвигом (HSH) и коллоидное измельчение (CM) представляют собой два принципиально различных типа полей потока эмульгирования.

HSH относится к категорииинерционная турбулентность-преобладает в полях потока. При вращении ротора с высокой - скоростью жидкость испытывает интенсивные турбулентные колебания, при этом разрушение капель в первую очередь контролируется турбулентным инерционным напряжением (~ρ(εd)^(2/3)). Основными характеристиками этого поля потока являются: чрезвычайно высокая плотность энергии (10⁶–10⁸ Вт/м³), очень короткое время пребывания (от миллисекунд до секунд) и поле потока, в котором преобладают сдвиговые и турбулентные вихри.

С другой стороны, коллоидная мельница относится к категориирасширенные-поля смешанного потока сдвига. Внутри зазора статора-ротора жидкость подвергается совместному воздействию интенсивных продольных и сдвиговых потоков, и механизм разрушения капель значительно сложнее. По сравнению с HSH, CM имеет умеренную плотность энергии (10⁵–10⁷ Вт/м³), но значительно более длительное время пребывания (от секунд до минут) со значительным компонентом потока при растяжении.

Таблица 1. Сравнение характеристик поля потока: гомогенизация с высоким-сдвигом и коллоидная мельница

Результаты экспериментов показали, что при использовании одного PGPR в качестве эмульгатора HSH при 18 000 об/мин в течение 3 мин дает распределение капель с d₃,₂ ≈ 8–12 мкм, с регулярной морфологией капель и узким распределением по размерам. Когда обработка CM применялась при сопоставимых затратах энергии, средний размер капель увеличивался до 15–20 мкм, но распределение по размерам было более широким, демонстрируя отчетливый бимодальный характер -основной пик при 10–15 мкм и вторичный пик при 25–35 мкм.

Внедрение DMG коренным образом изменило эту картину. В смешанной системе PGPR:DMG=7:3 (общая концентрация 3%) разница в размерах капель между HSH и CM значительно сузилась: d₃,₂ ≈ 10 мкм для HSH и ≈ 12 мкм для CM, уменьшая соотношение примерно с 1,8× (только PGPR) до примерно 1,2×. Что еще более важно, стабильность при хранении (30 дней, 25 градусов) эмульсии, полученной CM-, была заметно выше, чем у продукта HSH-, индекс дестабилизации первого составлял лишь приблизительно 40% от последнего.

3 Механизм отклика на сдвиг- в структуре двойной стабилизации «межфазная пленка PGPR + кристаллическая сеть DMG»

Почему CM демонстрирует столь выраженное относительное преимущество в смешанной системе PGPR/DMG? Ответ заключается в дифференцированной реакции двух эмульгаторов на историю сдвига, а также в уникальных характеристиках поля потока СМ, ​​которые точно соответствуют их соответствующим «окнам сдвига».

Межфазная адсорбция PGPR представляет собой быстрый кинетический процесс. Будь то в миллисекундной-турбулентности HSH или во втором-растягивающем-сдвиговом потоке CM, молекулы PGPR могут быстро завершить адсорбцию на поверхности только что образовавшихся капель, образуя эластичную межфазную пленку. Однако,способность межфазной пленки PGPR к самовосстановлению-от механических повреждений ограничена. В условиях экстремальной турбулентности HSH возникающие капли подвергаются повторяющимся циклам разрушения-слияния-повторного-разрыва, при этом межфазная пленка постоянно разрывается и восстанавливается, что приводит к снижению предельной эффективности эмульгирования.

Для DMG, напротив, требуется принципиально иная среда со сдвиговым-охлаждением. Предпосылками для того, чтобы ДМГ проявлял свою стабилизирующую функцию на границе раздела и в непрерывной фазе, являются: (1) молекулы должны иметь достаточно времени для достижения критической поверхностной концентрации на поверхности капли; (2) капли должны сохранять морфологическую стабильность при соответствующем сдвиге, чтобы обеспечить шаблоны зародышеобразования для межфазной кристаллизации; (3) скорость охлаждения должна быть умеренной, чтобы обеспечить адекватный рост кристаллов без чрезмерной агрегации.

Характеристики поля потока HSH-высокая плотность энергии, чрезвычайно короткое время пребывания, сильная турбулентность-противоречат практически всем требованиям DMG.При HSH время жизни отдельных капель чрезвычайно короткое (от миллисекунд до секунд), а молекулам ДМГ не хватает времени для накопления на границе раздела, не говоря уже о полном межфазном зародышеобразовании и росте кристаллов. Значительное тепло трения, выделяемое HSH, дополнительно требует дополнительной компенсации внешнего охлаждения, еще больше сжимая окно кристаллизации DMG.

Характеристики поля потока CM-умеренная плотность энергии, более длительное время пребывания, значительная составляющая потока при растяжении-удовлетворяют всем требованиям DMG.В зазорном течении КМ капли претерпевают постепенную деформацию растяжения; увеличение площади поверхности происходит синхронно с поверхностной диффузией ДМГ, обеспечивая идеальные кинетические условия для межфазной кристаллизации. При растягивающем потоке капли разрываются по механизму удлинения-в форме гантели, образуя дочерние капли правильной морфологии и однородного размера, что облегчает последующее однородное построение кристаллической сети. Что еще более важно, более длительное время пребывания CM дает DMG широкие возможности для завершения зарождения кристаллов и начального роста в непрерывной фазе, формируя пространственную структуру, в которой стабилизация Пикеринга и стабилизация сетки сосуществуют синергетически.

Мы резюмируем этот механизм как«Интерфейсная пленка PGPR (эластичная оболочка) + кристаллическая сетка DMG (пластмассовый каркас)» модель с двойной стабилизацией. В этой модели PGPR обеспечивает первый уровень защиты,-наделяя каждую каплю эластичной межфазной пленкой, препятствующей слипанию; DMG обеспечивает второй уровень защиты,-создавая пластиковый каркас из кристаллических сеток между каплями, придавая системе способность противостоять-седиментации и тиксотропное восстановление. Существование этой двойной структуры получило косвенное подтверждение в литературе: исследования смешанных эмульгирующих систем DAG-PGPR показали, что синергетическое взаимодействие между межфазной кристаллизацией и высокой поверхностной активностью PGPR приводит к образованию эмульсий как с равномерным распределением капель, так и с превосходной стабильностью при замораживании-оттаивании; в PGPR-содержащих эмульсиях вода/масло межфазный жир заставляет капли действовать как активные наполнители, усиливая жесткость и твердость системы.

4. Построение фазовой диаграммы эмульгирующего сдвига и критерии выбора процесса

Основываясь на систематических экспериментальных результатах, мы построили фазовую диаграмму эмульгирующего сдвига, используя плотность энергии (Eᵥ) и удельную энергию сдвига (SBE) в качестве двойных параметров, очерчивая применимые границы и дополнительные отношения между HSH и CM в этой системе.

Таблица 2. Фазовая диаграмма эмульгирующего сдвига для эмульсий, смешанных с высоким содержанием внутренней фазы PGPR/DMG без масла

Окно яподходит для заправок для салатов, требующих высокой сыпучести и превосходных характеристик при экструзии. Здесь PGPR является доминирующим эмульгатором (более или равно 80%), а небольшое количество DMG обеспечивает вспомогательную стабилизацию. Высокая плотность энергии HSH позволяет адекватно измельчать капли, а низкое содержание DMG гарантирует, что тепловые эффекты HSH не разрушат слабую кристаллическую сетку. Полученная эмульсия имеет предел текучести примерно 50–150 Па и тиксотропное восстановление примерно 80–100 %, что подходит для бутилированных сжимаемых продуктов.

Окно IIпредставляет собой оптимальную область комплементарности между HSH и CM. Основная концепция этой стратегии заключается в использовании HSH для эффективного разрушения первичных капель, а затем CM для вторичного структурного уточнения,-включая гомогенизацию размера капель и направленное построение кристаллической сети DMG. Эксперименты подтвердили, что тандемный процесс «пред-эмульгирования HSH (18 000 об/мин, 1 мин) + рециркуляционное рафинирование CM (3000 об/мин, 3 прохода)» позволяет одновременно достичь как крупности капель (d₃,₂ ≈ 10–15 мкм), так и долгосрочной-стабильности при хранении (30-дневный индекс дестабилизации < 5%). Этот процесс подходит для заправок для салатов и намазок, к которым предъявляются высокие требования к стабильности при хранении.

Окно III— это область, где эффект кристаллической сетки ДМГ полностью реализуется. Более длительное время пребывания и характеристики текучести УМ при растяжении предоставляют DMG широкие возможности для построения полной кристаллической сети на границе раздела и в непрерывной фазе. Полученная эмульсия может достигать предела текучести 200–400 Па, тиксотропного восстановления, превышающего 120 %, и выраженных пластических -теловых характеристик-, сохраняющих форму в статических условиях (четкие выступы после черпания), проявляя при этом умеренное вязкостное сопротивление при динамическом растекании. Этот интервал особенно подходит для замороженных/охлажденных спредов и альтернатив растительному маслу,-которые требуют высокой-удерживающей способности.

Окно IVуказывает на то, что простое увеличение времени CM или увеличение скорости ротора не может компенсировать структурные недостатки, вызванные недостаточной дозировкой PGPR или неадекватными условиями кристаллизации DMG.

5 Количественный анализ тиксотропного восстановления и синергетического усиления PGPR/DMG

Поведение тиксотропного восстановления является основным индикатором качества использования заправок для салатов и спредов.-Продукт должен проявлять хорошую сыпучесть при выдавливании из бутылки или намазывании на хлеб, но при этом должен быстро восстанавливать свою твердую-подобную структуру после экструзии или намазывания, чтобы предотвратить разрушение и выделение масла.

Эмульсии, содержащие только PGPR, показали тиксотропное восстановление примерно 70–85% с медленной скоростью восстановления (характерное время ~120–200 с). Эмульсии, содержащие только ДМГ, не могли сформировать полную тиксотропную петлю гистерезиса из-за крупных капель и сильной коалесценции (восстановление<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.

С единой точки зрения эмульгирующей сдвиговой реологии в этой статье раскрываются синергетический механизм и характеристики отклика на сдвиг- PGPR и DMG в системах заправки для салатов с высоким содержанием внутренней фазы без масла, предлагая следующие рекомендации по промышленному приготовлению:

Принципы выбора оборудования:Продукты с высокой-текучестью лучше всего производить с помощью одностадийной-обработки HSH; Для тандемной обработки HSH + CM рекомендуются продукты со средней-–-высокой стабильностью; Продукты с высокой формой-выдержки оптимально готовятся с использованием многопроходной-преобладающей многопроходной обработки-.

Принципы разработки рецептуры:Составы с высоким соотношением PGPR должны сочетаться с высокой энергетической плотностью HSH; составы с соотношением PGPR от среднего-до-низкого должны быть сопоставлены с полем продольного-сдвигающего потока CM; на каждые 10% увеличения доли ДМГ рекомендуется увеличить время пребывания ЦМ примерно на 20% или увеличить рециркуляцию ЦМ на один дополнительный проход.

Будущие направления исследований могут включать в себя: распространение методологии диаграммы фаз сдвига, разработанной в этом исследовании, на другие системы пищевых эмульсий типа «В/М» (например, маргарин, не-молочные взбитые сливки); использование in situ методов малоуглового-рассеяния и нейтронной рефлектометрии для выяснения кинетики межфазной кристаллизации ДМГ в условиях сдвигового-охлаждения; и сравнение тандемного процесса HSH + CM с новыми технологиями, такими как микрофлюидное эмульгирование, для изучения максимальной точности управления, достижимой при приготовлении эмульсий типа «вода-масло» с высоким содержанием внутренней фазы.

Синергическое действие PGPR и DMG в системах заправки для салатов с высоким содержанием внутренней фазы без масла представляет собой динамический, зависящий от сдвига-истории-дополняющий механизм стабилизации, основанный на принципиально разных физических механизмах-вязкоэластичности межфазной пленки и структуре кристаллической сетки. Выбор между гомогенизацией с высоким сдвигом-сдвигом и коллоидным измельчением, по сути, представляет собой согласование соответствующих «окна сдвига» двух эмульгаторов: HSH соответствует быстрой межфазной адсорбции PGPR, тогда как CM соответствует межфазной кристаллизации зародышеобразования и построению сети DMG. Тандемное использование двух типов оборудования представляет собой инженерное решение, сочетающее эффективность и качество. «Фазовая диаграмма эмульгирующего сдвига», построенная в этом исследовании, обеспечивает систематическую теоретическую основу и практическое руководство для выбора оборудования, проектирования процесса и оптимизации рецептуры эмульсий вода/масло с высоким содержанием внутренней фазы в пищевой промышленности.