کاله - رضا قربانی
ghorbani1359@yahoo.com
کلمات کلیدی مطالب

خلاصه
روش ژل مایع روشی است که برای معلق سازی ذرات جامد در نوشیدنی ها قابل استفاده می باشد. ژل های مایع عبارتند از محلول هایی که در تنش
های برشی پایین رفتاری بسیار شبیه به ژل نشان می دهند ولی در تنش های برشی بالا مانند سیالات عمل می نمایند. در این روش، ضمن حفظ سیالیت
لازم، در نوشیدنی تنش تسلیم ایجاد می گردد. در این تحقیق از روش ژل مایع برای معلق نمودن ذرات جامد سبزی معطر، در نوشیدنی لبنی اسیدی ایرانی
(دوغ) استفاده به عمل آمد


روش ژل مایع روشی است که برای معلق سازی ذرات جامد در نوشیدنی ها قابل استفاده می باشد. ژل های مایع عبارتند از محلول هایی که در تنش
های برشی پایین رفتاری بسیار شبیه به ژل نشان می دهند ولی در تنش های برشی بالا مانند سیالات عمل می نمایند. در این روش، ضمن حفظ سیالیت
لازم، در نوشیدنی تنش تسلیم ایجاد می گردد. در این تحقیق از روش ژل مایع برای معلق نمودن ذرات جامد سبزی معطر، در نوشیدنی لبنی اسیدی ایرانی
(دوغ) استفاده به عمل آمد. هیدروکلوئید های ژلان و پکتین برای این منظور به کار گرفته شدند. نتایج نشان داد که ژلان و پکتین به تنهایی برای معلق
سازی ذرات مناسب نیستند. ژلان و پکتین به شکل همراه سازگار بودند و باعث پایداری قابل توجه دوغ شدند. در نمونه ژل مایع تنش تسلیم مشاهده
شد و با روش برون یابی بر اساس مدل پلاستیک بینگهام مقدار آن اندازه گیری شد. محاسبات معلق سازی بر پایه تنش تسلیم انجام شد که با نتایج
مشاهده پایداری همخوانی داشت.
واژه های کلیدی: نوشیدنی لبنی اسیدی، ژل مایع، ژلان، پکتین، تنش تسلیم، معلق سازی
مقدمه
دوغ یکی از محصولات بومی ایران است و در بین نوشیدنی ها جایگاه ویژه ای دارد. همراه شدن دوغ با گیاهان خشک
معطر علاوه بر طعم طبیعی که در محصول ایجاد م یکند، ظاهر پسندیده ای است در گذشته رایج بوده است و از جنبه خواص
تغذیه ای و مقبولیت محصول نیز مورد توجه است. از بین این گیاهان معطر می توان به نعناع و پونه اشاره کرد که امروزه در
صنعت از اسانس آنها در دوغ استفاده می گردد. یکی از راه های استفاده از این گیاهان، افزودن آنها به صورت خشک است که در
حال حاضر شکل صنعتی ندارد. در صورت استفاده صنعتی از این مواد طعم زا، اولین هدف از لحاظ کیفیت ظاهری محصول،
معلق ماندن ذرات آنها است. روش های مختلفی مثل تغییرات در ویسکوزیته و دانسیته، و برهمکنش های شیمیایی جهت معلق
کردن ذرات وجود دارد.
روش ژل مایع برای معلق سازی ذرات جامد مانند پالپ میوه و یا پایدارسازی سوپها قابل استفاده است ( ۸). ژل های مایع
عبارتند از محلول هایی حاوی ذرات ریز ژله ای که در تنش های برشی پایین رفتاری بسیار شبیه به ژل نشان می دهند ولی در
تنش های برشی بالا مانند سیالات عمل می نمایند. توانایی تولید ژل مایع توسط هیدروکلوئیدهای خاص و استفاده از آنها در
مواد غذایی در سال ۱۹۹۰ توسط براون و همکاران به صورت اختراع ثبت شده است( ۳). ژل مایع یا ژل سیال، یک ژل واقعی
نبوده بلکه سیال یا ماده شبه خمیری است که علاوه بر داشتن بافتی نرم، روان و صاف، دارای تنش تسلیم می باشد. خواص ژل
2
مایع در درجه اول به نوع بیوپلیمر انتخاب شده و غلطت آن بستگی دارد ( ۶). برای تولید ژل مایع فرآیندهای مختلفی قابل انجام
است ( ۸). به عنوان مثال، تشکیل ژل همراه با همزنی و یا تولید اولیه ژل و همزنی آن در مرحله بعد به منظور گسیختگی شبکه و
ایجاد ذرات ریز منجر به تشکیل ژل مایع می گردد ( ۵). هیدروکلوئید ژلان می تواند در نوشیدنی ها به عنوان پایدار کننده به
صورت ژل مایع به کار رود ( ۲). آزمایشات نشان داده اند که بهترین راه برای جلوگیری از دو فاز شدن دوغ، استفاده از پکتین با
.(۴ ، درجه متوکسیل بالا می باشد ( ۹
ذرات معلق در محلول به دلیل اختلاف دانسیته بین مایع اطراف و ذره یا جسم شناور، ته نشین شده و یا صعود می نمایند که
به یک ذره z بنابراین به صورت مجزایی در ته یا بالای ظرف قرار می گیرند. انواع نیروهایی که در جهت عمودی یا محور
وارد می شوند عبارتند از نیروهای وزن، ارشمیدس یا شناوری، هیدرودینامیکی و بین مولکولی. چنانچه سیال دارای تنش تسلیم
باشد، در صورت تمایل ذره به حرکت، تنش تسلیم مانع از حرکت شده و نیرویی به ذره وارد خواهد کرد. این نیرو به سطح ذره
و مقدار تنش تسلیم وابسته است. در بحث شناور سازی در حالت پویا، نیروی هیدرودینامیک ایجاد شده از حرکت سیال، از ته
نشینی ذره جلوگیری می نماید ولی در حالت ایستا تنش تسلیم اهمیت خواهد داشت. تنش تسلیم به عنوان کمینه تنش برشی
لازم جهت شروع جریان تعریف می شود و با استفاده از ابزارهای دقیق قابل اندازه گیری می باشد. برون یابی تنش برشی در
.( مقابل نرخ برش و محاسبه عرض از مبدا (یعنی جایی که نرخ برشی صفر است) یکی از روش های معمول می باشد ( ۷
هدف از این تحقیق بررسی امکان تولید محصول ویژه ای بر پایه دوغ است که هم دوفاز شدن در آن برطرف شده و هم
قابلیت استفاده از ذرات فاز جامد به صورت پراکنده و معلق را دارا م یباشد. بدین منظور از روش های پایدارسازی و ژل مایع
بهره برده شد. ذرات سبزی معطر به عنوان ذرات فاز جامد به کار رفت. از هیدروکلوئید های ژلان پکتین استفاده شد.
مواد و روش ها
۴۰ درجه سانتی - شیر تازه بدون چربی پس از پاستوریزاسیون در دمای ۹۰ درجه سانتی گراد به مدت ۱۵ دقیقه، در دمای ۴۴
هنسن دانمارک) تلقیح شد. دوغ از رقیق کردن ماست با استفاده از آب دیونیزه تولید شد. ماده ) YF- گراد با کشت آغازگر 3331
ساخت دانمارک در فشار APV جامد دوغ روی ۵ درصد وزنی تنظیم شد ( ۱). همگن سازی با استفاده از دستگاه همگن ساز
۴ تنظیم و در این محدوده حفظ گردید. جهت تولید ژل مایع، محلول های داغ و -۴/ نمونه ها بر روی ۲ pH . ۱۵۰ بار انجام شد
هیدراته شده هیدروکلوئید به آرامی همراه با همزنی ملایم به محلول نیمه رقیق و همگن شده دوغ افزوده شدند. ابتدا
هیدروکلوئیدها در آب دیونیزه حل گردیدند و در نهایت به دوغ افزوده شدند.
استفاده شد. Haake جهت بررسی خواص جریانی نمونه ها از ویسکومتر جام و کاسه
.( دانسیته نمونه ها با پیکنومتر در دمای ۲۰ درجه سانتی گراد محاسبه گردید ( ۱
نعناع و پونه از شرکت سبزان خریداری و سپس توسط آسیاب آزمایشگاهی خرد شدند و با عبور از الک با مش ۱۰ و ۱۸
۰ میلی متر ساخت امریکا تعیین / ذرات یکنواخت حاصل گردید. ضخامت با دستگاه ضخامت سنج مغناطیسی با دقت ۰۰۱
گردید. جهت تعیین دانسیته، وزن سبزی اضافه شده به آب به ازای افزایش حجم به مقدار مشخص با استفاده از ترازوی دیجیتال
۰ گرم بدست آمد. / با دقت ۰۰۰۱
3
نتایج و بحث
به عنوان مثالی از ذرات جامد، سبزیجات خشک پس از بلانچ شدن به دوغ افزوده شدند و پایداری بررسی شد. در شکل ۱
تیمارهای مختلف حاوی سبزیجات خشک مشاهده می شود. در نمونه استاندارد و نمونه حاوی پکتین، ذرات کلوئیدی رسوب
نمودند. در این نمونه ها سبزی ها نیز همراه ذرات رسوب کرده و ته نشین شدند. در نمونه های حاوی ژلان، ته نشینی رخ نداد
و سبزیجات پایدار باقی ماندند. در نمونه حاوی ژلان تنها، دو فاز شدن زیاد بود که از لحاظ ظاهری مناسب نمی باشد. نمونه
حاوی ژلان و پکتین پایدار است و می تواند به عنوان نمونه مناسب انتخاب شود. جهت بررسی ریاضی پایداری، نیروهای
مختلف وارده به ذرات سبزی پیش بینی شدند و از این لحاظ نیز پایداری بررسی شد.
در شکل ۲ منحنی جریان برای نمونه های مختلف دوغ نشان داده شده است. همانطور که اشاره شد، تنها در نمونه حاوی
ژلان و چکتین به صورت همراه دوفاز شدن در حد قابل قبولی کاهش یافت و بنابر این این نمونه به عنوان نمونه منتخب برای
معلق سازی در نظر گرفته شد. تنش تسلیم با برازش منحنی در نرخ برش ۶۵ تا ۶۵۰ بر ثانیه بر اساس مدل بینگهام محاسبه شد.
شکل ۱: ذرات سبزی درون نمونه های مختلف دوغ. شکل ۲: نمودار جریان برای دوغ حاوی هیدروکلوئیدهای مختلف دایره: استاندارد،
۱: استاندارد، و حاوی ۲: پکتین، ۳: ژلان، ۴: ژلان-پکتین مربع: پکتین، مثلث: ژلان، متواضی الاضلاع: ژلان و پکتین
نیروی حاصل از تنش تسلیم در حالت ایستا می تواند مورد استفاده قرار گیرد. یعنی نیرویی که لازم است تا شبکه یا بافت
موجود در محصول را از هم گسیخته و ایجاد حرکت نماید. برآیند نیروی وزن و ارشمیدس در لحظه صفر یعنی زمانی که ذره
ثابت است مقداری مثبت و یا منفی است که باعث شروع صعود و یا ته نشین شدن ذره می شود. سه نیروی اصلی وزن ذره،
ارشمیدس و متناسب با تنش تسلیم سیال باید محاسبه شوند.
:(ρp) نیروی وزن ذره: که با دانسیته ذره، حجم ذره و شتاب جاذبه رابطه دارد. داده های موجود عبارتند از: دانسیته ذره
۰ میلی متر، شتاب جاذبه /۴۳ :(a) ۱ میلی متر، ضخامت ذره مسطح /۵ :(r) ۱ گرم بر سانتی متر مکعب، شعاع ذره مسطح /۰۵۱۳
۹ متر بر مجذور ثانیه /۸ :(g)
4
( ) V =πr 2a : حجم ذره = 3.038×10−12 V = 3.14× 1.5×10−3 2 × 0.43×10−3 m3
نیروی وزن ذره برابر است با:
F Vg p
= 3.13×10−8 = 1051.3× 3.038×10−12 ×9.8 g = ρ N
:(ρm) نیروی شناوری: که با دانسیته سیال، حجم ذره و شتاب جاذبه رابطه دارد. داده های موجود عبارتند از: دانسیته سیال
۹ متر بر مجذور ثانیه /۸ :(g) ۳ متر مکعب، شتاب جاذبه /۰۳۷ × ۱۰-۹ : (V) ۱ گرم بر سانتی متر مکعب، حجم ذره /۰۱۷۷
F Vg m
b = ρ = 1017.7×3.038×10−12 × 9.8 = 3.03×10−8 N
نیروی مربوط به تنش تسلیم: نیروی مربوط به تنش تسلیم با میزان تنش تسلیم و سطح ذره در یک جهت مرتبط است. داده
، ۰/۷۶۳ :(σ ۰ درصد پکتین) عبارتند از: تنش تسلیم دوغ ( 0 / ۰ درصد ژلان و ۲۵ / های موجود برای یکی از نمونه های دوغ ( ۰۵
۱ میلی متر /۵ :(r) شعاع ذره مسطح
سطح ذره عبارتست از:
m2 = 7.065×10−9 = 3.14× (1.5×10−3 )2 A =πr 2
نیروی مربوط به تنش برشی به قرار زیر خواهد بود:
F A 0
σ 0 =σ Fσ 0 = 0.763× 7.065×10−9 = 5.4×10−6 N
برآیند نیروها:
F gb = F g − F b = (3.13×10−8 )− (3.03×10−8 ) = 10−9 N
۱۰ نیوتن به برگ های خرد شده پونه وارد می شود. این نیرو باعث ته نشین شدن ذرات خواهد شد - بنابراین نیرویی معدل ۹
زیرا نیروی وزن مقدار بیشتری داشته است. چنانچه نیروی حاصل از تنش تسلیم برابر یا بیشتر از این مقدار باشد ذره پایدار
خواهد شد. با توجه به اینکه نیروی مربوط به تنش تسلیم در نمونه مورد محاسبه بیشتر از این نیرو است انتظار می رود ذرات
دوغ پایدار بمانند. در آزمایشات پایداری این نمونه پایدار بود که محاسبات را تایید می نماید (شکل ۱). نیروی مربوط به تنش
تسلیم، برای نعناع نیز از برهمکنش نیروهای وزن و شناوری بیشتر خواهد بود. برای نعناع خواهیم داشت:
F g = 2.692×10−8 Fb = 2.677×10−8 F gb =1.47×10−10 N
5
منابع
. ۱. موسسه استاندارد و تحقیقات صنعتی ایران. ۱۳۷۰ . دوغ: ویژگی ها و روش های آزمون. استاندارد شماره ۲۴۵۳
2. Cho, S. S., & Dreher, M. L., 2001. Handbook of dietary fiber. Marcel Dekker, Inc.
3. Frith, W. J., Garijio X., Foster T. J., & Norton I. T., 2002 . Microstructural origins of the rheology of fluid gels. Gums and
stabilizers for the food industry 11. 95-103.
4. Laurent, M.A., & Boulenguer, P. 2003. Stabilization mechanism of acid dairy drinks (ADD) induced by pectin. Food
Hydrocolloids. 17: 445-454.
5. Nishinari, K. Zhang, H. & Ikeda, S. 2000. Hydrocolloid gels of polysaccharides and proteins Current Opinion in Colloid &
Interface Science 5: 195-201.
6. Norton , I.T. Jarvis, D.A. Foster T.J. 1999. A molecular model for the formation and properties of fluid gels. International
Journal of Biological Macromolecules. 26: 255–261.
7. Steffe J.F. 1996. Rheological methods in food process engineering. Freeman Press.
8. Sworn, G. 2000. Gellan gum. In G.O. Phillips, P.A. Williams (Eds.), Handbook of Hydrocolloids. Woodhead Publishing Ltd.,
Cambridge.
9. Willatsa, W.G.T., Knoxb J. P., & Mikkelsen, J.D. 2006. Pectin: new insights into an old polymer are starting to gel. Trends in
Food Science & Technology. 17: 97–104.
Abstract
The influence of weak gels or fluid gels on the stability of added solid particles to doogh as well as the behavior of existing
colloidal protein fragments has been studied. By gently addition of hot solutions of gellan and gellan-pectin mixtures to the
semi-diluted fermented skim milk, weak gels were produced. Exhibiting yield stress, both gellan and gellan-pectin containing
solutions showed the rheological properties of weak gels and prevented the gravitational phase separation, but gellan free
samples with or without pectin did not. Dynamic yield stress was calculated, and by estimating different forces acting on the
particles, stability of added solid particles was predicted. Results showed that application of each alone hydrocolloid could
not provide the required stability; phase separation occurred for both gellan and pectin and solid particles sedimented if pectin
was alone. Gellan-HMP mixtures exhibited satisfactory result for stability of fermented dairy drink and added particles


موضوعات مرتبط:

برچسب‌ها: معلق سازی ذرات فاز جامد در نوشیدنی لبنی اسیدی


تاريخ : ۱۳٩۱/٥/٢٢ | ٤:٢۱ ‎ب.ظ | نویسنده : محمد اصغرتبار کاشی | نظرات ()
رضا قربانی
فرشی از گل به پاس قدوم شما دوست عزیز . رضا قربانی لیسانس صنایع غذایی و کارشناسی ارشد مهندسی صنایع هستم از سال 1381 در صنعت غذا( نوشیدنی و امولسیون سازی) و در حال حاضر در شرکت لبنی کاله امل مشغول به فعالیت می باشم. امیدوارم مطالب موجود که بخشی از سایت های مختلف غذایی و برخی نوشته اینجانب می باشد برای شما دوستان مفید واقع شود .سوالات یا هر گونه نظرات خود را می توانید به ادرس ایمیلم ارسال نمائید . از همراهی با شما بسیار سپاسگذارم.
کدهای اضافی کاربر :