سازوکارهای معلق سازی

ذرات معلق

ذرات معلق، در بخش زیادی از ساختار انواع محصولات غذایی عمدتا نوشیدنی وجود دارد. مثال این ذرات، قطرات روغن در محیط آبی هستند. با این حال، ساختار هایی مانند نوشیدنی های لبنی، ذارت معلق به شدت ناپایداری دارد. همچنین در ابعاد بزرگتر، در نوشیدنی های حاوی دانه های گیاهان نیز، نوع دیگری از معلق سازی مشاهده می شود. تفاوت این سیستم ها، در اندازه ذرات سیستم و همچنین نیروی های وارد بر این ذرات است. در حالی که در سیستم های امولسیونی، اندازه ذرات در ابعاد میکرومتر و نانومتر است، در سیستم هایی مانند نوشیدنی های لبنی، ابعاد تا 50 میکرومتر نیز افزایش می یابد. در ارتباط با نوشیدنی های حاوی ذرات، این ابعاد به میلی متر افزایش می یابد. بر همین اساس، نیروی جاذبه و اثر ناپایدار کنندگی آن نیز بیشتر می شود. از طرف دیگر، در سیستم های امولسیونی، به دلیل دانسیته پایین ترکیبات روغنی، مشکل خامه ای شدن یا تشکیل لایه چربی یا حلقه در سطح محصول، ناشی از ناپایدرای ذرات روغن معلق مشاهده می گردد.

معلق سازی با ایجاد مقاومت حرکتی

یکی از اساسی ترین سازوکار های پایدار سازی ذرات معلق، ایجاد مقاومت به حرکت هست. این مقاومت، از افزایش ویسکوزیته فاز پیوسته محیط ایجاد می شود. با این حال، این نوع مقاومت نباید احساس ناخوشایندی برای مصرف کننده به دنبال داشته باشد. در اینجا، مفهوم تنش تسلیم و ویژگی های سیال شل شونده با برش مطرح می گردد. در واقع با بکارگیری هیدروکلوئید هایی مانند ژلان، کاراگینان یا کنجاک گلوکومانان، در غلظت های خیلی پایین، سیالی تولید می شود که در تنش حرکتی های خیلی کم و صفر، مقاومت حرکتی بالایی موسوم به تنش تسلیم ایجاد می کند. اندازه این مقاومت باید حداقل معادل نیروی جاذبه اعمال شده بر ذره با ابعاد مشخص باشد. سازوکار افزایش ویسکوزیته، بدون تنش تسلیم، در نوشیدنی های لبنی حاوی ذرات پروتئینی نیز به عنوان یک روش مکمل برای افزایش مدت زمان پایداری ذرات کاربرد دارد.

معلق سازی با ایجاد دافعه الکترواستاتیک

یکی از سازوکار های موثر در پایدار سازی ذرات با ابعاد کوچک در ابعاد میکرون و نانو، دافعه الکترواستاتیک بین ذره ای است. در واقع، ایجاد یک لایه پلیمری باردار در سطح ذرات، باعث تشدید نیروی های دافعه ذرات با بار همنام شده و پایداری بیشتری به همراه دارد. در نوشیدنی های لبنی، با شکستن لخته پروتئینی، ذرات در ابعاد میکرومتر ایجاد می گردد. این ذرات به دلیل وزن بالا، طی چند ساعت، رسوب می کند. در این شرایط افزودن هیدروکلوئیدی مانند پکتین، به دلیل داشتن بار منفی، در سطح ذرات پروتئین با بار مثبت جذب می شود و بار سطحی ذره را منفی می کند که دافعه و ثبات را به همراه دارد. با این حال، این سازوکار، به طور کامل از رسوب ذرات جلوگیری نمی کند و از طرف دیگر به تغییرات pH محیط و اثر آن بر بار الکتریکی پلیمر ها حساس است. بر این اساس، در چنین سیستم هایی از یک سازوکار مکمل، مانند افزایش ویسکوزیته با بکارگیری هیدروکلوئید های با احساس دهانی مناسب باید استفاده شود.

کاهش اندازه ذرات

کاهش اندازه ذرات در حد ممکن می تواند با کاهش اثر نیروهای بالابرنده یا پایین برنده، در پایدار سازی ذرات معلق موثر باشد. با این حال، محدودیت های فنی در کاهش اندازه ذرات وجود دارد. این محدودیت گاهی نیاز به تجهیزات و صرف انرژی است و گاهی کاهش اندازه ذرات، با کاهش ارزش حسی محصول همراه خواهد بود. همچنین در مواردی مانند ذرات سبزی در نوشیدنی، کاهش اندازه ذرات، با کاهش جذابیت بصری محصول، همراه خواهد بود.

افزایش چگالی ذره

در برخی محصولات، مانند سیستم های امولسیونی در نوشیدنی ها که دارای درصد پایینی از ماده روغنی در محیط آبی است، از سازوکار افزایش چگالی فاز پراکنده یا روغن برای افزایش پایدرای ذرات معلق استفاده می شود. برای این منظور، ترکیبات به نام وزن دهنده ها، برای چگالی فاز روغنی را افزایش داده و به چگالی فاز پیوسته نزدیک می کند. با کاهش تفاوت چگالی، نیروهای بالابرنده ذره کاهش یافته و پایدرای سیستم افزایش می یابد. محدودیت موجود در این ساز و کار این است که طعم و آروما ترکیبات وزن دهنده، غلظت مورد استفاده در ساختار امولسیون، تا حد مشخصی قابل افزایش است و این روش برای پایداری سامانه های امولسیونی با غلظت بالای روغن کارایی ندارد.