دانشنامه

رئولوژی کره بادام زمینی

رئولوژی و فرم گیری کره بادام زمینی

رئولوژی کره بادام زمینی

رئولوژی کره بادام زمینی Peanut Butter Rheology به مطالعه خواص جریان و تغییر شکل کره بادام زمینی اشاره دارد. در فارسی به آن روانه شناسی نیز می‌گویند. درک این خواص برای توسعه محصول، کنترل کیفیت و فرآوری در صنعت غذا بسیار مهم است. کره بادام زمینی یک سیال پیچیده و غیر نیوتنی با ویژگی‌های جامد مانند و مایع مانند است که خواص رئولوژیکی آن را بسیار خاص می‌کند. کره بادام زمینی یک غذای ویسکوالاستیک به حساب می‌آید.

مشکلات جدا شدن روغن از کره و فرمهای غیر متعارف کره بادام در جریان تولید می‌تواند با توجه به این دانش ریشه یابی شود. گزارش عدم انطباق محموله اسفند بر اساس مبانی این مقاله تهیه شده است.

جدا شدن روغن از کره بادام زمینی

جدا شدن روغن از کره بادام زمینی محموله نامنطبق اسفند ۱۴۰۲

این مباحث علمی و محاسبات پیچیده نتایج بسیار ساده‌ای از دید مشتری دارد و می‌بایست به درستی طراحی و در فرآیند تولید تنظیم شوند. معمولاً این ویژگی‌ها برای مواد غذایی نرم مانند کره بادام زمینی – مایونز و مارگارین و … مهم هستند.

  • شکل ظاهری مناسب و شیک با رنگ دلپذیر
  • ماده یکدست و یکنواخت و همگن با ذرات نرم
  • قابلیت پخش مناسب (Spreadability)

در اینجا برخی از جنبه‌های کلیدی رئولوژی کره بادام زمینی آورده شده است:

  1. ویسکوزیته:
    • کره بادام زمینی رفتار رقیق‌شدگی با برش نشان می‌دهد، به این معنی که ویسکوزیته آن با افزایش نرخ برش کاهش می‌یابد. این ویژگی باعث می‌شود که تحت نیروی اعمال شده قابل پخش باشد اما در حالت استراحت ساختار خود را حفظ کند.
    • ویسکوزیته کره بادام زمینی را می‌توان با استفاده از ویسکومترها یا رئومترها اندازه‌گیری کرد، معمولاً در محدوده‌ای از نرخ‌های برش برای درک رفتار جریان آن تحت شرایط مختلف.
  2. تنش تسلیم:
    • کره بادام زمینی دارای تنش تسلیم قابل توجهی است که تنشی است که برای شروع جریان نیاز است. زیر این تنش، کره بادام زمینی مانند یک جامد رفتار می‌کند؛ بالای این تنش، مانند یک مایع ویسکوز جریان می‌یابد.
    • تنش تسلیم برای پایداری کره بادام زمینی مهم است و از جریان آن تحت وزن خود جلوگیری می‌کند.
  3. الاستیسیته و پلاستیسیته:
    • کره بادام زمینی خواص ویسکوالاستیک نشان می‌دهد، به این معنی که در پاسخ به تغییر شکل هم پاسخ الاستیک (مانند جامد) و هم پاسخ ویسکوز (مانند مایع) دارد.
    • مدول الاستیک (G’) و مدول ویسکوز (G”) را می‌توان با استفاده از رئومتری نوسانی اندازه‌گیری کرد. مقدار بالاتر G’ نسبت به G” نشان‌دهنده رفتار بیشتر مانند جامد است، در حالی که مقدار بالاتر G” نشان‌دهنده رفتار بیشتر مانند مایع است.
  4. تیکسوتروپی:
    • مواد تیکسوتروپیک کاهش ویسکوزیته را در طول زمان تحت برش ثابت نشان می‌دهند و کره بادام زمینی اغلب این رفتار را نشان می‌دهد. این به این معنی است که هر چه بیشتر هم زده یا بریده شود، پخش‌پذیری آن راحت‌تر می‌شود.
    • وقتی برش برداشته شود، مواد تیکسوتروپیک به تدریج ویسکوزیته اصلی خود را بازیابی می‌کنند.
  5. وابستگی به دما:
    • خواص رئولوژیکی کره بادام زمینی به شدت وابسته به دما است. با افزایش دما، کره بادام زمینی به طور کلی کمتر ویسکوز و پخش‌پذیرتر می‌شود.
    • کنترل دما در طول تولید و نگهداری کره بادام زمینی برای حفظ قوام و بافت مطلوب آن بسیار مهم است.
  6. اندازه و توزیع ذرات:
    • اندازه و توزیع ذرات بادام درون کره بر خواص رئولوژیکی آن تأثیر می‌گذارد. آسیاب ریزتر به طور معمول منجر به بافت صاف‌تر و ویژگی‌های جریان متفاوت در مقایسه با آسیاب درشت‌تر می‌شود.
    • حضور افزودنی‌هایی مانند روغن‌ها، شکرها و امولسیفایرها نیز بر رئولوژی کره بادام زمینی تأثیر می‌گذارد.

کاربردهای عملی:

  • فرآوری و تولید: درک خواص رئولوژیکی به طراحی تجهیزات برای مخلوط کردن، پمپاژ و بسته‌بندی کره بادام زمینی کمک می‌کند.
  • کنترل کیفیت: خواص رئولوژیکی یکنواخت تضمین می‌کند که بافت و پخش‌پذیری محصول یکنواخت باشد، که برای رضایت مصرف‌کننده حیاتی است.
  • توسعه محصول: تنظیم خواص رئولوژیکی امکان ایجاد انواع مختلف کره بادام زمینی (مثلاً کرمی، خرد شده) و فرمولاسیون‌هایی که با ترجیحات خاص مصرف‌کننده یا نیازهای رژیمی مطابقت دارند را فراهم می‌کند.

روش‌های اندازه‌گیری:

  • رئومتری چرخشی: برای اندازه‌گیری ویسکوزیته و تنش تسلیم تحت نرخ‌های برش مختلف استفاده می‌شود.
  • رئومتری نوسانی: برای تعیین خواص ویسکوالاستیک با اعمال تنش یا کرنش نوسانی استفاده می‌شود.
  • رئومتری مویرگی: برای اندازه‌گیری خواص جریان تحت نرخ‌های برش بالا استفاده می‌شود که شرایطی مانند اکستروژن در طول فرآوری را شبیه‌سازی می‌کند.

به طور خلاصه، خواص رئولوژیکی کره بادام زمینی پیچیده و برای فرآوری، کیفیت و پذیرش مصرف‌کننده بسیار مهم است. درک و کنترل این خواص به تولیدکنندگان کمک می‌کند تا محصولات کره بادام زمینی با کیفیت بالا و یکنواخت تولید کنند.

ماده نرم

در مقوله مواد نرم (soft matter context) ، کره بادام در دسته مواد پراکنده کلوئیدی دسته بندی می‌شود. به گونه‌ای که ذرات بادام زمینی جامد غیر محلول ، در روغن بادام معلق هستند. از لحاظ رئولوژی دو نوع کره بادام زمینی داریم – کره خالص 100% که پایدار نشده است – و کره پایدار شده.

در کره خالص روغن و ذرات از هم جدا هستند و به دلیل اینکه دانسیته روغن از ذرات کمتر است ماده دو فاز می‌شود و روغن روی ذرات می‌آید. کره می‌تواند با روغن هیدروژنه پایدارسازی شود. در زمان آسیاب کردن ، بادام زمینی دمای ماده بالا می‌رود و این بهترین زمان اضافه کردن روغن گیاهی پایدارکننده است. روغن هیدروژنه در آن دما ذوب می‌شود و به خوبی با کره بادام زمینی مخلوط می‌شود و زمانی که مخلوط به دمای محیط برمی‌گردد روغن کریستاله می‌شود و در ساختار خود روغن بادام را حبس می‌کند و دیگر امکان جدا شدن و دو فاز شدن را نمی‌دهد. این شبکه کریستالی جلوی شروع جریان (Onset of Flow) را می‌گیرد. توجه شود که دمای ذوب روغن بادام ℃3 است و این روغن در دمای اتاق مایع است و روغن هیدروژنه در این دما جامد و دارای ریزساختارهای کریستالی است.

شیوه‌های اندازه گیری پارامترهای رئولوژی

برای اکثر غذاهای نیمه مایع ویسکوز، ویژگی های رئولوژیکی در جریان برشی با استفاده از ویسکومتر کواکسیال تعیین می شود. از آنجایی که کره بادام زمینی نه تنها یک ماده بسیار ویسکوز است، بلکه چرب و روغنی نیز هست، به این معنی که روغن ها را تحت برش آزاد می کند. اگر در یک ویسکومتر کواکسیال معمولی قرار داده شود، الگوی جریان حاصل یک جریان برشی تحریف شده یا جریان پلاگ است. رئومترها معمولاً در شرایط بدون لغزش می‌توانند مقادیر دقیق را اندازه‌گیری کنند، اما خواص کره بادام زمینی این شرایط را ندارد. این امر باعث می شود که مطالعه رئولوژی آن دشوار باشد. چند روش برای رفع این چالش، ابداع شده است.

  • ویسکوزیمتری جریان فشرده
  •  رئومترهای صفحه موازی با صفحات ناهموار

مقادیر رئولوژیکی کره بادام زمینی

کره بادام زمینی به فرمهای زیر در بازار وجود دارد که هر کدام پارامترهای روانه‌ای خاص خودشان را دارند ولی در اینجا منظور ما پارامترهای مرتبط با محصولی است که در بازار به آن کره بادام زمینی می‌گویند.

  • خمیر Paste or dough
  • رب Paste
  • کره یا Butter
  • کرم یا Cream
  • سس Sauce

در مدل بینگهام ، تنش تسلیم ظاهری (Apparent Yield Stress) کره بادام پایدار شده (374pa) خیلی بیشتر از کره بادام زمینی خالص (27pa) است. پایدار ساز شبیه یک ماتریس یا شبکه کریستالی دور ذرات کره پخش شده و آنها را در حالت معلق و پراکنده قفل می‌کند.

در کره بادام زمینی خالص ، روغن بادام زمینی در وضعیت مایع باقی می‌ماند. حتی اگر با دقت خاص و به کار بردن دانش ، تجربه و هنر تولید ، مخلوطی همگن تولید شود باز هم حاصل کره‌ای مایع مانند (شبیه سس) حاصل می‌شود.

چه نکاتی در تولید کره باید رعایت شود

مهمترین نکته‌ای که باید در تولید کره بادام زمینی رعایت شود ، میزان آسیاب کردن و سپس همگن کردن کره در دستگاه شکلات ساز یا همان بال میل است. تجربه تیم تولید پولادین نشان داده که شکستن بیش از حد ذرات به ذرات ریز کره ، سبب شکستن پیوند ذرات جامد و روغن سرشار داخل بادام زمینی می‌شود و پدیده سینرزیس یا همان جدا شدن روغن از کره اتفاق می‌افتد. تا به امروز استفاده از دستگاه بال میل در تولید کره بادام زمینی موفق نبوده و به نظر می‌رسد علت اصلی این جدایی ، شکست بیش از حد ذرات کره در دستگاه بال میل بوده است.

منابع:

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *