Effect of the homogenization process on therheological properties of food emulsions

• Autorzy: Haponiuk E. , Zander L. , Probola G.

Warianty tytułu

PL

Wpływ procesu homogenizacji nawłaściwości reologiczne emulsji spożywczych

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The aim of this study was to assess changes in rheological characteristics and droplet size distribution in emulsions studied under the influence of the one- and two-stage homogenization processes, carried out at a pressure higher than in standard industry practice. The material consisted of food emulsions of the o/w type, with an oil phase content of 9%, 12%, and 18% of mass, in a 20% solution of milk protein concentrate. The one- and two-stage homogenization processes were carried out using a „Panda” laboratory homogenizer from GEA Niro-Soavi at the pressure of 30 MPa and 30/6 MPa at 45,0 ± 0,5℃. The degree of fat despersion was determined with the microscopic method, by using computer image analysis. The flow curves of the emulsions tested were determined using the rheometer of the Rheostress1 type with a concentric cylinder system Rotor 234 DIN 53019, at an increasing shear rate (γ) ranging from 0,04 to 700 s⁻¹. Changes in shear stress versus shear rate value σ = f(γ˙)were described using the Ostwald de Waele power-law model. It was found that subjecting food emulsions to one- and two-stage homogenization pressure resulted in changes in the rheological parameters of flow curves. Droplet size depended on the percentage of oil in the emulsion and homogenization conditions. The homogenization process was followed by a significant decline of the consistency coefficient and a slight increase in the flow rate. These changes prove the effect of the homogenization process on the structure of emulsions.

PL

Celem niniejszej pracy było dokonanie oceny zmian charakterystyk reologicznych oraz rozkładu wielkości kropel w badanych emulsjach pod wpływem procesu jedno- i dwustopniowej homogenizacji prowadzonej przy ciśnieniu wyższym niż w praktyce przemysłowej. Materiał do badań stanowiły emulsje spożywcze typu o/w o zawartości fazy olejowej 9%, 12% oraz 18% mas, w 20% roztworze koncentratu białek mleka. Proces homogenizacji jedno- i dwustopniowej prowadzono za pomocą laboratoryjnego homogenizatora „Panda” firmy GEA Niro-Soavi przy ciśnieniu odpowiednio 30 MPa i 30/6 MPa w temperaturze 45.0 ± 0.5℃. Stopień dyspersji tłuszczu określono metodą mikroskopową z wykorzystaniem komputerowej analizy obrazu. Krzywe płynięcia badanych emulsji wyznaczano za pomocą reometru typu Rheostress1 z układem cylindrów koncentrycznych Rotor 234 DIN 53019 przy rosnących szybkościach ścinania γ˙ w zakresie od 0,04 do 700 s⁻¹. Zmiany naprężenia stycznego w funkcji szybkości ścinania σ = f(γ˙) przybliżono modelem potęgowym Ostwalda de Waele. Stwierdzono, że poddanie emulsji spożywczych jedno- i dwustopniowej homogenizacji ciśnieniowej prowadziło do zmian parametrów reologicznych krzywych płynięcia. Wielkości kropel zależały od udziału oleju w emulsji i warunków homogenizacji. Po procesie homogenizacji następował wyraźny spadek wartości współczynnika konsystencji oraz nieznaczny wzrost wskaźnika płynięcia. Zmiany te dowodzą wpływu procesu homogenizacji na strukturę emulsji.

• Wydawca: -
• Czasopismo: Polish Journal of Natural Sciences
• Rocznik: 2015
• Tom: 30
• Numer: 2
• Opis fizyczny: p.149-158,fig.,ref.

Twórcy

autor

Haponiuk E.

• Department of Process Engineering and Equipment, University of Warmia and Mazury in Olsztyn, M.Oczapowskiego 7, 10-719 Olsztyn, Poland

autor

Zander L.

• Department of Process Engineering and Equipment, University of Warmia and Mazury in Olsztyn, Olsztyn, Poland

autor

Probola G.

• Department of Process Engineering and Equipment, University of Warmia and Mazury in Olsztyn, Olsztyn, Poland

Bibliografia

• BIASUTTI M., VENIR E., MARCHESINI G., INNOCENTE N. 2010. Rheological properties of model dairy emulsions as affected by high pressure homogenization. Innovative Food Science and Emerging Technologies. 11: 580–586.
• DŁUŻEWSKA E., LESZCZYŃSKI K.2005. Wpływ ciśnienia homogenizacji na stabilność emulsji napojowych z dodatkiem skrobi modyfikowanej®. PTPS., 2: 27–30.
• FLOURY J., DESRUMAUX A., LARDIERES J. 2000. Effect of high – pressure homogenization on droplet size distributions and rheological properties of model oil – in – water emulsions. Innovative Food Science and Emerging Technologies, 1: 127–134.
• KIEŁCZEWSKA K., KRUK A., CZERNIEWICZ M., HAPONIUK E. 2006. Effects of high – pressure homogenization on the physicochemical properties of milk with various fat concentrations. Pol. J. of Food Nut. Sci.,15/5, S/1: 91–94.
• KUHN K.R., CUNHA R.L. 2012. Flaxseed oil – Whey protein isolate emulsions: Effect of high pressure homogenization. J. Food Eng. 111: 449–457.
• MASSON L.M.P., ROSENTHAL A., CALADO V.M.A., DELIZA R., TASHIMA L. 2011. Effect of ultrahigh pressure homogenization on viscosity and shear stress of fermented dairy beverage. LWT – Food Science and Technology, 44, 495–501.
• PERRECHIL F.A., CUNHA R.L. 2010. Oil – in – water emulsions stabilized by sodium caseinate; Influence of pH, high – pressure homogenization and Locust bean gum addition. J. Food Eng., 97, 441–448.
• RÓŻAŃSKA S., BRONIARZ-PRESS L., RÓŻAŃSKI J., MITKOWSKI P., OCHOWIAK M., WOZIODZKI S. 2012. Wpływ struktury fazy rozproszonej na właściwości reologiczne emulsji o/w w przepływie wzdłużnym. Inż. Ap. Chem. 51. (6): 377–378.
• SAN MARTIN – GONZALEZ M.F., ROACH A., HARTE F. 2009. Rheological properties of corn oil emulsions stabilized by commercial micellar casein and high pressure homogenization. LWT – Food Science and Technology. 42: 307–311.
• STEFFE J.F. 1996. Rheological Methods in Food Process Engineering. Freeman Press, East Lansing.
• THIEBAUM M., DUMANY E., PICART L., GUIRAUD J.P., CHEFTEL J.C. 2003. High-pressure homogenization of raw bovine milk, Effects on fat globule size distribution and microbial inactivation. Int. Dairy J. 13: 134– 154.
• YONG WANG, DONG LI, LI–JUN WANG, JUN XUe 2011. Effects of high pressure homogenization on rheological properties of flaxseed gum. Carbohydrate Polymers, 83, 489–494.