В пищевой и косметической промышленности жир гель эмульсия из - за ее уникальных характеристик потока и преимуществ биодоступности становится горячей точкой для исследований и разработок. Тем не менее, распределение диаметра капли, стабильность интерфейса и небольшие изменения в структуре сети геля могут непосредственно привести к неравномерной текстуре продукта или слоистому отказу. Традиционные методы центробежного осаждения, микроскопические наблюдения и другие средства часто имеют разрушительные, длительные и трудно отражать ограничения динамических процессов. Таким образом, внедрение технологии низкополевого ядерного магнитного резонанса (LF - NMR) стало ключевым путем для достижения « неразрушающего, быстрого, онлайнового » контроля качества масляной гелевой эмульсии.

Предыстория применения: зачем нужны более прогрессивные средства контроля качества?

По мере того, как потребители улучшают требования к сенсорному опыту продукта (например, смазка, смачиваемость), просто полагаться на физико - химические показатели (например, кислотная цена, значение перекиси) не может полностью оценить стабильность масляной гелевой эмульсии на полке.

Традиционные методы обнаружения боли:

Обнаружение повреждений: образец должен быть поврежден после отбора проб, и невозможно отследить долгосрочную эволюцию одной и той же партии.

Эффект гистерезиса: многие изменения физических свойств (например, скопление капель) не видны на макроуровне до тех пор, пока не произойдет расслоение или метаморфизм.

Операция громоздкая: полагается на искусственный микроскоп для подсчета, неэффективна и субъективна.

Текущие потребности отрасли:

Мониторинг в реальном времени: производственная линия требует обратной связи в реальном времени с размером капли и дисперсным состоянием.

Многомерное представление: получение информации о взаимодействии воды, жира и твердых частиц одновременно.

Бесконтактный: подходит для полной упаковки готовых изделий или полуфабрикатов для обнаружения.

Основной принцип: как LF - NMR « просматривает» микромир?

Ядерная магнитно - резонансная технология низкого поля основана на использовании релаксационного поведения ядра водорода в магнитном поле для экстраполяции физико - химических свойств вещества.

Когда образец помещается в магнитное поле низкой интенсивности, свободная вода и связанная с ней вода показывают разное время поперечной релаксации (T2). Для жирной гелевой эмульсии:

Вода внутри капли: значение T2 короче из - за связывания с пограничной маской.

Вода в непрерывной фазе: хорошая текучесть, значение T2 длиннее.

Жирная фаза: обычно содержит небольшое количество водородных ядер, сигнальные характеристики которых отличаются от характеристик воды.

Измеренные и скомпилированные спектрограммы T2 позволяют с точностью различать соотношение содержания воды, связанной с выходом, и жира, а также дополнительно инвертировать распределение размеров капель (принцип SANS / NMR) и проницаемость интерфейса.

Техническое применение: конкретная практика контроля качества капель

В процессе разработки и производства масляной гелевой эмульсии LF - NMR в основном используется для контроля качества в следующих трех измерениях:

А. Анализ диаметра капли и дисперсной устойчивости

Анализируя кривые затухания сигнала воды в различных состояниях в водной фазе, можно рассчитать средний диаметр частиц и коэффициент мультидисперсии (PDI) капли. Исследования показывают, что LF - NMR может эффективно контролировать слияние или разрыв капель эмульсии во время хранения, чтобы предсказать срок годности продукта.

В. Оценка прочности и проницаемости пограничной маски

Стабильность масляного геля сильно зависит от прочности пограничной маски. LF - NMR может косвенно оценить плотность пограничной маски, измеряя скорость диффузии молекул воды из внутренней капли во внешнюю среду (т.е. скорость релаксации T2). Чем плотнее мембрана, тем труднее молекуле воды сбежать, тем стабильнее капля.

C. Целостность структуры гелевой сети

Для систем, содержащих полигликемическую или белковую гелевую матрицу, LF - NMR может различать связывающую воду в гелевой сети от свободной воды. В случае коллапса гелевой сети вода, связанная с водой, превращается в свободную воду, что приводит к усилению сигнала компонента времени длительной релаксации в спектральной карте T2, что обеспечивает раннее предупреждение о неудаче гелирования.

Преимущества технологии LF - NMR

Без потерь: нет необходимости брать пробы, чтобы проверить всю бутылку или всю банку продукта напрямую, избегая ошибки ввода операции.

Быстрый и эффективный: один тест занимает всего несколько минут, а обработка данных автоматизирована.

Богатая информация: одно сканирование может одновременно получить содержание влаги, содержание жира и диаметр капли и другие множественные параметры.

Мониторинг на месте: поддержка онлайн - установки для мониторинга колебаний качества в процессе производства в режиме реального времени.

Благодаря своей неинвазивности и высокой чувствительности технология МРТ с низким полем изменяет стандарты контроля качества масляной гелевой эмульсии. Он не только дает точные данные о размерах и распределении капель, но и дает представление о микродинамическом поведении пограничных масок. Для предприятий создание системы контроля качества на основе LF - NMR означает, что можно перейти от « исправления постфактум » к « превентивной профилактике», что значительно снижает затраты на исследования и разработки и повышает согласованность качества продукции.