آئس کریم پگھل-مزاحمتی پیش رفت: PGMS، PGE، اور DMG ٹرنری بلینڈنگ کے ذریعے سسٹم کنٹرول اور فوم استحکام

کولڈ چین میں خلل کے بعد آئس کریم کا تیزی سے پگھلنا صنعت کو درپیش ایک دیرینہ تکنیکی چیلنج ہے، خاص طور پر گرم علاقوں اور ای-کامرس لاجسٹکس کے منظرناموں میں شدید۔ یہ مطالعہ منظم طریقے سے ٹرنری ایملسیفائر مرکب کے ہم آہنگی کے ریگولیٹری میکانزم کی تحقیقات کرتا ہے جس میں پروپیلین گلائکول مونوسٹیریٹ (PGMS)، پولی گلیسرول ایسٹرز (PGE)، اور آئس کریم پگھلنے والی مزاحمت اور فوم کے استحکام پر ڈسٹلڈ مونوگلیسرائیڈز (DMG) شامل ہیں۔ نتائج یہ ظاہر کرتے ہیں کہ PGMS:PGE:DMG بڑے پیمانے پر تناسب 5:3:2 اور 0.35% کے مجموعی اضافے کی سطح پر، سسٹم بہترین کارکردگی کا مظاہرہ کرتا ہے: 50% پگھلنے کا وقت 38 منٹ (کنٹرول) سے 67 منٹ تک ہوتا ہے، اووررن 92%±3% تک پہنچ جاتا ہے، اور تمام گروپوں میں سب سے زیادہ سکور ایوا ہوتے ہیں۔ یہ کام مائیکرو اسٹرکچرل ریگولیشن میکانزم کو تین زاویوں سے واضح کرتا ہے-انٹرفیشل فلم کی طاقت، چکنائی کی جزوی ہم آہنگی کی شرح، اور آئس ری کرسٹلائزیشن روکنا-صنعتی پگھلنے والے آئس کریم کے فارمولیشن ڈیزائن کے لیے نظریاتی بنیادیں اور عملی رہنما خطوط فراہم کرتا ہے{16}}۔

مطلوبہ الفاظ:آئس کریم پگھلنے کی مزاحمت- پی جی ایم ایس؛ پولیگلیسرول ایسٹرز؛ آست شدہ مونوگلیسرائڈز؛ ٹرنری ملاوٹ؛ فوم استحکام

آئس کریم ایک پیچیدہ کثیر-فیز سسٹم ہے جو چربی کے گلوبیولز، آئس کرسٹل، ہوا کے بلبلوں اور شوگر سلوشن میٹرکس پر مشتمل ہے۔ اس کی ساختی استحکام درجہ حرارت کے اتار چڑھاو کے لیے انتہائی حساس ہے۔ ایک بار کولڈ چین میں خلل پڑنے کے بعد، آئس کرسٹل کی افزائش تیز ہو جاتی ہے، ہوا کے بلبلے اکٹھے ہو جاتے ہیں، اور چربی کے گلوبیولز جمع ہو جاتے ہیں، جو بالآخر مصنوعات کے خاتمے اور حسی بگاڑ کا باعث بنتے ہیں۔ عالمی آئس کریم انڈسٹری کو پگھلنے-سے متعلقہ معیار کے مسائل کی وجہ سے سیکڑوں ملین ڈالر سالانہ معاشی نقصان کا سامنا کرنا پڑتا ہے۔ اس طرح اعلیٰ پگھلنے والی-مزاحمت کے ساتھ آئس کریم فارمولیشن تیار کرنا اکادمی اور صنعت دونوں کے لیے مشترکہ تشویش بن گیا ہے۔

ایملیسیفائر آئس کریم کے نظام میں متعدد اہم کردار ادا کرتے ہیں: چربی کے اخراج کو آسان بنانے کے لیے تیل-واٹر انٹرفیشل تناؤ کو کم کرنا، عمر بڑھنے کے مرحلے کے دوران چکنائی کے جزوی ہم آہنگی کو اکسانا، ایک تین تاہم، سنگل ایملسیفائر اکثر بیک وقت پگھلنے-مزاحمت، اووررن، اور ماؤتھ فیل کی ٹرپل ضروریات کو پورا کرنے کے لیے جدوجہد کرتے ہیں PGMS بہترین ایریٹنگ خصوصیات فراہم کرتا ہے لیکن محدود پگھل-مزاحمت میں اضافہ؛ پی جی ای انٹرفیشل فلم کی لچک فراہم کرتا ہے لیکن جب اکیلے استعمال کیا جائے تو جزوی اتحاد کو درست طریقے سے کنٹرول کرنا مشکل ہے۔

ان تحفظات کی بنیاد پر، یہ مطالعہ PGMS/PGE/DMG پر مشتمل ایک ٹرنری ملاوٹ کی حکمت عملی تجویز کرتا ہے، جس کا مقصد مختلف مالیکیولر ڈھانچے اور HLB اقدار کے ساتھ ایملسیفائر کے ہم آہنگی کے اثرات کو فائدہ اٹھانا ہے تاکہ ایک انٹرفیشل فلم کی تعمیر کی جا سکے جس میں سختی اور لچک دونوں موجود ہوں، اس طرح ایک ہی وقت میں استحکام اور استحکام کو{0} آئس کریم

1 مواد

PGMS (propylene glycol monostearate، HLB≈3.5، طہارت 95% سے زیادہ یا اس کے مساوی)، PGE (پولی گلیسرول فیٹی ایسڈ ایسٹرز، HLB≈6.0، پولیمرائزیشن کی ڈگری 3-5)، اور DMG (آست شدہ مونوگلیسرائڈز، H3L سے زیادہ یا مساوی monoglycerides، H3L کے برابر مواد۔ 90%) تمام فوڈ-گریڈ کے تھے، تجارتی طور پر حاصل کیے گئے تھے۔ سکم دودھ پاؤڈر (پروٹین کی مقدار 34%)، اینہائیڈرس دودھ کی چربی (دودھ میں چکنائی کا مواد 99.9%)، سوکروز، کارن سیرپ سالڈز (DE 42)، گوار گم، کیریجینن، اور مائیکرو کرسٹل لائن سیلولوز تمام فوڈ گریڈ اجزاء تھے۔

2 فارمولیشن اور پروسیسنگ

بنیادی آئس کریم کی تشکیل پر مشتمل ہے: دودھ کی چکنائی 8.0%، غیر- چکنائی والے دودھ کا ٹھوس 10.5%، سوکروز 12.0%، مکئی کے شربت کا سالڈ 4.0%، اور کل ٹھوس 36.5%۔ ایملسیفائر کے اضافے کی کل سطح 0.35% (کل مکس کے w/w) پر طے کی گئی تھی، ٹرنری بلینڈنگ ریشوز کو ڈیزائن کیا گیا جیسا کہ جدول 1 میں دکھایا گیا ہے۔ ایک سٹیبلائزر بلینڈ (گوار گم 0.12%، کیریجینن 0.02%، مائیکرو کرسٹل لائن سیلولوز 0.15% تمام گروپوں میں مستقل رکھا گیا تھا)۔

پروسیسنگ کے مراحل: اجزاء کا اختلاط → 30 منٹ کے لیے 60 ڈگری پر ہلچل → ہوموجنائزیشن (65 ڈگری، پہلا مرحلہ 15 MPa / دوسرا مرحلہ 3 MPa) → پاسچرائزیشن (80 ڈگری، 30 سیکنڈ) → تیز ٹھنڈک سے 4 ڈگری → عمر بڑھنا (4 ڈگری، 4 گھنٹہ، کم ہیئرنگ → فریزنگ) فریزر (آؤٹ لیٹ درجہ حرارت -5.5 ڈگری) → فلنگ → بلاسٹ ٹنل میں سخت ہونا (-40 ڈگری، 30 منٹ) → -18 ڈگری پر اسٹوریج۔

ٹیبل 1 ٹرنری ایملسیفائر بلینڈز کے لیے تجرباتی ڈیزائن

3 تجزیاتی طریقے

پگھل- مزاحمتی ٹیسٹ:سخت آئس کریم کے نمونے (-18 ڈگری، 100 ملی لیٹر بیلناکار شکل) کو دھاتی گرڈ (2 ملی میٹر میش) پر ایک مستقل-درجہ حرارت والے چیمبر کے اندر 25 ڈگری ±0.5 ڈگری پر رکھا گیا تھا۔ پہلا ڈرپ ٹائم اور 50% بڑے پیمانے پر پگھلنے کا وقت ریکارڈ کیا گیا۔ پگھلنے کی مزاحمت کا تناسب 50% پگھلنے کے وقت کو کنٹرول کے ذریعہ تقسیم کیا گیا تھا۔

حد سے زیادہ پیمائش:آئس کریم کے ایک مقررہ حجم کا وزن جمنے سے پہلے اور بعد میں کیا گیا تھا۔ اووررن (%)=(جمنے سے پہلے ماس - جمنے کے بعد ماس) / منجمد ہونے کے بعد ماس × 100%۔

چربی کے جزوی ہم آہنگی کی شرح:سالوینٹ نکالنے -UV سپیکٹرو فوٹومیٹری کے ذریعہ طے کیا جاتا ہے۔ جزوی ہم آہنگی کی شرح=مفت چربی کا مواد / کل چربی کا مواد × 100%۔

فوم استحکام:پگھلا ہوا آئس کریم مکس دوبارہ-کوڑا گیا، اور فوم کے حجم میں 50% کمی کے لیے درکار وقت کو فوم کی نصف زندگی کے طور پر ریکارڈ کیا گیا۔

حسی تشخیص:12 تربیت یافتہ تشخیص کاروں کے ایک پینل نے 9 نکاتی ہیڈونک اسکیل کا استعمال کرتے ہوئے پگھلنے-کے نیچے منہ کا احساس، نرمی، کریمی پن، ٹھنڈک کا احساس، اور مجموعی طور پر قابل قبولیت کا جائزہ لیا۔

1 پگھلنے پر ملاوٹ کے تناسب کا اثر-مزاحمت

شکل 1 مختلف ایملسیفائر تناسب کے تحت آئس کریم کے پگھلنے کے رویے کو ظاہر کرتا ہے۔ T0 کنٹرول (صرف پی جی ایم ایس) نے 38 منٹ کے 50% پگھلنے کا وقت اور 22 منٹ کا پہلا ڈرپ ٹائم دکھایا۔ ٹرنری بلینڈ گروپس میں، T3 (PGMS:PGE:DMG=5:3:2) نے بہترین کارکردگی کا مظاہرہ کیا، جس میں 50% میلٹ ڈاؤن ٹائم 67 منٹ تک بڑھایا گیا-کنٹرول پر 76.3% بہتری-اور پہلی ڈرپ ٹائم 41 منٹ تک تاخیر سے۔

جدول 2 پگھل-آئس کریم کے نمونوں کی مزاحمت اور ساختی پیرامیٹرز

جب DMG مواد بہت کم تھا (T1)، انٹرفیشل فلم میں کافی سختی نہیں تھی، جزوی ہم آہنگی کی شرح سب سے زیادہ تھی (55%)، فوم نیٹ ورک کا ڈھانچہ ڈھیلا رہا، اور پگھلنا نسبتا تیزی سے آگے بڑھ گیا۔ اس کے برعکس، جب DMG کا مواد بہت زیادہ تھا (T5)، چربی کے گلوبیولز بڑے چربی کے جھرمٹ میں جمع ہو جاتے ہیں جس سے فوم کی یکسانیت میں خلل پڑتا ہے، جس کی وجہ سے اووررن 72% تک گر جاتا ہے اور تیزی سے پگھلنے کی مزاحمت-ہوتی ہے۔ یہ ٹرنری بلینڈ سسٹم کے اندر ایک بہترین ڈی ایم جی ونڈو کے وجود کی نشاندہی کرتا ہے-نیٹ ورک کے ڈھانچے کی تعمیر کے لیے کافی کرسٹل لائن چربی کی ضرورت ہے، لیکن بلبلے کی سالمیت کو محفوظ رکھنے کے لیے ضرورت سے زیادہ جمع کرنے سے گریز کیا جانا چاہیے۔

2 ٹرنری بلینڈ کے انٹرفیشل ریگولیشن میکانزم

PGMS/PGE/DMG ٹرنری مرکب کی طرف سے عطا کردہ بہتر پگھلنے والی مزاحمت- تین سطحوں پر کام کرنے والے ہم آہنگی کے طریقہ کار سے پیدا ہوتی ہے:

انٹرفیشل فلم کی سطح:ڈی ایم جی ایک سخت کرسٹل لائن فیٹ انٹرفیشل پرت فراہم کرتا ہے جو فوم نیٹ ورک کے نوڈس اور فریم ورک کے طور پر کام کرتا ہے۔ PGE، اپنی نسبتاً زیادہ HLB ویلیو اور بہترین انٹرفیشل لچک کے ساتھ، گیس- مائع انٹرفیس پر ایک لچکدار فلم بناتا ہے، بلبلے کی اخترتی کے خلاف مزاحمت کو بڑھاتا ہے۔ PGMS ایک درمیانی کردار ادا کرتا ہے، جو نیٹ ورک کی طاقت کو تقویت دینے کے لیے DMG کے ساتھ مل کر-کرسٹالائز کرنے کی صلاحیت رکھتا ہے جبکہ PGE کے ساتھ مشترکہ طور پر باریک ہوا کے بلبلوں کی تخلیق کو آسان بنانے کے لیے انٹرفیشل تناؤ کو کم کرتا ہے۔

جزوی اتحاد کا ضابطہ:آئس کریم کے جھاگ کے ڈھانچے کی تشکیل کے لیے چربی کا جزوی اتحاد بہت ضروری ہے۔ جب جزوی ہم آہنگی کی شرح بہت کم ہو (<50%), the fat network cannot effectively support the air bubbles; when it is excessively high (>80%)، چکنائی کے جھرمٹ بلبلے کے ہم آہنگی اور ساختی تباہی کو آمادہ کرتے ہیں۔ T3 گروپ کی 68% جزوی ہم آہنگی کی شرح درست طور پر لٹریچر (60-75%) میں بتائی گئی بہترین ونڈو کے اندر آتی ہے، جو کہ نیٹ ورک کے تسلسل کو یقینی بناتا ہے جبکہ ضرورت سے زیادہ جمع ہونے سے وابستہ گرنے کے خطرے سے بچتا ہے۔

آئس کرسٹل کی روک تھام:ٹرنری ایملسیفائر مرکب کے ذریعے بننے والا انٹرفیشل فلم اور چربی کا نیٹ ورک جسمانی رکاوٹوں کے طور پر کام کرتا ہے، جس سے اوسٹوالڈ آئس کرسٹل کے پکنے کو روکتا ہے۔ 30 دنوں کے اسٹوریج کے بعد -18 ڈگری پر، T3 گروپ میں آئس کرسٹل کا اوسط قطر 32 μm تھا، جو کہ کنٹرول میں مشاہدہ کردہ 48 μm سے نمایاں طور پر کم تھا

فوم استحکام بڑھانے کے 3 راستے

فوم کا استحکام پگھلنے کے عمل کے دوران آئس کریم کی شکل برقرار رکھنے کی صلاحیت کا تعین کرتا ہے۔ T3 گروپ نے 34 منٹ کی جھاگ نصف-زندگی کی نمائش کی، جو کہ کنٹرول سے تقریباً 1.9 گنا زیادہ ہے۔ گیس-مائع انٹرفیس پر PGE کا لچکدار جذب فوم کے بہتر استحکام میں بنیادی معاون ہے-اس کے متعدد ہائیڈروکسیل ہائیڈرو فیلک ہیڈ گروپس پانی کے مالیکیولز کے ساتھ ہائیڈروجن بانڈ نیٹ ورک بناتے ہیں، جس سے انٹرفیشل فلم کی ہائیڈریشن پرت کی موٹائی میں اضافہ ہوتا ہے۔ اس کے ساتھ ہی، ڈی ایم جی اور پی جی ایم ایس کی طرف سے تعمیر کردہ چربی کا نیٹ ورک ہوا کے بلبلوں کے لیے جسمانی مدد فراہم کرتا ہے، بلبلوں کے درمیان مائع فلم کی نکاسی میں رکاوٹ اور بلبلے کے اتحاد کو روکتا ہے۔

4 حسی تشخیص کی توثیق

ٹیبل 3 آئس کریم کے نمونوں کے حسی اسکورز (9 پوائنٹ پیمانہ)

T3 گروپ نے ماؤتھ فیل اور نرمی میں کنٹرول اور T5 دونوں گروپوں کے مقابلے میں نمایاں طور پر زیادہ اسکور کیا، جس سے ٹیکسٹچرل نفیس پر ایک مناسب جزوی ہم آہنگی کی شرح کے فیصلہ کن اثر کو درست کیا گیا۔

اس مطالعے کے نتائج کی بنیاد پر، PGMS/PGE/DMG ٹرنری بلینڈ سسٹم کو اپنانے والے آئس کریم مینوفیکچررز کو مندرجہ ذیل فارمولیشن ونڈو کے اندر کام کرنے کا مشورہ دیا جاتا ہے: 0.30-0.40% کی کل ایملسیفائر اضافی سطح، PGMS:PGE:DMG ماس ریشو رینج کے ساتھ 4.5-5.5:2.5-3.5:1.8-2.2۔ اس رینج کے اندر فائن ٹیوننگ چکنائی کے مواد، غیر چکنائی والے دودھ کے ٹھوس مواد، اور مصنوعات کی قسم کے مطابق کی جا سکتی ہے۔

مستقبل کی تحقیق کی سمتوں میں پودوں پر مبنی آئس کریم ایپلی کیشنز میں اس ٹرنری بلینڈ سسٹم کی کارکردگی کی چھان بین کرنا شامل ہو سکتا ہے، ساتھ ہی بلینڈڈ انٹرفیشل فلم کی خصوصیات پر مختلف فیٹی ایسڈ کمپوزیشنز (سیچوریٹڈ/غیر سیر شدہ تناسب) کا اثر بھی شامل ہو سکتا ہے۔