تأثیر امواج فراصوت، هموژنیزاسیون و تنش های برشی بر خواص فیزیکوشیمیایی صمغ کربوکسی متیل سلولز

کربوکسی متیل سلولز یکی از انواع پرکاربرد هیدروکلوئیدها در صنایع غذایی می باشد و به عنوان قوام دهنده، پایدار کننده و نیز در کنترل کریستالیزاسیون قند ها به کار می رود. در این تحقیق امکان تغییر خواص رئولوژیکی و وزن مولکولی محلول های 5/0 این هیدروکلوئید در طی اعمال فرایندهای فیزیکی معمول و پراستفاده در فرایند مواد غذایی شامل هموژنیزاسیون، تنش های برشی (شامل همزن های پرسرعت یا انواع روتور استاتور) و فرایند با امواج فراصوت مورد مطالعه قرار گرفت. نتایج اثر امواج فراصوت بر محلول 5/0 درصد کربوکسی متیل سلولز حاکی از آن بود که با افزایش توان و زمان اعمال امواج فراصوت، شاخص قوام و ویسکوزیته ذاتی کاهش یافته و ضریب رفتار جریان افزایش می یابد. در مقایسه تأثیر پارامترهای توان، دما و زمان تأثیر امواج فراصوت بر خواص رئولوژیکی کربوکسی متیل سلولز، بیشترین تأثیر مربوط به توان و زمان اعمال امواج فراصوت بود که با افزایش آن شاخص های رئولوژیکی سیال با شدت بیشتر و به صورت غیر خطی دستخوش تغییر شدند. همچنین افزایش زمان و توان امواج فراصوت سبب کاهش وزن مولکولی نسبی محلول های کربوکسی متیل سلولز فرایند شده با امواج فراصوت شد. تأثیر فرایند هموژنیزاسیون بر محلول 5/0 درصد کربوکسی متیل سلولز نشان داد که هر مرحله فرایند هموژنیزاسیون با فشار 150 بار، سبب افزایش دمای محلول کربوکسی متیل سلولز به میزان حدود 3 درجه سانتی گراد شد. همچنین نتایج نشان داد پس از 5 بار هموژنیزاسیون، ویسکوزیته ذاتی به حدود یک چهارم کاهش یافته و بیشترین تأثیر این فرایند مربوط به اولین مرحله هموژنیزاسیون بود که بیش از 50 درصد کاهش ویسکوزیته ذاتی مشاهده شد. همچنین شاخص قوام نیز پس از 5 بار هموژنیزاسیون به یک دهم کاهش یافت، که عمده کاهش آن مربوط به اولین مرحله هموژنیزاسیون بود. تأثیر همزن روتور استاتور بر محلول 5/0 درصد کربوکسی متیل سلولز نشان داد، ویسکوزیته ذاتی کربوکسی متیل سلولز تحت تنش های برشی همزن روتور استاتور، با زمان 1200 ثانیه و سرعت 20000 دور در دقیقه، حدوداً به یک سوم کاهش یافت و شاخص قوام کربوکسی متیل سلولز نیز حدوداً به یک پنجم کاهش یافت. زمان همزدن بیشترین تأثیر بر کاهش ویسکوزیته ذاتی، شاخص قوام و وزن مولکولی و بیشترین تأثیر بر افزایش ضریب رفتار جریان کربوکسی متیل سلولز را داشت. نتایج حاصل از آنالیز آماری به روش سطح پاسخ، هیچ گونه تأثیری را در مورد اثر دما بر ویسکوزیته ذاتی نشان نداد، اما تأثیر محدود دما بر شاخص قوام و ضریب رفتار جریان کربوکسی متیل سلولز مشاهده گردید. اثر زمان بر کاهش وزن مولکولی نسبی و ویسکوزیته ذاتی بسیار شدید و به صورت خطی بود. تأثیر همزن پرسرعت (نوع تیغه ای) با حداکثر سرعت 32800 دور در دقیقه و حداکثر زمان 1200 ثانیه بر محلول 5/0 درصد کربوکسی متیل سلولز نشان داد ویسکوزیته ذاتی حدوداً به یک پنجم کاهش یافت. همچنین تأثیر زمان و سرعت همزن بر کاهش ویسکوزیته ذاتی و شاخص قوام دیده شد و نیز تأثیر زمان بیشتر از سرعت و غیر خطی بود اما دما تأثیری بر ویسکوزیته ذاتی کربوکسی متیل سلولز نداشت. همچنین افزایش زمان تا 600 ثانیه سبب کاهش وزن مولکولی محلول های کربوکسی متیل سلولز به میزان حدود 50 درصد شد.