1. Introduction
The cooling of a liquid to well below its equilibrium melting
temperature without crystallization retains the molecular disorder
which is characteristic of an amorphous state. This property may
allow the supercooling and freezing of the molecules to their
random positions and formation of a solid-like but disordered,
non-crystalline glass [1]. The solid liquid transformation of the
amorphous material is known as glass transition. Glass transition
is one of the most important physico-chemical characteristics of
non-crystalline, amorphous solids, like hard candies. An amorphous
material vitrifies to a solid-like, brittle and transparent
structure typical of the glassy state when it is cooled below the
glass transition temperature [2]. This is exactly what is observed
after the cooling stage during hard candies processing.
The importance of the glass transition to processing and stability
control of foods and pharmaceuticals is well-known in the
development of dehydration and freezing technologies [3–6].
However, in general, there is no application of glass transition
and microstructure analysis in hard candies manufacturing processes
for modeling purposes in order to optimize and supervise
the cooling stage. This work is part of a more complex research
project, which consists on the model-based optimization of a
full-scale facility to manufacture hard candies. Results here presented
could be further used to develop realistic mathematical
models describing the unsteady cooling of hard candies.
During last years the applications of microstructure visualization
as well as the polymer science for the physico-chemical characterization
of food systems and other chemical products have
received much attention [3–9].
Noirez and Baroni [7] analyzed the behavior of Glycerol at
ambient temperature. They revealed the solid–liquid nature of
Glycerol to a temperature domain far away from the glass transition
and above the melting point. The experiments consisted in
measuring the linear dynamic response and the stress relaxation
under a weak constant shear stress, exhibiting that the Glycerol
presented a non-vanishing shear elasticity indicating a macroscopic
solid-like character above its melting point.
Kasapis and collaborators [8] reported data on the macrostructural
changes (visco-elasticity) in dehydrated apple tissue in relation
to apparent porosity. The authors emphasized the
importance of considering the glass phenomenon as a rather recent
concept for quality control of a number of high-solid systems. The
experiments combined calorimetry, rheology, and microscopy data
with the adoption of a fundamental approach for the mechanical
glass transition temperature. By rheological investigations, the
authors found that the storage modulus derivative was the appropriate
parameter for probing the manifestation of the mechanical
Tg. The plot of the first derivative of shear storage modulus as a function of sample temperature vs the sample temperature for biomaterials
exhibits the classic rubber-to-glass transformation due
to the fact that is the indicator of molecular mobility. The minimum
of the storage modulus trace clearly demarcates the mechanical
glass transition temperature. Discrepancies in the glass
transition temperature (Tg) – porosity relationship obtained from
calorimetry and mechanical analysis were found. This fact was
attributed to the different extent to which the two techniques respond
to degrees of molecular mobility. But, the use of the micrographs
evidenced that prolonged processing and the creation of
high levels of intercellular spaces lead to the disintegration of the
apple matrix and the destruction of its continuity. The magnitude
of the structural weakening is probed in the mechanical profile
as a reduction in the values of the macromolecular glass transition
temperature. Thus, the lower the volume fraction of total pores is,
the more intact the cell walls and the greater the extent to which
the mechanical Tg differs from the measurements of calorimetry.
Mazzobre and collaborators [9] presented a comparison of microscopic
and macroscopic techniques to evaluate sugar crystallization
kinetics using amorphous lactose and lactose–trehalose mixtures.
Polarized light video microscopy (PLV) and differential scanning calorimetry
(DSC) were applied to measure crystallization kinetics,
induction times and time for complete sugar crystallization at different
storage temperatures (60–95 C). DSC was also employed to
measure the glass transition temperature (Tg) of the systems.
Microscopy was instrumental to distinguish sugars crystals from
the supercooled material. This studied case was one of the several
examples in which microscopy helped for understanding of many
phenomena that depend on the microstructure rather than on bulk
conditions. The works of Cardoso and Abreu [10] and Johari and collaborators
[11] also described Tg values and composition for sugar
glasses but with no application in manufacturing processes.
The aim of this work is to analyze hard candy structure and its
influence on the cooling stage during the production process. Studies
of the hard candy microstructure are useful to understand their
behavior during cooling and to determine the relationship between
the composition and the operating conditions, which is crucial
from the product quality point of view and operational mode of
equipment as well. The probability of the presence of air bubbles
in the structure and its influence on the cooling process will be also
investigated by using microscopic analysis.
1. IntroductionThe cooling of a liquid to well below its equilibrium meltingtemperature without crystallization retains the molecular disorderwhich is characteristic of an amorphous state. This property mayallow the supercooling and freezing of the molecules to theirrandom positions and formation of a solid-like but disordered,non-crystalline glass [1]. The solid liquid transformation of theamorphous material is known as glass transition. Glass transitionis one of the most important physico-chemical characteristics ofnon-crystalline, amorphous solids, like hard candies. An amorphousmaterial vitrifies to a solid-like, brittle and transparentstructure typical of the glassy state when it is cooled below theglass transition temperature [2]. This is exactly what is observedafter the cooling stage during hard candies processing.The importance of the glass transition to processing and stabilitycontrol of foods and pharmaceuticals is well-known in thedevelopment of dehydration and freezing technologies [3–6].However, in general, there is no application of glass transitionand microstructure analysis in hard candies manufacturing processesfor modeling purposes in order to optimize and supervisethe cooling stage. This work is part of a more complex researchproject, which consists on the model-based optimization of afull-scale facility to manufacture hard candies. Results here presentedcould be further used to develop realistic mathematicalแบบจำลองที่อธิบายการระบายความร้อนของฮาร์ candies unsteadyในระหว่างปีใช้ต่อโครงสร้างจุลภาคแสดงภาพประกอบเพลงและวิทยาศาสตร์พอลิเมอร์การจำแนกดิออร์อาหาร ระบบและผลิตภัณฑ์เคมีอื่น ๆ ได้ได้รับความสนใจมาก [3-9]Noirez และ Baroni [7] วิเคราะห์พฤติกรรมของกลีเซอรที่อุณหภูมิแวดล้อม พวกเขาเปิดเผยธรรมชาติของแข็งของเหลวของกลีเซอรอุณหภูมิโดเมนห่างจากเปลี่ยนแก้วและข้างบนละลาย ประกอบด้วยการทดลองในวัดการตอบสนองแบบเชิงเส้นและการผ่อนคลายความเครียดภายใต้อ่อนค่าคงแรงเฉือนความเครียด อย่างมีระดับที่กลีเซอรการนำเสนอยังไม่หายสาบสูญเฉือนความยืดหยุ่นแสดงเป็น macroscopicของแข็งเช่นอักขระเหนือจุดหลอมเหลวKasapis และผู้ร่วมงาน [8] รายงานข้อมูล macrostructuralเปลี่ยนแปลง (สโกความยืดหยุ่น) ในเนื้อเยื่อแอปเปิ้ลอบแห้งในความสัมพันธ์การ porosity ชัดเจน ผู้เขียนเน้นความสำคัญของการพิจารณาปรากฏการณ์แก้วเป็นล่าสุดค่อนข้างแนวคิดการควบคุมคุณภาพของระบบสูงแข็ง ที่ทดลองรวมข้อมูล calorimetry ใช้งานกับ และ microscopyด้วยการรับเป็นแนวทางพื้นฐานสำหรับเครื่องกลแก้วเปลี่ยนอุณหภูมิ โดย rheological สืบสวน การผู้เขียนพบว่า อนุพันธ์เก็บโมดูลัสเป็นที่ที่เหมาะสมพารามิเตอร์สำหรับอาศัยยามกลการTg พล็อตของอนุพันธ์แรกของแรงเฉือนเก็บโมดูลัสเป็นฟังก์ชันของตัวอย่างเทียบกับอุณหภูมิอุณหภูมิตัวอย่างสำหรับผู้การจัดแสดงการแปลงยางแก้วคลาสสิกครบกำหนดในความเป็นจริงที่เป็นตัวบ่งชี้ความคล่องตัวระดับโมเลกุล ต่ำสุดของการจัดเก็บข้อมูล ติดตามโมดูลัสอย่างชัดเจนแบ่งแยกกลการแก้วเปลี่ยนอุณหภูมิ ความขัดแย้งในแก้วเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิ (Tg) – ความสัมพันธ์ porosity ได้รับจากcalorimetry และวิเคราะห์เครื่องจักรกลพบ ความจริงได้เกิดจากการแตกต่างกันที่เทคนิคสองตอบองศาของการเคลื่อนที่โมเลกุล แต่ micrographs ใช้เป็นหลักฐานที่ประมวลผลนานและสร้างระดับสูงของช่องว่าง intercellular นำไปสู่การสลายตัวของการเมตริกซ์แอปเปิ้ลและทำลายความต่อเนื่องของ ขนาดของโครงสร้างลดลงจะพิสูจน์ในประวัติเครื่องจักรกลเป็นการลดค่าของช่วงการเปลี่ยนภาพของ macromolecular แก้วอุณหภูมิ ต่ำลงปริมาณเศษรวมรูขุมขนจึงเหมือนเดิมมีผนังเซลล์และขอบเขตที่มากขึ้นซึ่งTg กลแตกต่างจากการประเมินของ calorimetryMazzobre และผู้ร่วมงาน [9] แสดงการเปรียบเทียบกล้องจุลทรรศน์และเทคนิค macroscopic จะตกผลึกน้ำตาลโดยใช้น้ำยาผสมแล็กโทสและแล็กโทส – trehalose ไปจลนพลศาสตร์ขั้วไฟวิดีโอ microscopy (PLV) และสแกน calorimetry แตกต่างกัน(DSC) ใช้วัดจลนพลศาสตร์ตกผลึกเวลาเหนี่ยวนำและเวลาสำหรับทำน้ำตาลตกผลึกที่แตกต่างกันจัดเก็บอุณหภูมิ (60-95 C) DSC ยังถูกจ้างไปวัดอุณหภูมิการเปลี่ยนแก้ว (Tg) ระบบMicroscopy ถูกบรรเลงเพื่อแยกผลึกน้ำตาลจากวัสดุ supercooled กรณีนี้ studied เป็นหนึ่งในหลายตัวอย่างใน microscopy ซึ่งช่วยให้สำหรับความเข้าใจของปรากฏการณ์ที่ขึ้นอยู่ บนการต่อโครงสร้างจุลภาค มากกว่าจำนวนมากเงื่อนไขการ งานของ Cardoso และ Abreu [10] และ Johari และผู้ร่วมงาน[11] นอกจากนี้ยัง อธิบายค่า Tg และส่วนประกอบน้ำตาลทรายขาวแว่นตาที่ไม่มีโปรแกรมประยุกต์ในการผลิตมีกระบวนจุดมุ่งหมายของงานนี้คือการ วิเคราะห์โครงสร้างลูกกวาดและอิทธิพลบนเวทีระบายความร้อนในระหว่างกระบวนการผลิต การศึกษาของการกวาด ต่อโครงสร้างจุลภาคที่เป็นประโยชน์ต่อเข้าใจของพวกเขาลักษณะการทำงานใน ช่วงเย็น และใน การกำหนดความสัมพันธ์ระหว่างองค์ประกอบและเงื่อนไขปฏิบัติ ซึ่งเป็นสิ่งสำคัญจากผลิตภัณฑ์คุณภาพมุมมองและวิธีการดำเนินงานอุปกรณ์เช่น ความเป็นไปได้ของฟองอากาศในโครงสร้างและอิทธิพลของกระบวนการระบายความร้อนจะยังตรวจสอบ โดยใช้การวิเคราะห์ด้วยกล้องจุลทรรศน์
การแปล กรุณารอสักครู่..