Nucleation rate, or the number of crystals formed (per unit
time per unit volume), for a given sugar is dependent on both
internal and external factors. As noted above, each sweetener has
a propensity for nucleation based on its physicochemical nature,
but external heat and mass transport conditions (such as temperature,
cooling rate, and agitation) can also influence the ability of
a supersaturated state to nucleate. In some sugars, a fairly wide
zone of supersaturation exists where nucleation is limited; in this
metastable zone, sweetener molecules do not attain the critical
cluster size for conversion to a stable nucleus. The width of the
metastable zone of sucrose, mannitol, maltitol, and xylitol correlates
with the propensity of these sweeteners to crystallize (Bensouissi
and others 2010). That is, systems with a lower metastable
zone are faster nucleating than those with a large metastable
zone.
Measuring nucleation rate has generally proven difficult—nuclei
are defined as the initial crystal forms, before the crystals grow to a
size where they can be observed, and counting the number of nuclei
formed over time is difficult. Because of this difficulty, many
studies have investigated the induction time for nucleation and
then assumed an inverse relationship between induction time and
nucleation rate; however, this relationship does not work under
all circumstances, especially when near the glass transition region
(Levenson and Hartel 2005). Furthermore, measurement of induction
time is also difficult since the time required for nuclei to
reach a detectable size is often longer than the true induction time
required for initial onset of formation of nuclei.
Although numerous methods have been used over the years to
measure nucleation rate or induction time, most of these methods
make assumptions and introduce errors that limit their accuracy.
One of the simplest methods of characterizing nucleation rate
is to count the number of crystals that form as a function of
time. However, the time required for nuclei to grow to detectable
size may introduce significant errors depending on the sensing
measurement. Besides visual and microscopic observations, tools
such as calorimetry, turbidity, x-ray, and other spectroscopic tools
have been used. Sensing methods that get closest to the actual
nucleus formation give the best results. Recently, Stapley and
others (2009) used an image analysis method to extract nucleation
rate for samples nucleating on a microscope stage.
To further compound the difficulties of studying nucleation,
the natural variability inherent in formation of the crystal lattice
generally results in hugely variable results. A classical study on sucrose
nucleation by Van Hook and Bruno (1949) documented this
variability. Under carefully controlled conditions, a supersaturated
sucrose solution poured into 4 different vials varied in induction
time from as short as a few hours to as long as 24 h. Only slight
differences in the nucleating capability of heterogeneous nuclei
sites are sufficient to give such variable nucleation results. Experimental
measurement of induction time for nucleation of a sucrose
and corn syrup mixture (based on microscopic evaluation of the
presence of crystals) showed that the variability in time for onset
of nuclei formation was greatest when induction times were at
their highest (Figure 8). That is, at the optimal temperature for
nucleation, induction time was shortest and so was the variability
in nucleation rate.
Because of the variability in nucleation, seed crystals are often
added to bypass the nucleation step. For example, seeding of
nougat, fudge, or marshmallow with a small amount of fondant
or powdered sugar circumvents the need for controlling nuclei
Figure 8–Time required for onset of sucrose nucleation for sugar syrup
(80:20 sucrose to 42 DE corn syrup; 20% water content). Syrups (n = 3)
were cooled quickly from 80 ◦C to observation temperature with
agitation initiated once syrup had reached the desired temperature (data
from E. Wesner, unpublished).
formation (Minifie 1999). Rather than carefully cooling and agitating
the mass to induce graining, the fudge maker can elect
simply to add fondant to the mass after cooking. The seed crystals
that remain after adding fondant simply dissolve or grow until the
saturation concentration has been reached. However, the trade-off
with seeding is that the crystal size in the finished product is only
as small as the size of the seed crystals added; thus, slightly coarser
product is generally obtained from seeding
ขนาดเวลาที่สั้นที่สุด และนำอยู่ก็แปรปรวนอัตรา nucleation
.
เพราะความแปรปรวนในขนาดเมล็ดผลึกมักจะ
เพิ่มขนาดข้ามขั้นตอน ตัวอย่างเช่น เมล็ดของ
ตังเม , ช็อกโกแลตหรือขนมหวานที่มีจำนวนเล็ก ๆของฟอน
หรือน้ำตาลป่น circumvents ต้องการการควบคุมนิวเคลียส
เป็น supersaturated รัฐ nucleate . ในบางพื้นที่ค่อนข้างกว้าง
น้ำตาล ต่ำ ที่ขนาดของมีจำกัด ในโซนเมตาสเตเบิลนี้
, น้ำตาลโมเลกุลไม่บรรลุขนาดคลัสเตอร์สำหรับแปลงวิกฤต
นิวเคลียสเสถียร ความกว้างของ
โซนเมตาสเตเบิลของซูโครส , mannitol , maltitol และไซลิทอลความสัมพันธ์
อัตราขนาดหรือจำนวนของผลึกที่เกิดขึ้น ( ต่อหน่วยเวลา
ต่อปริมาณหน่วย ) ให้ตาลจะขึ้นอยู่กับทั้งปัจจัยภายในและปัจจัยภายนอก
. ตามที่ระบุไว้ข้างต้นแต่ละสารให้ความหวานได้
นิสัยสำหรับ nucleation ตามธรรมชาติทางกายภาพและทางเคมีของ
แต่ความร้อนภายนอกและเงื่อนไขการขนส่งมวล ( เช่นอุณหภูมิ
อัตราการเย็นและการกวน ) นอกจากนี้ยังสามารถมีอิทธิพลต่อความสามารถของ
กับความโน้มเอียงของสารให้ความหวานเหล่านี้ตกผลึก ( bensouissi
และอื่น ๆ ) ) ที่เป็นระบบที่มีราคาเมตาสเตเบิล
โซนเร็ว nucleating มากกว่าผู้ที่มีพื้นที่ขนาดใหญ่เมตาสเตเบิล
.
การวัดขนาดเท่ากันได้โดยทั่วไปการพิสูจน์ยากนิวเคลียส
ถูกกำหนดเป็นรูปแบบเริ่มต้นของผลึกคริสตัล ก่อนปลูกเพื่อ
ขนาดที่พวกเขาสามารถตรวจสอบและนับจำนวนของนิวเคลียส
ที่เกิดขึ้นในช่วงเวลาที่ยาก เพราะปัญหานี้ หลายการศึกษา
ตรวจสอบการเวลาและขนาดแล้วถือว่ามีความสัมพันธ์ผกผันระหว่าง
เวลาและอัตราการขนาด อย่างไรก็ตาม ความสัมพันธ์นี้ไม่ทำงานภายใต้
ทุกสถานการณ์ โดยเฉพาะเมื่อใกล้คล้ายแก้ว เขต
( เลวินสัน hartel และ 2005 ) นอกจากนี้ การวัดการชัก
หนึ่งในวิธีการที่ง่ายที่สุดของลักษณะอัตรา nucleation
เพื่อนับจำนวนของผลึกรูปที่เป็นฟังก์ชันของ
ครั้ง แต่เวลาที่จำเป็นสำหรับการเติบโตของขนาดได้
อาจแนะนำข้อผิดพลาดที่สำคัญขึ้นอยู่กับการตรวจจับ
การวัด นอกจากการสังเกตภาพและกล้องจุลทรรศน์เครื่องมือ
เช่นความร้อน , ความขุ่น , เอ็กซ์เรย์ และเครื่องมือทาง
อื่น ๆครั้งยังยากเลย เพราะเวลาที่จำเป็นสำหรับนิวเคลียส
ถึงขนาดที่ตรวจพบมักจะนานกว่าจริงเวลาเหนี่ยว
ต้องเริ่มต้นการโจมตีของการก่อตัวของนิวเคลียส
ถึงแม้ว่าวิธีการมากมายที่ได้ถูกใช้มากกว่าปีที่ผ่านมา
วัดขนาดเท่ากันหรือเหนี่ยวนำเวลาส่วนใหญ่ของวิธีการเหล่านี้
สรุปและแนะนำข้อผิดพลาดที่
กำหนดความถูกต้องมีการใช้ วิธีการได้รับใกล้สร้างนิวเคลียสที่แท้จริง
ให้ผลลัพธ์ดีที่สุดตรวจจับ . เมื่อเร็วๆ นี้ สแตปลีย์และ
คนอื่น ( 2009 ) ที่ใช้วิธีการวิเคราะห์ภาพเพื่อสกัดอัตราตัวอย่างขนาด
nucleating บนเวทีของกล้องจุลทรรศน์ และสารประกอบปัญหาการเรียน nucleation
ความผันแปรโดยธรรมชาติในธรรมชาติ , การก่อตัวของแลตทิซผลึก
เว็บไซต์มีเพียงพอที่จะให้ผล nucleation ตัวแปรเช่น การวัดขนาดของการเวลาและส่วนผสมน้ำเชื่อมข้าวโพดทดลองใช้
( ตามการประเมินของกล้องจุลทรรศน์
ตนของผลึก ) พบว่า ความแปรปรวนในเวลาเริ่มต้นของนิวเคลียสมากที่สุดเมื่อเกิด
เวลาที่เหนี่ยวนำสูงสุดของพวกเขา ( รูปที่ 8 ) นั่นคือ อุณหภูมิที่เหมาะสมสำหรับ
ตัวแปรผลลัพธ์ ผลลัพธ์มหาศาล การศึกษาคลาสสิกในซูโครส
nucleation โดยตะขอรถตู้และบรูโน ( 1949 ) ซึ่งเอกสารนี้
ภายใต้เงื่อนไขที่ควบคุมอย่างระมัดระวัง , supersaturated
ซูโครสสารละลายเทลงในขวดที่แตกต่างหลากหลายในเวลา 4 เหนี่ยว
จากระยะ 2-3 ชั่วโมง ตราบเท่า 24 ชั่วโมง เพียงเล็กน้อย
ความแตกต่างในความสามารถของนิวเคลียส
nucleating วิวิธพันธ์ขนาดเวลาที่สั้นที่สุด และนำอยู่ก็แปรปรวนอัตรา nucleation
.
เพราะความแปรปรวนในขนาดเมล็ดผลึกมักจะ
เพิ่มขนาดข้ามขั้นตอน ตัวอย่างเช่น เมล็ดของ
ตังเม , ช็อกโกแลตหรือขนมหวานที่มีจำนวนเล็ก ๆของฟอน
หรือน้ำตาลป่น circumvents ต้องการการควบคุมนิวเคลียส
รูปที่ 8 –เวลาที่ต้องใช้สำหรับการโจมตีของน้ำตาลซูโครส น้ำตาลน้ำเชื่อม
ขนาด ( 80 42 de ซูโครสน้ำเชื่อมข้าวโพด ; ปริมาณน้ำ 20 % ) น้ำเชื่อม ( n = 3 )
) เย็นได้อย่างรวดเร็วจาก 80 ◦ C เพื่อสังเกตอุณหภูมิกับการริเริ่มเมื่อน้ำเชื่อม
ได้ถึงอุณหภูมิที่ต้องการ ( ข้อมูลจาก wesner
. ,
( ประกาศ ) การ minifie 1999 ) แทนที่จะค่อยๆเย็นและก่อกวน
มวลชวน graining , fudge Maker สามารถเลือก
เพียงแค่เพิ่มฟอนกับมวลหลังจากการปรุงอาหาร เม็ดคริสตัล
ที่ยังคงอยู่หลังจากการเพิ่มฟอนเพียงแค่ละลายหรือเติบโตจนถึง
อิ่มตัวสมาธิได้ถึง แต่แลกกับเมล็ดที่
ขนาดผลึกในผลิตภัณฑ์ที่เป็นเพียง
ขนาดเล็กเป็นขนาดของเม็ดผลึกเพิ่ม ดังนั้น เล็กน้อย
หยาบ
การแปล กรุณารอสักครู่..
