Projecten

i-FAST validatietraject FYSTEM

Niet-invasieve fysische structuurbepaling van voedingsemulsies via lage - resolutie NMR

UItdaging

De fysische structuur van geconcentreerde voedingsemulsies (zoals minarines, dressings, gerecombineerde room) is een belangrijke parameter die rechtsreeks een invloed heeft op fysische stabiliteit en ook onrechtstreeks een invloed zal hebben, bijvoorbeeld op sensoriek en functionaliteit. Voor geconcentreerde emulsies is niet enkel de druppelgrootte-verdeling van belang, maar ook (het behoud van) de homogeniteit. Technisch zijn de mogelijkheden voorhanden om beide aspecten zonder staalvoorbereiding en niet-destructief te bepalen via lage-resolutie NMR. De brede toepasbaarheid van deze techniek (die bijvoorbeeld ook ingezet wordt voor snelle screening van de samenstelling of voor het bepalen van het vast vetgehalte) heeft dan weer als nadeel dat hij tot op heden niet als eenvoudige black box kan gebruikt worden, maar een grondige kennis van de fysische principes vereist om de instrumentele parameters adequaat in te stellen voor de gekozen toepassing (bijvoorbeeld hetzij W/O of O/W karakterisering).

FYSTEM wil deze barrières wegnemen door een aantal (door de gebruikerscommissie vast te leggen) toepassingen uit te werken, zodat de techniek eenvoudig en gebruiksvriendelijk wordt en waarbij ook de betrouwbaarheid (en de beperkingen) grondig worden geëvalueerd. Deze concrete toepassingen kunnen ook de drempel naar andere toepassingen bij de projectdeelnemers grotendeels wegnemen. Concreet zal dit er toe leiden dat processen en producten sneller kunnen gemonitord worden, zodat eventuele problemen vroegtijdig kunnen vastgesteld worden. 

Aanpak

In de literatuur zijn reeds heel wat publicaties omtrent de karakteristiek van de fysische structuur van emulsies verschenen. Hoewel het hier eerder om verspreide waarnemingen op voeding gerelateerde, cosmetische of farmaceutische emulsiesystemen gaat, is het toch essentieel deze beschikbare informatie in een zo gecondenseerd en bruikbaar mogelijke vorm als achtergrondkennis te transfereren naar alle projectpartners. Vooral de gerapporteerde beperkingen van de techniek en mogelijkheden om deze te vermijden en/of beperken zijn van groot belang.

Deeltjesgrootte-analyse van geconcentreerde W/O voedingsemulsies (boter, margarines, minarines, …)

Het gebruik van pfg-NMR diffusometrie voor de bepaling van de diameter van druppeltjes in emulsies (gebaseerd op het bepalen van de diffusiesnelheid van de moleculen in de druppels) is reeds lang beschreven. Gebaseerd op de reeds opgebouwde ervaring, zal gestart worden met het verder exploreren van de mogelijkheden (en eventuele beperkingen) van NMR voor het bepalen van de grootte van gedispergeerde waterdruppeltjes in een olie/vet continue fase. In eerste instantie zal de invloed van instrumentele parameters bestudeerd worden m.b.t. de toepasbaarheid van lage-resolutie NMR. In tweede instantie zal de invloed van productkarakertistieken op de toepasbaarheid onderzocht worden. Ter evaluatie van de nauwkeurigheid van de gebruikte lage-resolutie NMR techniek, zullen de resultaten van de druppelgroottebepaling vergeleken worden met alternatieve technieken.

Deeltjegrootte-analyse van geconcentreerde O/W voedingsemulsies (mayonaise, dressing, geaereerde emulsies, gerecombineerde room, soft drink emulsies, …)

De principes van pfg-NMR diffusometrie voor deeltjesgrootte-bepaling van druppeltjes in emulsies is reeds lang beschreven. In eerste instantie zal de invloed van instrumentele parameters bestudeerd worden m.b.t. de toepasbaarheid van lage-resolutie NMR voor O/W emulsies. In tweede instantie zal de invloed van productkarakertistieken op de toepasbaarheid onderzocht worden. Ter evaluatie van de nauwkeurigheid van de gebruikte lage-resolutie NMR techniek, zullen de resultaten van de druppelgroottebepaling vergeleken worden met alternatieve technieken.

Analyse van de homogeniteit van W/O en O/W emulsies

De bedoeling van dit werkpakket is een niet-destructieve methode aan te bieden voor de analyse van de homogene verdeling van continue en disperse fase in een emulsie, nl. 1D pfg-NMR profilometrie. Het niet-destructieve karakter laat toe om de stabiliteit van eenzelfde (onverdund) staal op te volgen als functie van de tijd. Met behulp van profilometrie kan het watergehalte bepaald worden als functie van de staalhoogte. Profilometrie is uitermate geschikt om geconcentreerde emulsies te niet-destructief analyseren zonder enige staalvoorbereiding. Hierdoor kan hetzelfde staal gemeten worden als functie van de bewaarduur, waardoor de fysische stabiliteit (oproming, sedimentatie, …) kan opgevolgd worden. In eerste instantie is het de bedoeling om de factoren die invloed hebben op de profielmeting te identificeren. In tweede instantie kan de profilometrische stabiliteitsmetingen als functie van de tijd vergeleken worden met geaccelereerde resultaten van standaard stabiliteitstesten.

UItvoerders

UGent

De onderzoekseenheid Deeltjes- en Grensvlaktechnologie van de Vakgroep Toegepaste Analytische en Fysische Chemie, (PAINT UGent) houdt zich sinds een aantal decennia bezig met de bereiding, stabilisatie en karakterisering van disperse systemen, zoals emulsies. In het kader van een recent afgewerkt Flanders Food project (WOW) en van een IWT innovatiemandaat omtrent multipele emulsies werd uitgebreid ervaring opgedaan omtrent de bereiding en stabilisatie van zowel geconcentreerde W/O als O/W emulsies. Bovendien werd gedurende de afgelopen vijftien jaar zeer veel ervaring opgedaan met het gebruik van NMR voor fysische karakterisatie.

Meer info:http://www.ugent.be/bw/tafc/en/research-groups/paint

Deelnemen

Dit ptoject gaat van start op 1 februari 2016 en loopt tot 31 januari 2018 (2 jaar). Deelnemen kan tot het einde van het project mits het betalen van een jaarlijkse projectbijdrage die afhankelijk is van de bedrijfsgrootte (aantal werknemers).