Pendahuluan
Memformulasikan produk agar memiliki atribut fungsional dan sensorik yang benar bisa menjadi tugas yang sulit. Yang terakhir ini khususnya sangat bergantung pada umpan balik pengguna, yang dapat membutuhkan waktu dan upaya yang cukup besar untuk mencapainya. Selain itu, tidak selalu mudah untuk menginterpretasikan umpan balik tersebut dalam konteks sifat material dan karenanya data reologi.
Untuk menggunakan reologi sebagai alat untuk mengevaluasi tekstur produk, penting untuk memahami mode uji reologi mana yang paling sesuai dengan aplikasi tertentu dan juga parameter yang paling tepat untuk digunakan dalam pengujian tersebut. Sebagai contoh, aplikasi krim kulit dan gosokan adalah proses laju geser yang tinggi yang paling baik dievaluasi dengan menggunakan pengujian geser mantap pada laju geser yang sesuai. Sebaliknya untuk tekstur di dalam pot, tekstur terkait dengan struktur mikro yang mendasari yang paling baik dievaluasi dengan menggunakan pengujian osilasi atau pengujian mulur.
Pengujian sederhana untuk mengevaluasi tekstur material di bawah small deformasi adalah sapuan amplitudo osilasi. Hal ini dapat memberikan informasi penting yang berkaitan dengan kekakuan sampel, kelenturan, kekuatan struktural, dan deformasi. Kekakuan tercermin dalam Modulus KompleksModulus kompleks terdiri dari dua komponen, yaitu modulus penyimpanan dan modulus kehilangan. Modulus penyimpanan (atau modulus Young) menggambarkan kekakuan dan modulus kehilangan menggambarkan perilaku redaman (atau viskoelastik) dari sampel yang sesuai dengan menggunakan metode Analisis Mekanik Dinamis (Dynamic Mechanical Analysis/DMA). modulus kompleks G* dengan nilai yang lebih tinggi menunjukkan struktur yang lebih kaku, sedangkan sudut fase δ menunjukkan tingkat elastisitas dan karenanya kelenturan struktur. Informasi ini dapat disajikan dengan menggunakan plot sederhana G* vs. δ seperti yang ditunjukkan pada Gambar 1.
Informasi lain yang dapat diperoleh dari pengujian tersebut adalah tegangan leleh dan SaringRegangan menggambarkan deformasi material, yang dibebani secara mekanis oleh gaya atau tekanan eksternal. Senyawa karet menunjukkan sifat mulur, jika beban statis diterapkan.regangan leleh yang masing-masing berhubungan dengan kekuatan struktural dan tingkat deformasi struktural. Informasi ini dapat diperoleh dari plot tegangan elastis σ' (tegangan yang berhubungan dengan Modulus Elastis (atau Modulus Penyimpanan) G') versus SaringRegangan menggambarkan deformasi material, yang dibebani secara mekanis oleh gaya atau tekanan eksternal. Senyawa karet menunjukkan sifat mulur, jika beban statis diterapkan.regangan. Puncak tegangan elastis menunjukkan Suhu Leleh dan EntalpiEntalpi fusi suatu zat, juga dikenal sebagai panas laten, adalah ukuran masukan energi, biasanya panas, yang diperlukan untuk mengubah suatu zat dari padat menjadi cair. Titik leleh suatu zat adalah suhu saat zat tersebut berubah wujud dari padat (kristal) menjadi cair (lelehan isotropik).titik leleh dan nilai tegangan dan SaringRegangan menggambarkan deformasi material, yang dibebani secara mekanis oleh gaya atau tekanan eksternal. Senyawa karet menunjukkan sifat mulur, jika beban statis diterapkan.regangan yang diukur pada titik ini adalah tegangan leleh dan SaringRegangan menggambarkan deformasi material, yang dibebani secara mekanis oleh gaya atau tekanan eksternal. Senyawa karet menunjukkan sifat mulur, jika beban statis diterapkan.regangan leleh, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 2.
Dengan menggabungkan semua informasi ini, dimungkinkan untuk mendapatkan indikasi bagaimana suatu material akan merespons small deformasi geser sebelum timbulnya aliran makroskopik.
Hal ini dapat berguna untuk membandingkan produk atau untuk membantu merekayasa sifat sensorik atau manfaat fungsional tertentu ke dalam suatu produk.
Eksperimental
- Sejumlah produk yang berbeda telah dievaluasi untuk menunjukkan perbedaan di antara mereka dalam hal karakteristik teksturnya.
- Pengukuran rheometer rotasi dilakukan dengan menggunakan rheometer Kinexus dengan kartrid pelat Peltier dan sistem pengukuran pelat paralel 40 mm yang telah dikeraskan (untuk menghindari selipnya sampel pada permukaan geometri)2, dan menggunakan urutan standar yang telah dikonfigurasi sebelumnya dalam perangkat lunak rSpace.
- Urutan pemuatan standar digunakan untuk memastikan bahwa sampel tunduk pada protokol pemuatan yang konsisten dan terkendali.
- Semua pengukuran reologi dilakukan pada suhu 25°C kecuali dinyatakan lain.
- Pengukuran dilakukan dengan melakukan sapuan amplitudo terkontrol SaringRegangan menggambarkan deformasi material, yang dibebani secara mekanis oleh gaya atau tekanan eksternal. Senyawa karet menunjukkan sifat mulur, jika beban statis diterapkan.regangan di luar SaringRegangan menggambarkan deformasi material, yang dibebani secara mekanis oleh gaya atau tekanan eksternal. Senyawa karet menunjukkan sifat mulur, jika beban statis diterapkan.regangan luluh material dan secara otomatis menganalisis data untuk memberikan nilai G* dan δ di dalam daerah linier dan nilai tegangan luluh dan SaringRegangan menggambarkan deformasi material, yang dibebani secara mekanis oleh gaya atau tekanan eksternal. Senyawa karet menunjukkan sifat mulur, jika beban statis diterapkan.regangan luluh berdasarkan puncak tegangan elastis (σ').
Hasil dan Pembahasan
Gambar 3 membandingkan berbagai produk yang berbeda dalam hal kekakuan dan elastisitas relatifnya pada frekuensi 1 Hz. Dari grafik ini, dapat dilihat bahwa sebagian besar sampel sebagian besar elastis dengan sudut fase lebih rendah dari 45º. Namun, sampel-sampel ini menunjukkan tingkat kekakuan yang berbeda-beda, misalnya body butter yang 25 kali lebih kaku (modulus lebih tinggi) dibandingkan body lotion, dan permen karet yang hampir 100 kali lebih kaku. Sebaliknya, krim mandi sebagian besar berbentuk cairan dengan sudut fase mendekati 90º dan kekakuan yang relatif rendah, dengan nilai G* hanya 23 Pa dibandingkan dengan sekitar 8000 Pa untuk body butter.
Pengaruh suhu terhadap tekstur mentega sangat signifikan dengan KristalisasiKristalisasi adalah proses fisik pengerasan selama pembentukan dan pertumbuhan kristal. Selama proses ini, panas kristalisasi dilepaskan.kristalisasi lemak pada suhu rendah (lemari es) membentuk struktur yang kaku dan sangat elastis, sementara pada suhu kamar, peleburan matriks lemak ini menghasilkan struktur yang lebih lembut dan tidak terlalu elastis, lebih mirip dengan produk body butter dan pasta gigi.
Tabel 1 menunjukkan nilai tegangan luluh dan SaringRegangan menggambarkan deformasi material, yang dibebani secara mekanis oleh gaya atau tekanan eksternal. Senyawa karet menunjukkan sifat mulur, jika beban statis diterapkan.regangan luluh yang sesuai untuk berbagai produk. Perhatikan bahwa tegangan luluh pada dasarnya menggambarkan tegangan yang diperlukan untuk memulai kerusakan struktur jaringan. Karena cairan viskoelastik (δ > 45º) tidak memiliki struktur jaringan, tegangan luluh dalam hal ini berhubungan dengan tegangan yang diperlukan untuk memulai aliran yang signifikan (Penipisan GeserJenis perilaku non-Newtonian yang paling umum adalah penipisan geser atau aliran pseudoplastik, di mana viskositas fluida berkurang dengan meningkatnya geseran.penipisan geser).
Tabel 1: Hasil dari analisis puncak kurva tegangan-regangan
| Sampel | Tegangan Hasil (Pa) | Regangan Hasil (%) |
|---|---|---|
| Mayones | 11.26 | 1.79 |
| Pasta gigi | 1.86 | 0.057 |
| Mentega tubuh | 15.87 | 0.81 |
| Losion tubuh | 2.24 | 2.63 |
| Krim mandi | 10.18 | 27.22 |
| Permen karet penata rambut | 11.12 | 0.15 |
| Mentega (5°C) | 34000 | 1.06 |
| Mentega (25°C) | 1.12 | 0.096 |
Membandingkan body butter dan body lotion, jelas bahwa body butter membutuhkan tekanan yang lebih tinggi untuk memecah strukturnya. Hal ini terbukti selama penggunaan produk, dengan body butter yang membutuhkan kekuatan yang lebih besar untuk memulai aliran. Body lotion memiliki SaringRegangan menggambarkan deformasi material, yang dibebani secara mekanis oleh gaya atau tekanan eksternal. Senyawa karet menunjukkan sifat mulur, jika beban statis diterapkan.regangan luluh yang lebih tinggi dan akan berubah bentuk lebih banyak sebelum menipis, menunjukkan struktur yang lebih ulet/kurang rapuh. Mayones yang dominan elastis memiliki tegangan luluh dan regangan luluh yang tinggi yang mencerminkan 'tekstur kenyal' yang teramati di dalam toples.
Meskipun sabun mandi menunjukkan tegangan dan regangan kritis yang tinggi, tidak seperti mayones, sabun mandi tidak memiliki struktur jaringan (δ > 45º). Oleh karena itu, nilai kritis ini berhubungan dengan tekanan dan deformasi yang dapat ditahan oleh material sebelum aliran meningkat secara signifikan. Hal ini terkadang dapat dikaitkan dengan tingkat pembentukan filamen atau kekenyalan produk.
Mentega pada suhu lemari es memiliki tegangan luluh yang sangat tinggi sehingga sulit untuk menyebar; namun, pada suhu 25ºC, penurunan tegangan luluh yang signifikan dapat diamati karena melelehnya matriks lemak kristal. Menariknya, mentega lebih rapuh pada suhu yang lebih tinggi ini seperti yang ditunjukkan oleh regangan luluh yang lebih kecil.
Kesimpulan
Uji sapuan amplitudo dapat memberikan informasi penting yang berkaitan dengan properti tekstur material seperti kekakuan, kelenturan, kekuatan struktural, dan kerapuhan. Dengan mengukur parameter yang terkait dengan sifat-sifat ini, dimungkinkan untuk membangun gambaran tentang bagaimana suatu bahan akan terlihat dan berperilaku di bawah small deformasi. Teknik seperti ini berguna untuk mengkarakterisasi dan membandingkan material yang tepat.
Harap diperhatikan bahwa pengujian direkomendasikan untuk dilakukan dengan geometri kerucut dan pelat atau pelat paralel - dengan geometri yang terakhir lebih disukai untuk dispersi dan emulsi dengan ukuran partikel large. Jenis material tersebut mungkin juga memerlukan penggunaan geometri bergerigi atau kasar untuk menghindari artefak yang berkaitan dengan selip pada permukaan geometri.