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Estudio de RMN en el dominio del tiempo del comportamiento de la cristalización del petróleo
Descripción general del comportamiento de cristalización del petróleo
En el campo de la industria alimentaria., La formación de una red de cristales de aceite consta de dos etapas.. Una etapa es el enfriamiento rápido y el amasado en la línea de producción para cristalizar rápidamente el aceite., dando como resultado cristales pequeños y estables, y luego a través del proceso de envejecimiento para obtener un producto cristalino con estructura estable; Una etapa es la etapa de cambio del comportamiento de cristalización de los productos cristalinos de aceite y grasa estables formados por el curado durante el almacenamiento y transporte., y la última etapa es en realidad la etapa en la que los productos de aceite y grasa salen de la planta de fabricación hasta que son utilizados por el usuario final..
El proceso dinámico general de cristalización del petróleo se puede describir como: El grado de sobreenfriamiento impulsa la disposición ordenada de las moléculas de triglicéridos para formar una estructura molecular de capa delgada.; la estructura de capa delgada se superpone aún más para formar cristalitos a nanoescala; cada unidad de cristalito se agrega y crece en grupos de cristales Finalmente, los cúmulos de cristales continúan aglomerándose, entrelazar, y llenar para formar una estructura de red cristalina tridimensional, que es una grasa sólida macroscópicamente visible. La estructura de red tridimensional de la cristalización de grasas es muy similar a la estructura coloidal en la que se produce la floculación.. El cambio de las condiciones de cristalización durante el proceso de cristalización del petróleo tiene una gran influencia en la formación y propiedades macroscópicas de su estructura de red tridimensional., que está relacionado con la calidad final del producto.
Polimorfismo homogéneo de aceites y grasas.
El polimorfismo se refiere a la existencia de más de una forma cristalina de la misma sustancia.. La molécula de triglicéridos está compuesta por un glicerol y tres ácidos grasos.. Una vez cristalizado el aceite, Los grupos metileno en la cadena de hidrocarburos de la molécula de ácido graso están dispuestos en forma de zigzag., mientras que toda la molécula de triglicéridos está dispuesta principalmente en unidades bimoleculares o trimoleculares.. Las diferencias en la disposición de los triglicéridos y los grupos hidrocarbonados de los ácidos grasos durante la agregación y el atrapamiento conducirán inevitablemente a diferencias en las estructuras de las subunidades celulares., y finalmente conducir a diferentes formas de cristales formados, eso es, Ocurre polimorfismo hom.
Los estudios han demostrado que existen tres tipos principales de polimorfismo homogéneo en los aceites., es decir, tipo α, Tipo β’ y tipo β. Para el mismo triglicérido, Los puntos de fusión de las tres formas cristalinas aumentaron secuencialmente., la estabilidad aumentó secuencialmente, y la entalpía de fusión también aumentó secuencialmente. Los cristales obtenidos al enfriar el aceite fundido suelen ser de tipo α., que generalmente existe por un corto tiempo en la etapa inicial del procesamiento del petróleo., y luego se transforma lentamente en cristales de tipo β′ y β. La grasa sólida se calienta lentamente para derretirla., y cristaliza a una temperatura ligeramente superior a su punto de fusión, formando principalmente el β’ forma de cristal. la b’ la forma cristalina tiene cristales pequeños, granos finos, buena plasticidad, untabilidad y sabor, y es una forma cristalina ideal para acortar, margarina, grasas para untar y otros productos. Calentando lentamente el β’ forma de cristal para derretirlo, y manteniéndolo a una temperatura ligeramente superior a su punto de fusión, o recristalizarlo en un disolvente a baja temperatura, puede obtener la forma cristalina β, y las partículas de la forma cristalina β son relativamente gruesas. Al mismo tiempo, Las diferentes formas cristalinas del cristal se pueden transformar entre sí.. En términos generales, el cristal cambiará en la dirección de aumentar la estabilidad, eso es, Tipo α→tipo β′→tipo β. En la etapa de producción y almacenamiento del producto real., La transformación de la forma de los cristales de grasa se ve afectada por varios factores como la temperatura y el tiempo..
El polimorfismo de aceites y grasas afecta su comportamiento de cristalización. (incluyendo la tasa de cristalización, tamaño del cristal, morfología, y masa cristalina total), lo que a su vez afecta las propiedades físicas de estos aceites y grasas. El estudio de la cristalización de grasas tiene una gran importancia científica y práctica.. Midiendo el comportamiento de la cristalización de grasas., el proceso de producción puede ser guiado, para que el producto final pueda obtener el sabor y textura deseados. Cada lípido exhibe diferentes comportamientos de cristalización., promover diferentes disposiciones tridimensionales en su red de cristales de grasa en términos del grado de orden y estado polimórfico de los cristales de grasa. La estructura cristalina y los fenómenos de cristalización se ven muy afectados por muchos factores., como la velocidad de enfriamiento, Longitud y composición de la cadena de ácidos grasos., Organización del TAG y algunas condiciones de procesamiento., como la velocidad de agitación. Las variaciones en las velocidades de enfriamiento también pueden afectar las características microestructurales al controlar las tasas de nucleación y crecimiento de los cristales..
Estudio de RMN en el dominio del tiempo del comportamiento de cristalización del petróleo.:
La medición de la relajación por RMN en el dominio del tiempo es una forma rápida, Método de detección no destructivo que se puede utilizar para evaluar cambios físicos y químicos en los sistemas alimentarios.. Resonancia magnética nuclear en el dominio del tiempo (TD-RMN) Generalmente se basa en la medición de los tiempos de relajación de diferentes secuencias de pulsos., incluyendo los llamados tiempos de relajación longitudinal (T1) y tiempos de relajación transversal (T2), que están relacionados con cambios fisicoquímicos en el sistema alimentario. Aunque la dinámica molecular restringida de las grasas sólidas limita el uso de la RMN en el dominio del tiempo para detectar polimorfismos de las grasas, todavía se puede utilizar para estudiar polimorfismos de grasa y distribuciones de tamaño de cristales combinando mediciones del tiempo de relajación con diferentes métodos experimentales..
La RMN en el dominio del tiempo puede estudiar el comportamiento de la cristalización del petróleo desde los siguientes cuatro aspectos:
Mediciones del contenido de grasa sólida. (SFC), tiempo de relajación de la red de espín T1, Los parámetros del tiempo de relajación de giro-giro T2 y del momento de segundo orden M2 proporcionan información sobre la cristalización del aceite y el movimiento molecular.. Los ensayos de relajación de RMN en el dominio del tiempo se pueden utilizar para examinar el comportamiento de cristalización de aceites y grasas., que puede proporcionar información valiosa sobre los cambios moleculares en todo el volumen de la muestra causados por la cristalización de una manera rápida y sencilla sin la necesidad de un análisis de picos espectrales detallado. Comparado con XRD, La relajación de RMN en el dominio del tiempo también puede proporcionar más información sobre la dinámica molecular y los grados de libertad conformacionales moleculares., proporcionando así detalles atómicos precisos. De este modo, Las mediciones de relajación por RMN en el dominio del tiempo complementan los experimentos de XRD al revelar más información sobre los cambios en la dinámica molecular que tienen lugar en las muestras., especialmente en estado líquido. Esto también ayuda a determinar el comportamiento general de cristalización de muestras que contienen lípidos.. Sin embargo, La interpretación de los parámetros de RMN en el dominio del tiempo aún depende de la comparación con los resultados de técnicas confiables como la XRD..
Contenido de grasa sólida (SFC)
El número de cristales de grasa afecta las propiedades macroscópicas de la red de cristales de grasa y está determinado por el contenido de grasa sólida. (SFC). La relación entre el contenido de grasa sólida y la temperatura determina la aplicación específica del aceite/grasa comestible., y el contenido de grasa sólida a diferentes temperaturas determina el rango de uso y el campo de aplicación del producto.. Por lo tanto, SFC es un parámetro de control de calidad muy importante.. SFC es una medida de la proporción sólido-líquido de muestras de grasa., y también afecta las propiedades cristalinas de la grasa en términos de polimorfismos cristalinos..
Tecnología de RMN en el dominio del tiempo
En la industria alimentaria, El control de la cristalización de las grasas es un factor importante para garantizar las propiedades fisicoquímicas de los productos a base de grasas.. La resonancia magnética nuclear en el dominio del tiempo es una técnica de prueba no destructiva que se puede utilizar para detectar cambios fisicoquímicos en los alimentos.. El método de relajación de RMN en el dominio del tiempo se puede utilizar como herramienta para explicar el comportamiento de cristalización del petróleo., que es complementario a la técnica de dispersión de rayos X.
NIUMAG Analizador de contenido de grasa sólida RMN en el dominio del tiempo