微量山梨醇三油酸酯对棕榈油结晶动力学及物理特征的影响

本课题针对我们实验中发现的微量山梨醇三油酸酯可有效延缓棕榈油结晶行为的现象，以海南具有发展前景的丰富的棕榈油添加微量（≦0.10 %）山梨醇三油酸酯混合体为研究模型样品，借助于分光光度仪、差示扫描量热仪（DSC）、脉冲小核磁（pNMR）、高倍显微镜等多种手段对样品结晶过程的热力学、动力学和形态学进行研究，同时借助于Gompertz方程和Avrami方程对实验数据进行模拟，得出确切的结晶过程参数数据，如晶核诱导时间（τ）、晶体形态（n）、速率常数（k），晶核形成所需的自由能（?Gc）等，建立结晶的数学模型。目的是在考察结晶过程热力学、动力学及形态学变化的情况下，对由微量山梨醇三油酸酯引起的棕榈油结晶行为变化的过程作出确切的描述。为探索食品添加剂对甘三酯晶核形成影响机理及分子短程聚集结构研究奠定基础。对海南热带棕榈科油类的进一步发展，提升由棕榈油深加工的产品内在品质及质量安全有一定的社会意义。

棕榈油具有良好的热稳定性和氧化稳定性，在食品行业有着重要的用途。但是，24℃精炼棕榈油在常温时为液体，当温度低至20℃时，清亮的棕榈油就会变浑浊，在之后的储藏、运输和加工等过程中需要经常、反复的加温,不仅影响产品的质量，而且还增加能源的消耗。本课题针对我们在实验中发现的微量山梨醇三油酸酯（Span85）可有效延缓棕榈油结晶行为的现象，以24℃精炼棕榈油添加微量（≤0.10%）Span85混合体为研究模型，借助分光光度仪、差示扫描量热仪（DSC）等手段对样品结晶和熔融过程的热力学、动力学进行观测，同时借助Gompertz方程和Avrami方程对实验数据进行模拟，得到确切的结晶过程的参数数据，建立结晶的数学模型。用DSC测试其等温结晶及熔融行为，通过Hoffman-Weeks方程得到样品的平衡熔点Tm0，Span85的应用可以使棕榈油的Tm0升高。采用Avrami方程探讨样品的等温结晶动力学，通过拟合得到Avrami指数n，结果表明在结晶温度速率较低时，添加剂Span85的加入并没有影响棕榈油的结晶维数，而DSC测试条件下温度变化速率较快，温度较低，添加剂的添加仍不会改变棕榈油的晶体维数。通过计算半结晶时间t1/2的大小，随着Span85添加量的增加，t1/2不断增大，表明Span85的添加阻碍了棕榈油的结晶。棕榈油及添加0.01%~0.1%司盘85 棕榈油的Avrami 指数在1.422~1.912 之间，可知样品的晶体生长为二维; 司盘85 对棕榈油的结晶过程具有抑制作用，且随着司盘85 添加量的增大，其抑制作用增强，表现为结晶速率常数减小，半结晶时间延长。所得结晶参数可看出，随着结晶温度的升高，结晶速率降低。利用偏光显微镜法观测添加剂对棕榈油结晶形态的影响，得出结论：棕榈油样品都为球形晶体，且随着司盘85添加量的增加，结晶数目减少，晶体变小，排列更疏松。综上所述，使用棕榈油作为样品，Avrami模型和Gompertz模型完全可用于表征含有添加剂Span85的脂肪的等温结晶动力学。Hoffman-Weeks方法和Fisher-Turnbull方程模拟实验数据得到的动力学参数可确切的对模型样品的晶核形成过程及晶核特征进行阐明。为探索食品添加剂对甘三酯晶核形成影响机理及分子短程聚集结构研究奠定基础。对海南热带棕榈科油类的进一步发展，提升棕榈油深加工品质具有重大意义。

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