Thermogravimetric analysis of moisture bonding forms in functional products
Authors: Гербер Ю.Б. , Ярошенко Н.Ю. 
Published: January 2024

Пряничные изделия представляют собой многокомпонентные системы, в которых значительную роль играют формы связи влаги. Вода в пряниках находится в разных состояниях. При изучении свойств пряников и их способности сохранять свежесть большая роль отводится как количественному соотношению свободной и связанной влаги, так и распределению связанной влаги между биополимерами продукта. Для изучения влияния растительных добавок на соотношение влаги различных форм связи в пряниках был использован метод дифференциально-термического анализа, который основан на регистрации тепловых эффектов химических превращений, происходящих в условиях заданного действия температуры. С помощью этого метода можно проанализировать изменение состояния веществ при нагревании. Термогравиметрические исследования форм связей влаги в исследуемых образцах проводили на комплексном термоаналитическом устройстве – дериватографе Q-1500D, с помощью которого с большой точностью можно определить все количественные изменения в образцах, сопровождающиеся уменьшением веса вследствие удаления влаги во время термического воздействия. С помощью четырехканального регистрирующего прибора дериватографа одновременно контролировали изменения температуры (Т), веса (TG), скорости изменения веса (DTG) и скорости изменения температуры (DTA) изучаемых образцов в зависимости от времени в диапазоне температур 23…300 °С при неизотермических условиях. Полученные данные термического анализа позволили определить температурные зоны удаления влаги из исследуемого сырья и готовой продукции с различной формой и энергией связи, а также зоны превращения сухих веществ при повышении температуры, что позволит в дальнейшем прогнозировать режимные параметры процесса удаления влаги из сырья и выбирать наиболее эффективные способы. На основании термографических исследований доказано, что биологически активные добавки увеличивают в пряниках количество осмотически и адсорбционно связанной влаги и энергию их активации, снижают показатель активности воды, способствуют образованию аморфной коагуляционной структуры в процессе хранения пряничных изделий.

Gingerbread products are multicomponent systems in which forms of moisture bonding play a significant role. The water in the gingerbread is in different states. When studying the properties of gingerbread and their ability to preserve freshness, a large role is assigned to both the quantitative ratio of free and bound moisture, and the distribution of bound moisture between the biopolymers of the product. To study the effect of vegetable additives on the moisture ratio of various forms of bonding in gingerbread, the method of differential thermal analysis was used, which is based on recording the thermal effects of chemical transformations occurring under conditions of a given temperature action. Using this method, it is possible to analyze the change in the state of substances during heating. Thermogravimetric studies of the forms of moisture bonds in the studied samples were carried out on a complex thermoanalytic device - the Q-1500D derivatograph, with which it is possible to determine with great accuracy all quantitative changes in the samples, accompanied by a decrease in weight due to the removal of moisture during thermal exposure. Using a four-channel recording device, the derivatograph simultaneously monitored temperature changes (T), weight changes (TG), weight change rate (DTG) and temperature change rate (DTA) of the studied samples depending on time in the temperature range of 23…300 °C under non-isothermal conditions. The obtained data of thermal analysis made it possible to determine the temperature zones of moisture removal from the raw materials under study and finished products with various forms and binding energies, as well as the zones of transformation of dry substances with increasing temperature, which will further predict the operating parameters of the process of removing moisture from raw materials and choose the most effective methods of removal.