МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ И КОНСТРУИРОВАНИЕ РЕЦЕПТУРЫ ЭМУЛЬСИОННОЙ СИСТЕМЫ С ЗАДАННЫМИ СВОЙСТВАМИ ДЛЯ ДОСТАВКИ БАВ И ВКУСОАРОМАТИЧЕСКИХ ВЕЩЕСТВ В НАПИТКИ

Аннотация

В современных научно-исследовательских работах используются методы математического моделирования для целенаправленного конструирования рецептур пищевых продуктов и биопрепаратов с заданными характеристиками. Особую актуальность это направление приобретает при разработке многокомпонентных дисперсных систем, к которым относятся эмульсии, широко используемые в качестве носителей биологически активных веществ, защитных сред для пробиотических культур, основ для пищевых ингредиентов и продуктов. Целью настоящей работы являлось компьютерное моделирование и экспериментальная верификация рецептуры эмульсионной системы на основе гуммиарабика, предназначенной для доставки вкусоароматических и биологически активных веществ (БАВ) в напитки. Методами математического планирования эксперимента (Box-Behnken design) построены регрессионные модели, описывающие влияние концентрации гуммиарабика (7–11 %), давления гомогенизации (150–250 бар) и содержания масляной фазы (10–20 %) на ключевые отклики: средний размер частиц (D50), коллоидную стабильность и стабильность при хранении. Построены адекватные регрессионные модели (R² > 0,92), позволившие провести многокритериальную оптимизацию. Установлено, что минимальный средний размер частиц (78,5 мкм) достигается при гуммиарабика 9,35 %, давление гомогенизации 224,6 бар, доля масляной фазы 16,2 %. Экспериментальная проверка оптимального состава подтвердила высокую сходимость смоделированных и фактических значений (расхождение < 5 %), а также повышенную стабильность системы (не менее 40 суток без видимого расслоения). Разработанный подход демонстрирует эффективность методов математического конструирования для целенаправленного создания эмульсионных систем с прогнозируемыми свойствами. Таким образом, предложенный подход может быть успешно масштабирован для разработки новых пищевых и биотехнологических продуктов с контролируемым высвобождением и повышенной стабильностью активных компонентов.