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食品流变学研究

进食时,我们所感知到的许多食品质地特性都与流变密切相关——  乳脂状、多汁性、爽滑度、脆度、嫩度、硬度。食品流变特性的表征对于原材料质量评估、加工过程中材料特性预测,以及满足储存和稳定性要求变得越发重要。

食品流变特性

悬浮体系的结构强度和流变行为特性

了解食品的结构强度对于预测其分离特性和沉淀趋势等至关重要。食品配料,如沙拉酱和醋,往往含有悬浮的香料和蔬菜块。如果悬浮均匀,这种食品混合物将保持稳定,无需消费者摇动容器来分散颗粒。稳定的食品配料可带来期望的口感和外观。结构特性也给食品带来了消费者所需的感官性状,例如风味、饮料本身、冰淇淋的乳脂状、糖果的黏性或食品吞咽时的口感。为了解所有这些特性,可以借助流变学对食品原料进行测试和分析。

流动特性

了解流动特性对于预测食品原料的加工性能和充型特性是至关重要的。流动特性对于预测消费者咀嚼和吞咽时食品结构如何变化也起着重要作用。流动特性也可能受温度变化的影响,如从冷藏或室温储存温度至口腔中较高的温度。

采用流变测试研究食物。

流变测试有助于:

  • 研究食品加工中所用原材料的流体和结构特性
  • 改善食品的质地、味道和口感
  • 预测加工过程中材料的性能
  • 测量产品质量(食品质量控制)

巧克力

为了满足生产者以及消费者的需求,巧克力需要具有特定的流变特性。虽然原材料要能够在生产过程中平滑地流动,但成品应只能在口中融化,而不能在室温下融化。此外,巧克力黏在舌头和上颚的方式对于消费者的口感和口味体验是非常重要的。

巧克力流变测试

液态巧克力的两个重要流变特性是其 黏度 和 屈服点。 黏度 衡量巧克力的流动阻力。在将液体巧克力注入模具(条状、图形等)时,必须考虑到这点。 屈服点 则是启动流动所必须施加的 剪切应力 。这与巧克力的灌注和装饰相关,但也影响到巧克力在消费者口中和手上的融化方式。这两个值都受温度影响。

巧克力应能够在舌头的 29 ℃ 至 33 ℃ 的温度下融化。如果不能,它可能味如嚼蜡或在室温下变得太软。

流变测量可用于巧克力融化方面的质量控制。为此,最好的解决方案是 40 ℃ 的流动曲线。巧克力的流动特性受其各种成分的影响。通过检查屈服点和黏度等参数,可以保证得到稳定的质量。

该测试需要使用配备 帕尔贴温控系统流变仪 。

咖啡奶精

咖啡奶精代替牛奶非常方便,因为它不需要冷藏,保质期很长,并且易于运输。但是,奶精必须制成均匀流动的粉末,以确保能够保留这些良好的性能。奶精的这些品质特点不容易通过目视检查来测量,但是可以借助粉体流变测量来实现。

咖啡奶精流变测试

粉末的流动性能对加工和包装的便利性以及粉末的长期稳定性都有很大影响。因此,了解粉末的流动方式对于高效生产和质量控制至关重要。可以通过粉体流变测量获得有关控制粉末流动因素的定量信息。例如,颗粒黏结在一起的强度取决于内聚强度;配备粉体测量单元的高端流变仪能够实现可靠的内聚强度测量,然后可以就此进行质量控制。

该测试需要使用 流变仪 进行粉体流变测量

果酱/橘子酱

为了获得优异的输送和装填特性,果酱或橘子酱的 黏度 必须在高 剪切速率下变低。另一方面,如果 黏度 过低,果酱会从面包上流下。甜味扩散的结构也影响果酱融化在舌头上时的果糖口味。影响果酱 黏度 的最重要因素是所添加的果胶(与钙离子浓缩物结合)的种类和数量。 

果酱流变测试

测量果酱 黏度 的主要困难在于其包含许多大果粒。去除它们既浪费时间,又会在测定流动特性时得到不真实的结果。这种情况下,必须使用 旋转 流变仪,并具有 圆球测量系统 。因为圆球只在首次旋转过程中渗入新鲜、未剪切的材料,整个测量必须在测量系统的单个回合内完成。这就要求流变仪能够为每个单独测量点控制超高转速。

该测试需要使用流变仪, 其配备 球体测量系统

番茄酱

番茄酱基本上是西红柿与香料混合制成。消费者不仅希望番茄酱有一定味道,而且也希望其有一定的流动特性。在生产过程中,番茄酱能够轻松混合和装瓶是非常重要的。而消费者希望番茄酱能轻易地流出瓶子,然后保持在热薯条上不会流走。

番茄酱流变测试

番茄酱从瓶中流出时起主导作用的是 屈服应力或屈服点。我们假设,在到达其 屈服点 之前,番茄酱都是固态的,而当压力超过该点后,它开始流动。释放压力后,番茄酱又回复到其先前的状态。

为了模拟灌注之后的流动和流平特性,进行了包括 3 段的分段试验。第一段描述样品的静态特性。第二段(流出)显示了 结构分解 ,而第三段显示了 结构重建。采用 振荡测试,将第一和第三段设置为在 线性黏弹区域 内使用恒定的 角频率和变形值。 第二段是采用以恒定 剪切速率 旋转的方式进行测试,这是模拟当样品材料流出或注入容器时的剪切过程。

该测试需要使用配备 帕尔贴温控系统流变仪 

奶粉

在没有鲜奶供应的情况下,通常会选择奶粉来代替,因此稳定可靠的奶粉质量至关重要。但是,其质量可能会变化很大,具体取决于原料(鲜奶)和生产工艺。牛奶必须经过许多加工步骤才能形成稳定的粉末,加工过程中面临各种不同的技术挑战。最后是从喷雾干燥塔中排出粉末。该排出步骤通常会引起问题,因为奶粉通常具有一定的内聚力,更重要的是,料斗的壁可能成为摩擦源,从而导致流动中断。

奶粉流变测试

监视流动特性的一种方法是使用配备粉体测量单元的流变仪来测量壁摩擦性能。通过壁面摩擦测量可以计算壁面摩擦角,从而了解粉末是否可以均匀地从料斗中排出。较小的壁面摩擦角表示粉末将较少黏附到壁上,并且更容易排出。

该测试需要使用 流变仪 进行粉体流变测量