brookfield在食品物性测试方面的应用

Brookfield 仪器在食品工业中的应用 Brookfield 中国技术服务中心 一、食品的流变特性与质构分析 食品流变学是研究食品原材料、半成品、成品在加工、操作处理以及消费 过程中产生的变形与流动的科学，主要研究的是食品受外力和形变作用的结构。 食品质构是研究食品在加工储藏中组织的软化与分解等，这些质构的变化会引起 材料流变特性的变化。 食品流变与质构特性研究对食品工业有重要意义： 1、食品流变与质构特性与食品的质量 传统的食品质构及其表现状态就是用感官检验来评价的。口尝就是一个复 杂的流变过程，咀嚼包括磨、剪、挤压、压缩、拉伸等物理过程，故通过流变学 的一些测试可以反映食品的质量，并可避免感官品尝中主观的影响。 粘稠性不仅是液态食品的感官评价指标，而且影响到食品风味的接受性。 Wood 曾研究液态食品的粘稠度与品尝时的反映，并找出其流变学关系，指出当 假塑性时，系数n＝0.5 时，乳类甜食、汤料、酱类、浆状食品的口感最好。这 类食品在口中保持稳定的流动，当有剪切作用（舌动等）时有较低的粘度，若停 止剪切，又恢复原来的粘度，容易吞咽。 2、食品流变与质构特性与食品研发 通过流变学试验（模拟试验）可以预测产品的质量以及产品在市场上的接 受程度，指导新产品的开发。例如：使用食品胶时，必须对使用的目的(应用食 用胶的哪一种特性)有清楚的了解，才能根据不同食品胶的特性进行选择。质构 仪就可以发挥很大的作用，由于所有的食品胶都不只一种功能，因而在为食品任 何一类特别的应用选择最佳的食品胶时，都还应该考虑、候选。食品胶在该食品 中发挥的其它的功能，所以食品工艺师在选择食品胶时需要考虑诸多因素，必须 考虑产品形态(如凝胶、流动性、硬度、透明度及混浊度等)；产品体系(悬浮颗粒 能力，稠度等)；产品储存(时间、风味稳定、水分)、产品加工方式和经济性等。 否则，不考虑其它因素，直接选择使用在该项应用中表现得最好的食品胶，可能 并不是最佳的选择。 3、食品流变与质构特性与生产中的质量控制 食品加工过程中的质构变化，势必引起材料受力性质的改变，只要发生变 化的流变参数究可以在生产中控制。这方面应用最广的是巧克力的生产。巧克力 可以是固体也可以是液体，取决于其脂肪的构成与存在状态。可可脂在温度高于 32℃将会急剧的融化，成为液态。因此可以借助流变学测量方法对其特性进行检 验。巧克力最重要的流变学参数就是屈服应力值，其流动曲线遵循Casson 方程： 把流动曲线外推至零剪切速率来确定巧克力的屈服应力值。屈服应力与巧克力中 所含的可可脂肪成分，巧克力浆中的可可粉、糖粉等的磨碎程度及卵磷脂的用量 有关。在涂布巧克力层的时（威化巧克力、冰淇淋巧克力等），涂层的厚度取决 于巧克力的屈服应力，垂直面厚度取决于其粘度。 4、食品流变与质构特性与工程设计 食品加工及处理过程涉及的液体多为非牛顿液体，其表观粘度随时间、剪 切应力、剪切速率的变化而变化，因此掌握各种食品的流变学特性，便于在流体 的输送，管路设计以及搅拌、乳化、均质、物化、浓缩、灭菌等单元操作的机械 设计中充分考虑物料在力的作用下粘度的变化，有针对性的设计设备结构及功率 等。如有些材料具有剪切变稀现象，故其输送启动功率要大等。 二、食品流变与质构特性的测量 食品物性研究起步较早，但是由于食品体系的复杂性，早期物性的研究主 要是一些经验性的测定，近年来由于食品科学工作者为了提高对食物加工性，特 别是食品的深加工性、工艺及设备设计的依据性等的需要，食品物性的研究变得 愈来愈广泛。随着研究活动的深入，研究手段亦有了较大地发展，表现在先进的 流变学测试仪器的引入和开发。应用先进测试仪器，使实验与研究在建立食品物 料的流变与质构特性力学模型上更为方便。 Brookfield 做为世界上最知名的仪器生产商，推出了一系列产品均可以用于 食品流变性特别是液体流变性的研究，如DV 系列粘度计、YR-1 屈服应力流变 仪、R/S 流变仪和在线粘度计等，可以进行全面的流变学测试。质构仪分LFRA 和QTS 两个系列，可对广泛的产品进行多种特性的测试，比如：硬度、嫩度， 脆性、胶粘性、粘牙性、回复性、弹性、凝胶强度等。