揭秘食品行业中五大热分析技术的应用

热分析是食品生产行业中表征原材料和成品的重要过程。

　　大多数食品在生产、储存、运输、烹饪和消费过程中都会受到温度变化的影响。温度变化会导致食品成分的物理和化学质量发生变化，从而影响最终产品的整体质量。

　　了解温度如何影响各种食品材料，可以让食品制造商优化生产方法、产品质量和运输方法。因此，对于食品科学家来说，拥有分析方法来监测温度变化时食品中发生的变化至关重要。

　　此外，食品与公共卫生问题直接相关。因此，各种国际或国家指南规定了食品质量控制的各种过程。

　　食品材料基本的温度依赖性特性

　　虽然有许多食物品质与温度有关，但最重要的、与温度相关的品质是密度、相变和凝胶化。

　　未经历相变的材料通常会随着温度升高而变得密度降低。这是由于材料中的原子在获得热能时运动更加剧烈，导致分子之间的空间增大。工程师们经常利用食品材料的温度依赖密度来创造过程或设备，如运输材料的容器。经历相变的材料，其密度随温度的变化更为剧烈。

　　食品工业中的相变指的是材料从一种物理状态转变为另一种物理状态，包括熔化、结晶和蒸发。当主要成分经历相变时，食品的整体质量可能会发生巨大变化。分析工具可以通过评估材料的质量(如密度和流变性)来跟踪相变。

　　许多食物的成分在特定条件下加热或冷却时会形成凝胶。凝胶的物理性质，如外观和稳定性，取决于凝胶分子的类型、结构和相互作用，或它们所捕获的水颗粒。通过加热或冷却形成的凝胶可以是热可逆的或热不可逆的。明胶是一种冷凝、热可逆凝胶，而蛋清是一种热凝、热不可逆凝胶。

　　对于形成凝胶的产品，了解凝胶发生的温度、凝胶速率和所建立凝胶的特性至关重要。因此，食品科学家需要热分析技术来评估这些特性。

　　五类热分析技术在食品行业的应用

　　在食品工业中，有五种主要的热分析技术，即热重法、膨胀法、流变热分析、差热分析(DTA)和差示扫描量热法(DSC)。

　　当样品以规定的速率加热或冷却，或在选定的温度下保持一定的时间时，热重分析技术会持续评估样品的质量。热重分析法可用于跟踪涉及食品材料质量变化的过程，其应用通常涉及蒸发、解吸和蒸发行为，以及热稳定性、分解和成分研究。

　　膨胀计根据时间或温度测量材料密度的变化。膨胀计测量通常用于跟踪食品中脂肪的结晶和融化。

　　用于热分析的流变技术根据温度评估样品流变质量的变化。这些流变学方法往往用于跟踪液体、凝胶和固体的温度依赖性流变性质，并被食品研究人员用于设计具有所需质量的食品或优化工艺。

　　DTA是一种确定试验物质和参考材料之间温差相对于时间或温度之间的过程，因为两个试样暴露在以控制速率加热或冷却的环境中。在研究过程中，这些反应的动力学提供了转变发生的数据。

DSC是一种记录以设定速率加热或冷却的试样和参考样品之间保持零温差所需能量的方法。DSC能检测的最有用的东西是熔点、熔化范围和熔化行为。DSC用于计算熔融热、纯度和氧化稳定性等质量。

本文作者：Brett Smith，Brett Smith是美国自由撰稿人，拥有布法罗州立学院新闻学学士学位，在专业实验室工作8年。