Brookfield 仪器在食品工业中的应用

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。表1 即列出了一些食品中 使用的Brookfield 仪器。 表1 Brookfield 仪器在食品工业中的应用 食品类别 测量特性 应用Brookfield 仪器测量方法 淀粉 糊化特性 淀粉测量系统和在线 粘度计 小量样品适配器 融化巧克力 屈服应力值和塑性粘度 旋转粘度计和在线粘 度计 小量样品适配器 冰淇淋 粘度和加工性能 旋转粘度计 酱、奶油等涂抹类 食品 屈服应力 旋转粘度计和YR-1 流 变仪 桨式转子 食品增稠剂 流变性 R/S 流变仪或者旋转粘 度计 乳品 粘度 旋转粘度计 桨式转子、升降支架 果汁 低剪切下粘度 旋转粘度计 酱油/糖浆/油脂 粘度 旋转粘度计 明胶 冻力 LFRA 组织分析仪 GB 6783-94 馒头、面条等面制 品 硬度、弹性、胶着性、咀 嚼度等 QTS-25 质构仪 GB 16860-1997 火腿、牛肉等肉制 品 硬度、弹性、胶着性、咀 嚼度等 QTS-25 质构仪 GB 16860-1997 干酪、酸乳等乳制 品 硬度、弹性、胶着性、咀 嚼度等 QTS-25 质构仪 GB 16860-1997 水果、蔬菜 硬度、弹性、胶着性、咀 嚼度等 QTS-25 质构仪 GB 16860-1997 各种凝胶 硬度、弹性、胶着性、咀 嚼度等 QTS-25 质构仪 GB 16860-1997 食品工业在我国国民经济中一直占着举足轻重的地位，近年来，食品消费 与需求由追求数量向追求质量、营养、安全、多样和方便型的转化，这就带动了 食品技术的不断进步，食品流变与质构研究也是在这个大的背景下，不断发展进 步，在食品工业中发挥的作用越来越大！

文献贡献者

东南科仪

白金会员 | 第23年

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