? ? ? 食品流變學(xué)研究起步較早,但是由于食品體系的復(fù)雜性,早期流變學(xué)的研究主要是一些經(jīng)驗(yàn)性的測(cè)定,例如產(chǎn)品在自身質(zhì)量下其流動(dòng)性、鋪展性和碎裂性的測(cè)定等。近年來(lái)由于食品科學(xué)工作者為了提高對(duì)食物加工性,特別是食品的深加工性、工藝及設(shè)備設(shè)計(jì)的依據(jù)性等的需要,食品流變學(xué)的研究變得愈來(lái)愈廣泛。隨著研究活動(dòng)的深入,研究手段亦有了較大地發(fā)展,表現(xiàn)在先進(jìn)的流變學(xué)測(cè)試儀器的引入和開(kāi)發(fā)。應(yīng)用先進(jìn)測(cè)試儀器,使實(shí)驗(yàn)與研究在建立食品物料的流變特性力學(xué)模型上更為方便。
推出了一系列產(chǎn)品均可以用于食品流變性特別是液體流變性的研究,下面即是粘度計(jì)在一些具體行業(yè)的應(yīng)用:
1、淀粉的糊化特性
混淀粉于水中,不停地攪拌。顆粒懸浮于水中,形成白色懸浮液,稱(chēng)為淀粉乳。加熱淀粉乳,顆粒隨溫度的升高,吸水更多,膨脹更大,達(dá)到一定的溫度,原淀粉結(jié)構(gòu)被破壞,吸水膨脹成粘稠膠體糊。這種現(xiàn)象稱(chēng)為糊化,其溫度稱(chēng)為糊化溫度,形成的膠體稱(chēng)為淀粉糊。
粘度是淀粉糊的最重要性質(zhì),面在普遍用粘度曲線測(cè)定, (淀粉測(cè)量系統(tǒng))是為測(cè)量工業(yè)淀粉樣品在自動(dòng)快速糊化和快速冷卻過(guò)程中的粘度變化而設(shè)計(jì)的。粘度計(jì)可以準(zhǔn)確、快速的進(jìn)行測(cè)量,從而可以幫助產(chǎn)品研究者快速地調(diào)整產(chǎn)品結(jié)構(gòu)。
2、乳品行業(yè)
乳制品在世界范圍內(nèi),由于消費(fèi)量較大,相應(yīng)的流變學(xué)研究也較廣泛。研究表明:牛乳的流變特性受其濃度的影響。濃度不同不僅使牛乳的表觀粘度值發(fā)生變化,而且使牛乳的流體類(lèi)型也發(fā)生變化。在濃度較低時(shí),牛乳呈現(xiàn)漲塑性特性(n>1),在中等濃度下變成牛頓流體(n=1),但在濃度較高時(shí),又變成非牛頓流體,呈現(xiàn)出假塑性流體特性(n<1),即隨著濃度的增加,n值由大逐漸變小。雖然溫度對(duì)牛乳粘度的大小有影響,但對(duì)牛乳的流型沒(méi)有影響。在所有影響因素中,濃度對(duì)流型起決定性作用。
近年來(lái),由于人們擔(dān)心食入過(guò)多的脂肪,所以低脂奶逐漸成為市場(chǎng)上的流行品。但是由于脫脂使牛奶的口感和質(zhì)地都不如以前。1991年,Shoemaker Nantz等人研究了乳制品的粘度與感官評(píng)定之間的相關(guān)關(guān)系。結(jié)果表明,奶油味和口感與脂肪含量相關(guān)很強(qiáng),而同時(shí)奶油味和口感與儀器測(cè)定的粘度相關(guān)性也很強(qiáng),初步證實(shí)了粘度與感官分析存在相關(guān)關(guān)系。所以在乳品的開(kāi)發(fā)、質(zhì)量控制等方面,粘度的測(cè)定越來(lái)越重要。 在攪拌型酸奶生產(chǎn)過(guò)程中最重要的控制項(xiàng)目之一是粘度,攪拌型酸奶生產(chǎn)過(guò)程中不可避免地要對(duì)已發(fā)酵好的、凝固的酸奶進(jìn)行機(jī)械加工處理,如攪拌、冷卻、灌裝等工藝過(guò)程。如果生產(chǎn)線設(shè)計(jì)不合理或工藝參數(shù)控制不當(dāng),就會(huì)造成酸奶粘度大大降低,嚴(yán)重時(shí)會(huì)出現(xiàn)分層現(xiàn)象。粘度也是評(píng)價(jià)酸奶質(zhì)量的重要指標(biāo)。
另外,在乳品在濃縮過(guò)程中,也可以通過(guò)粘度的測(cè)定來(lái)確定濃縮的終點(diǎn)。
3、果汁
果汁的流變特性研究國(guó)內(nèi)外均有開(kāi)展。據(jù)報(bào)道,不含果膠的山楂汁、酸棗汁、黑加侖汁及澄清水蜜桃汁的流變曲線均為其延長(zhǎng)線過(guò)原點(diǎn)的直線,說(shuō)明其流型為牛頓流體。含果膠的果汁的流變曲線為一過(guò)原點(diǎn)呈凹形向上的曲線,說(shuō)明流型為假塑性流體。因此說(shuō)明,果汁的流型與是否含果膠有關(guān)。如果含果膠時(shí),果汁溶液基本就有兩步分組成,漿液和浮在漿液上的水果細(xì)胞壁碎屑組成的微粒物質(zhì)。在很多情況下,其中的部分微粒很可能被分離出來(lái),或浮在表面,或者沉到底部。所以在實(shí)際生產(chǎn)中,一個(gè)很重要的問(wèn)題就是防止懸浮的微粒與漿液之間的分離。只有其粘度達(dá)到一定程度時(shí),漿液對(duì)微粒的作用力與其受到向下的重力平衡時(shí),才可以避免微粒與漿液分離。在生產(chǎn)中控制果汁的粘度也有很重要的意義。
4、融化巧克力流變特性
巧克力是一類(lèi)比較獨(dú)特的食品物質(zhì),可以是固體也可以是液體,主要取決于脂肪的存在狀態(tài)。在天然脂肪中,可可脂具有不同于其他天然脂的特性,它在高于32℃時(shí)會(huì)急劇融化。生產(chǎn)過(guò)程中,巧克力以液態(tài)的形式存在,其流變特性就可以通過(guò)實(shí)驗(yàn)室儀器來(lái)測(cè)量。許多研究表明,巧克力的流動(dòng)特性曲線符合Casson方程,最重要的兩個(gè)流變特性就是其屈服應(yīng)力和塑性粘度。屈服應(yīng)力值(Yield Value):是使巧克力剛剛開(kāi)始流動(dòng)所需要施加的剪切應(yīng)力,其大小與巧克力涂層的厚度和涂覆的速度有關(guān)。塑性粘度(Plastic Viscosity):與保持常速流動(dòng)所需的剪切應(yīng)力成函數(shù)關(guān)系,塑性粘度的大小可以決定巧克力是否能很好的流進(jìn)模具里成型。
5、醬油/糖漿/食用油脂
醬油是調(diào)味品的主要品種之一,我國(guó)的產(chǎn)銷(xiāo)量都很大。醬油是一種流體,其粘度值與其理化指標(biāo)有很大關(guān)系,固形物含量、氨基態(tài)氮含量和食鹽的含量都對(duì)粘度有很大影響。通過(guò)對(duì)不同等級(jí)的醬油的粘度分析也可以看出,粘度可以作為醬油的質(zhì)量指標(biāo)之一。
糖廠在煮糖過(guò)程中,控制并降低糖漿的粘度是非常重要的。高粘度的糖漿在煮糖過(guò)程中會(huì)造成很多的不良影響。糖漿的粘度過(guò)高,使糖漿的對(duì)流性能下降,延長(zhǎng)煮糖的時(shí)間,額外地增加能耗;由于煮糖時(shí)間的延長(zhǎng),使糖漿與煮糖罐壁、加熱管壁接觸的時(shí)間也延長(zhǎng),焦糖出現(xiàn)的可能性會(huì)大大地提高,加深了成品糖的色值;由于煮糖罐內(nèi)的糖漿的粘度過(guò)高會(huì)導(dǎo)致循環(huán)不良,會(huì)出現(xiàn)一些不良晶體如/偽晶/并晶等,這些不良晶體的出現(xiàn)對(duì)成品砂糖會(huì)產(chǎn)生不良的影響。
6、食品添加劑
一些食品添加劑的流變特性對(duì)食品的流變特性的影響也很大,特別是許多天然的(生物合成的)或化學(xué)合成的親水性高分子分散在水中形成的水溶膠,其被廣泛用做增稠劑、膠凝劑、乳化劑、穩(wěn)定劑、膜材料等。食品水溶膠具有增加食品的粘度,賦予食品柔滑舒適的口感,穩(wěn)定乳化狀態(tài)和懸浮狀態(tài)的作用。食品水溶膠在食品工業(yè)上的應(yīng)用主要取決于它的粘度。影響粘度的因素很多,如水溶膠的種類(lèi)、來(lái)源分子量大小、分子量分布、分子結(jié)構(gòu)、濃度、溫度、鹽以及剪切特性等。
7、冰淇淋
在冰淇淋的生產(chǎn)中,水溶膠作為增稠劑,所起的作用很大,可以說(shuō)是冰淇淋的最關(guān)鍵物質(zhì)。冰淇淋的主要成分是水、奶油、糖、乳化劑、增稠劑等。水溶膠增稠劑溶液因存在結(jié)構(gòu)粘度而呈現(xiàn)一系列假塑性,使增稠劑溶液在化料、滅菌、均質(zhì)、老化的全過(guò)程攪拌或泵送時(shí)變稀,發(fā)生剪切變稀現(xiàn)象。剪切變稀現(xiàn)象使經(jīng)過(guò)老化變稠的冰淇淋漿料易于泵送,生產(chǎn)出來(lái)的冰淇淋具有良好的口感。在冰淇淋的生產(chǎn)中,控制冰淇淋漿料的粘度,可以做成不同類(lèi)型的冰淇淋。
英國(guó)海默生Hydramotion在線粘度計(jì)在食品行業(yè)能夠很好的滿足以上應(yīng)用,提供專(zhuān)業(yè)的技術(shù)方案:
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