Brookfield粘度計(jì)在食品行業(yè)中的應(yīng)用

對食品進(jìn)行量化的研究。食品流變學(xué)根據(jù)食品的流變特性分為粘性流體和粘彈性流體兩
大類。食品流變學(xué)是研究食品在力的作用下變性或流動(dòng)的科學(xué)，因此應(yīng)力和應(yīng)變對食品
流變學(xué)研究而言都是極其重要的。食品流變學(xué)特性主要通過測定應(yīng)力與應(yīng)變對時(shí)間的函
數(shù)來確定，這種特性可以用坐標(biāo)圖解或數(shù)學(xué)模型來表示。研究發(fā)現(xiàn)流體的流型可以通過
研究其流變曲線的形狀加以確定，而流變曲線又可以用一定的數(shù)學(xué)模型進(jìn)行描述。數(shù)學(xué)
模型是通過數(shù)學(xué)語言來表達(dá)問題，從而達(dá)到用數(shù)學(xué)工具解決問題的目的，具有漸進(jìn)性、
條理性、逼真性、可行性和可轉(zhuǎn)移性等優(yōu)點(diǎn)。
食品質(zhì)構(gòu)分析是研究食品在加工儲(chǔ)藏中組織的軟化與分解等，以及模擬人對食物的
感官質(zhì)地剖面特性等，這些質(zhì)構(gòu)的變化會(huì)引起材料流變特性的變化。質(zhì)構(gòu)是消費(fèi)者評價(jià)
食品質(zhì)量*重要的特征之一，特別是對消費(fèi)量越來越大的沙司、調(diào)味醬、奶酪、涂抹料
和冰淇淋等半固態(tài)食品顯得更為重要。
食品流變與質(zhì)構(gòu)特性研究對食品工業(yè)有重要意義：
1、食品流變與質(zhì)構(gòu)特性與食品的質(zhì)量
傳統(tǒng)的食品質(zhì)構(gòu)及其表現(xiàn)狀態(tài)就是用感官檢驗(yàn)來評價(jià)的，感官分析實(shí)質(zhì)上是以人作
為“儀器”測量產(chǎn)品的感官特性，對產(chǎn)品的質(zhì)地特性（如軟硬等）可以通過一定的感官分
析方法用人來測量，口嘗就是一個(gè)復(fù)雜的流變過程，咀嚼包括磨、剪、擠壓、壓縮、拉
伸等物理過程。通過流變學(xué)的一些測試可以反映食品的質(zhì)量，并可避免感官品嘗中主觀
的影響。
粘稠性不僅是液態(tài)食品的感官評價(jià)指標(biāo)，而且影響到食品風(fēng)味的接受性。Wood 曾研
究液態(tài)食品的粘稠度與品嘗時(shí)的反映，并找出其流變學(xué)關(guān)系，指出當(dāng)假塑性時(shí)，系數(shù)n＝
0.5 時(shí)，乳類甜食、湯料、醬類、漿狀食品的口感*好。這類食品在口中保持穩(wěn)定的流動(dòng)，
當(dāng)有剪切作用（舌動(dòng)等）時(shí)有較低的粘度，若停止剪切，又恢復(fù)原來的粘度，容易吞咽。
2、食品流變與質(zhì)構(gòu)特性與食品研發(fā)
通過流變學(xué)試驗(yàn)（模擬試驗(yàn)）可以預(yù)測產(chǎn)品的質(zhì)量以及產(chǎn)品在市場上的接受程度，
指導(dǎo)新產(chǎn)品的開發(fā)。例如：使用食品膠時(shí)，必須對使用的目的(應(yīng)用食用膠的哪一種特性)
有清楚的了解，才能根據(jù)不同食品膠的特性進(jìn)行選擇。質(zhì)構(gòu)儀就可以發(fā)揮很大的作用，
由于所有的食品膠都不只一種功能，因而在為食品任何一類特別的應(yīng)用選擇*佳的食品
膠時(shí)，都還應(yīng)該考慮、候選。食品膠在該食品中發(fā)揮的其它的功能，所以食品工藝師在
選擇食品膠時(shí)需要考慮諸多因素，必須綜合考慮產(chǎn)品形態(tài)(如凝膠、流動(dòng)性、硬度、透明
度及混濁度等)；產(chǎn)品體系(懸浮顆粒能力，稠度等)；產(chǎn)品儲(chǔ)存(時(shí)間、風(fēng)味穩(wěn)定、水分)、
產(chǎn)品加工方式和經(jīng)濟(jì)性等。否則，不考慮其它因素，直接選擇使用在該項(xiàng)應(yīng)用中表現(xiàn)得
*好的食品膠，可能并不是*佳的選擇。
3、食品流變與質(zhì)構(gòu)特性與生產(chǎn)中的質(zhì)量控制
食品加工過程中的質(zhì)構(gòu)變化，勢必引起材料受力性質(zhì)的改變，研究食品在加工生產(chǎn)
時(shí)的流變行為，如在泵、管道、擠壓機(jī)、設(shè)備、均質(zhì)機(jī)、熱交換器中的流動(dòng)，就可以在
生產(chǎn)中實(shí)現(xiàn)有效控制和改進(jìn)工藝條件。這方面應(yīng)用*廣的是巧克力的生產(chǎn)。巧克力可以
是固體也可以是液體，取決于其脂肪的構(gòu)成與存在狀態(tài)。可可脂在溫度高于32℃將會(huì)急
劇的融化，成為液態(tài)。因此可以借助流變學(xué)測量方法對其特性進(jìn)行檢驗(yàn)。巧克力*重要
的流變學(xué)參數(shù)就是屈服應(yīng)力值，其流動(dòng)曲線遵循Casson方程：把流動(dòng)曲線外推至零剪切
速率來確定巧克力的屈服應(yīng)力值。屈服應(yīng)力與巧克力中所含的可可脂肪成分，巧克力漿
中的可可粉、糖粉等的磨碎程度及卵磷脂的用量有關(guān)。在涂布巧克力層的時(shí)（威化巧克
力、冰淇淋巧克力等），涂層的厚度取決于巧克力的屈服應(yīng)力，垂直面厚度取決于其粘
度。
4、食品流變與質(zhì)構(gòu)特性與工程設(shè)計(jì)
食品加工及處理過程涉及的液體多為非牛頓液體，其表觀粘度隨時(shí)間、剪切應(yīng)力、
剪切速率的變化而變化，因此掌握各種食品的流變學(xué)特性，便于在流體的輸送，管路設(shè)
計(jì)以及攪拌、乳化、均質(zhì)、物化、濃縮、**等單元操作的機(jī)械設(shè)計(jì)中充分考慮物料在
力的作用下粘度的變化，有針對性的設(shè)計(jì)設(shè)備結(jié)構(gòu)及功率等。如有些材料具有剪切變稀
現(xiàn)象，故其輸送啟動(dòng)功率要大等。
二、食品流變與質(zhì)構(gòu)特性的測量
食品物性研究起步較早，但是由于食品體系的復(fù)雜性，早期物性的研究主要是一些
經(jīng)驗(yàn)性的測定，近年來由于食品科學(xué)工作者為了提高對食物加工性，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，食品物性的研究變得愈來愈廣泛。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)測試儀器的引入和開發(fā)。
應(yīng)用先進(jìn)測試儀器，使實(shí)驗(yàn)與研究在建立食品物料的流變與質(zhì)構(gòu)特性力學(xué)模型上更為方
便。
（1）食品流變的測量
流變儀是一種多功能物性測試儀，在食品、化工、醫(yī)藥、化妝品等行業(yè)的物性學(xué)分
DV-II+Pro編程式粘度計(jì)YR-1屈服應(yīng)力儀
析都有很好的應(yīng)用。在食品分析中，質(zhì)構(gòu)儀主要應(yīng)用于分析液體、半固體以及軟物質(zhì)食
品的粘度、剪切力、屈服力、恢復(fù)性、觸變性等物性參數(shù)，并能結(jié)合感官品評分析，客
觀地評價(jià)食品的各種感官指標(biāo)，控制產(chǎn)品質(zhì)量，優(yōu)化產(chǎn)品生產(chǎn)工藝。
Brookfield 作為世界上*知名的儀器生產(chǎn)商，推出了一系列產(chǎn)品均可以用于食品流變
性特別是液體或半固體食品的流變性研究，如DV 系列粘度計(jì)、YR-1 屈服應(yīng)力流變儀、
R/S 流變儀和在線粘度計(jì)等，可以進(jìn)行**的流變學(xué)測試。R/S 系列流變儀具有控制剪切
率和剪切應(yīng)力兩種模式，尤其適合于測量非牛頓流體在穩(wěn)態(tài)流動(dòng)下的粘度、流變曲線等特
性。另外，它還可以測量非穩(wěn)態(tài)剪切流動(dòng)和蠕變狀態(tài)下的粘彈性，以及測出屈服應(yīng)力和觸
變性特性。在質(zhì)量控制和研發(fā)領(lǐng)域均可進(jìn)行**的流變分析，常常用于奶制品、調(diào)味品、
果醬、巧克力、凝膠等。 Brookfield 有多款不同型號的衛(wèi)生級別的在線粘度計(jì)，例如STT-
100?、TT-220 和AST-100 等在線粘度計(jì)，在番茄、調(diào)味料湯料、醬油、巧克力和果汁等
加工業(yè)有助于確保產(chǎn)品適當(dāng)?shù)恼扯取Ｊ菍槭称芳庸みB續(xù)，準(zhǔn)確和實(shí)時(shí)測量的，可以減少
批次差錯(cuò)，并確保后續(xù)產(chǎn)品的品質(zhì)一致性。它將替代老的手工方法，提供更可靠和連續(xù)的
流程測量。
RS系列**流變儀 STT-100旋轉(zhuǎn)在線粘度計(jì)AST振動(dòng)式在線粘度計(jì)
食品流變學(xué)研究的應(yīng)用舉例
蛋白質(zhì)溶液----流變加工研究
凝膠體系----添加劑凝膠化過程;食品**
淀粉糊化過程----產(chǎn)品工藝控制;原料選擇
飲料----適口性研究
復(fù)配研究----配方體系優(yōu)化;膠源選擇;應(yīng)用開發(fā)(如在蛋糕中應(yīng)用)
表面活性劑----天然助劑開發(fā)
面團(tuán)----粘彈性分析—成品性能預(yù)測;烘焙工藝優(yōu)化;配方優(yōu)化
水果蔬菜----加工研究;果膠
乳業(yè)----奶酪工藝
嬰兒食品----食品**
（2）食品質(zhì)構(gòu)的測量
Brookfield同時(shí)致力于向客戶提供完備精美的質(zhì)構(gòu)分析儀器用于半固體和固體食品
的研究。質(zhì)構(gòu)儀是以上、下移動(dòng)的實(shí)驗(yàn)室天平為主體，它能連續(xù)記錄測試材料對施加的
機(jī)械條件的反應(yīng)負(fù)載（力）。它可以通過向下（壓）或向上（拉）運(yùn)動(dòng)中的任一種方式
執(zhí)行測量，并使用不同幾何形狀和尺寸的探頭，在樣品上施加運(yùn)動(dòng)的力，用負(fù)載對時(shí)間
的圖表來進(jìn)行圖形解析，模擬出物體在生產(chǎn)過程中或在操作過程中被施加外應(yīng)力的反應(yīng)
情況，儀器可以單機(jī)操作，也可以與電腦聯(lián)機(jī)使用TexturePro CT軟件操作、分析。這些
測試提供對產(chǎn)品的物理性能的實(shí)時(shí)檢測，使生產(chǎn)品質(zhì)的一貫性得到保證，減少產(chǎn)品的不
合格率。
食品質(zhì)構(gòu)是復(fù)雜、多維的特性綜合，儀器的測量數(shù)據(jù)可以比傳統(tǒng)的感官評價(jià)提供更
多的定量選擇。質(zhì)構(gòu)分析可以是視為一項(xiàng)客觀定量的主觀評價(jià)質(zhì)構(gòu)特性的實(shí)用科學(xué)。對
主觀特性的儀器測量可以對產(chǎn)品質(zhì)量提供在生產(chǎn)中的客觀測量。
Brookfield之CT3質(zhì)構(gòu)儀按量程范圍分七個(gè)型號，有100g、1000g、1500g、4500g、10kg、
CT3質(zhì)構(gòu)儀+恒溫水浴Texture Pro CT軟件
25kg和50kg，可對廣泛的產(chǎn)品進(jìn)行多種特性的測試，比如硬度、嫩度，脆性、膠粘性、
粘牙性、回復(fù)性、彈性、凝膠強(qiáng)度等、剝離強(qiáng)度、拉伸強(qiáng)度、斷裂強(qiáng)度等等。

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