Brookfield粘度計在食品行業(yè)中的應用
Brookfield粘度計在食品行業(yè)中的應用
對食品進行量化的研究。食品流變學根據食品的流變特性分為粘性流體和粘彈性流體兩
大類。食品流變學是研究食品在力的作用下變性或流動的科學，因此應力和應變對食品
流變學研究而言都是極其重要的。食品流變學特性主要通過測定應力與應變對時間的函
數來確定，這種特性可以用坐標圖解或數學模型來表示。研究發(fā)現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學模型進行描述。數學
模型是通過數學語言來表達問題，從而達到用數學工具解決問題的目的，具有漸進性、
條理性、逼真性、可行性和可轉移性等優(yōu)點。
食品質構分析是研究食品在加工儲藏中組織的軟化與分解等，以及模擬人對食物的
感官質地剖面特性等，這些質構的變化會引起材料流變特性的變化。質構是消費者評價
食品質量*重要的特征之一，特別是對消費量越來越大的沙司、調味醬、奶酪、涂抹料
和冰淇淋等半固態(tài)食品顯得更為重要。
食品流變與質構特性研究對食品工業(yè)有重要意義：
1、食品流變與質構特性與食品的質量
傳統(tǒng)的食品質構及其表現狀態(tài)就是用感官檢驗來評價的，感官分析實質上是以人作
為“儀器”測量產品的感官特性，對產品的質地特性（如軟硬等）可以通過一定的感官分
析方法用人來測量，口嘗就是一個復雜的流變過程，咀嚼包括磨、剪、擠壓、壓縮、拉
伸等物理過程。通過流變學的一些測試可以反映食品的質量，并可避免感官品嘗中主觀
的影響。
粘稠性不僅是液態(tài)食品的感官評價指標，而且影響到食品風味的接受性。Wood 曾研
究液態(tài)食品的粘稠度與品嘗時的反映，并找出其流變學關系，指出當假塑性時，系數n＝
0.5 時，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，
當有剪切作用（舌動等）時有較低的粘度，若停止剪切，又恢復原來的粘度，容易吞咽。
2、食品流變與質構特性與食品研發(fā)
通過流變學試驗（模擬試驗）可以預測產品的質量以及產品在市場上的接受程度，
指導新產品的開發(fā)。例如：使用食品膠時，必須對使用的目的(應用食用膠的哪一種特性)
有清楚的了解，才能根據不同食品膠的特性進行選擇。質構儀就可以發(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用選擇*佳的食品
膠時，都還應該考慮、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
選擇食品膠時需要考慮諸多因素，必須綜合考慮產品形態(tài)(如凝膠、流動性、硬度、透明
度及混濁度等)；產品體系(懸浮顆粒能力，稠度等)；產品儲存(時間、風味穩(wěn)定、水分)、
產品加工方式和經濟性等。否則，不考慮其它因素，直接選擇使用在該項應用中表現得
*好的食品膠，可能并不是*佳的選擇。
3、食品流變與質構特性與生產中的質量控制
食品加工過程中的質構變化，勢必引起材料受力性質的改變，研究食品在加工生產
時的流變行為，如在泵、管道、擠壓機、設備、均質機、熱交換器中的流動，就可以在
生產中實現有效控制和改進工藝條件。這方面應用*廣的是巧克力的生產。巧克力可以
是固體也可以是液體，取決于其脂肪的構成與存在狀態(tài)。可可脂在溫度高于32℃將會急
劇的融化，成為液態(tài)。因此可以借助流變學測量方法對其特性進行檢驗。巧克力*重要
的流變學參數就是屈服應力值，其流動曲線遵循Casson方程：把流動曲線外推至零剪切
速率來確定巧克力的屈服應力值。屈服應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。在涂布巧克力層的時（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力，垂直面厚度取決于其粘
度。
4、食品流變與質構特性與工程設計
食品加工及處理過程涉及的液體多為非牛頓液體，其表觀粘度隨時間、剪切應力、
剪切速率的變化而變化，因此掌握各種食品的流變學特性，便于在流體的輸送，管路設
計以及攪拌、乳化、均質、物化、濃縮、**等單元操作的機械設計中充分考慮物料在
力的作用下粘度的變化，有針對性的設計設備結構及功率等。如有些材料具有剪切變稀
現象，故其輸送啟動功率要大等。
二、食品流變與質構特性的測量
食品物性研究起步較早，但是由于食品體系的復雜性，早期物性的研究主要是一些
經驗性的測定，近年來由于食品科學工作者為了提高對食物加工性，特別是食品的深加
工性、工藝及設備設計的依據性等的需要，食品物性的研究變得愈來愈廣泛。隨著研究
活動的深入，研究手段亦有了較大地發(fā)展，表現在先進的流變學測試儀器的引入和開發(fā)。
應用先進測試儀器，使實驗與研究在建立食品物料的流變與質構特性力學模型上更為方
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)的物性學分
DV-II+Pro編程式粘度計YR-1屈服應力儀
析都有很好的應用。在食品分析中，質構儀主要應用于分析液體、半固體以及軟物質食
品的粘度、剪切力、屈服力、恢復性、觸變性等物性參數，并能結合感官品評分析，客
觀地評價食品的各種感官指標，控制產品質量，優(yōu)化產品生產工藝。
Brookfield 作為世界上*知名的儀器生產商，推出了一系列產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、YR-1 屈服應力流變儀、
R/S 流變儀和在線粘度計等，可以進行**的流變學測試。R/S 系列流變儀具有控制剪切
率和剪切應力兩種模式，尤其適合于測量非牛頓流體在穩(wěn)態(tài)流動下的粘度、流變曲線等特
性。另外，它還可以測量非穩(wěn)態(tài)剪切流動和蠕變狀態(tài)下的粘彈性，以及測出屈服應力和觸
變性特性。在質量控制和研發(fā)領域均可進行**的流變分析，常常用于奶制品、調味品、
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，例如STT-
100?、TT-220 和AST-100 等在線粘度計，在番茄、調味料湯料、醬油、巧克力和果汁等
加工業(yè)有助于確保產品適當的粘度。是專為食品加工連續(xù)，準確和實時測量的，可以減少
批次差錯，并確保后續(xù)產品的品質一致性。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旋轉在線粘度計AST振動式在線粘度計
食品流變學研究的應用舉例
蛋白質溶液----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----產品工藝控制;原料選擇
飲料----適口性研究
復配研究----配方體系優(yōu)化;膠源選擇;應用開發(fā)(如在蛋糕中應用)
表面活性劑----天然助劑開發(fā)
面團----粘彈性分析—成品性能預測;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）食品質構的測量
Brookfield同時致力于向客戶提供完備精美的質構分析儀器用于半固體和固體食品
的研究。質構儀是以上、下移動的實驗室天平為主體，它能連續(xù)記錄測試材料對施加的
機械條件的反應負載（力）。它可以通過向下（壓）或向上（拉）運動中的任一種方式
執(zhí)行測量，并使用不同幾何形狀和尺寸的探頭，在樣品上施加運動的力，用負載對時間
的圖表來進行圖形解析，模擬出物體在生產過程中或在操作過程中被施加外應力的反應
情況，儀器可以單機操作，也可以與電腦聯(lián)機使用TexturePro CT軟件操作、分析。這些
測試提供對產品的物理性能的實時檢測，使生產品質的一貫性得到保證，減少產品的不
合格率。
食品質構是復雜、多維的特性綜合，儀器的測量數據可以比傳統(tǒng)的感官評價提供更
多的定量選擇。質構分析可以是視為一項客觀定量的主觀評價質構特性的實用科學。對
主觀特性的儀器測量可以對產品質量提供在生產中的客觀測量。
Brookfield之CT3質構儀按量程范圍分七個型號，有100g、1000g、1500g、4500g、10kg、
CT3質構儀+恒溫水浴Texture Pro CT軟件
25kg和50kg，可對廣泛的產品進行多種特性的測試，比如硬度、嫩度，脆性、膠粘性、
粘牙性、回復性、彈性、凝膠強度等、剝離強度、拉伸強度、斷裂強度等等。
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