Brookfield仪器在食品行业中的应用.docVIP

Brookfield仪器在食品工业中的应用 一、食品的流变学与食品生产 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，食品流变学也是在这个大的背景下，不断发展进步，在很多食品生产中所占的地位越来越重要。 从本质上来说，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。流变学是研究物质形态和流动的学科，食品流变学是食品、化学、流体力学间的交叉学科，主要研究的是食品受外力和形变作用的结构。由于食品物料的流变特性与食品的质地稳定性和加工工艺设计等有着重要关系，所以通过对食品流变特性的研究，可以了解食品的组成、内部结构和分子形态等，能为产品配方、加工工艺、设备选型及质量检测等提供方便和依据。食品的流变特性在食品生产的关系有以下几个方面： 1、食品流变特性与食品的质量 食品的表现状态（appearance）、风味（flavor）、质构（texture）和营养（nutrition）通常被称为食品的四大质量因素。食品在加工储藏中常涉及质构的改变（如组织的软化与分解），因为质构的变化会引起材料流变特性的变化。 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。 面包、糕点类食品的质构在很大程度上是构成气孔壁材料的流变学性质的函数。面包气孔大小、分布均匀程度与面包的松软度和可口性都有很大关系。流变参数已经用于研究面团的调制、烘烤过程最佳工艺条件以及产品的质量控制。从食品流变学的角度来讲，粘度与质构有同等意义，只是粘度通常与液态食品有关，质构则通常与固体有关。 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。韦氏等人则研究人们对甜味的接受性，指出随着溶液中加入水溶胶体后粘度增加而减少，且不同的水溶胶有不同的影响。 当然，由于食品的复杂性，研制功能齐全、灵敏度高的仪器并应用与生产实际还需要一段时间。但在这一领域的研究表明，食品流变特性在评价食品的质量中是很有前途的一种手段。 2、流变特性与食品研发 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。由于流变学研究的深入食品的质构和构成食品的各种组分和组分特性及加工条件。因此，只要积累足够的食品成分在各种条件下的流变特性以及规律，以及消费者的要求，就可以试制新产品并利用这些研究成果进行评定、修改试验条件，从而缩短新产品从实验室研究与实际生产的时间和层次。如人造奶油可以参考奶油的流变特性，许多仿制工程食品都可以在加工中利用天然类似食品的流变规律。 3、流变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。 甜炼乳生产中粘度是一个重要的质量指标。粘度过高，可能导致变稠，粘度过低，就会导致脂肪分离和糖的沉淀。炼乳的储存时间和温度对粘度都有较大的影响，因此生产过程中要通过调整工艺条件（热杀菌的温度、时间、浓缩等），控制粘度，并可以根据其流变特性俩控制浓缩终点的粘度，时期在储存过程中不至于变稠而影响质量。 4、流变特性与工程设计 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；针对有些具有剪切变稠的材料，要防止在输送过程中阻力增加引起流速变化，还要防止因剪切应力下降引起管的堵