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食品的物性和流變學(xué)儀器分析
閱讀:476 發(fā)布時間:2020-3-13 隨著食品行業(yè)的迅速發(fā)展筑凫,食品資源的開發(fā)備受關(guān)注滑沧,而感官評價是食品重要的評價指標(biāo),但在食品開發(fā)的過程中人為的感官評價缺乏一定的局限性和準(zhǔn)確性巍实,食品質(zhì)構(gòu)分析了研究食品在加工儲藏中組織的軟化與分解等滓技,這些質(zhì)構(gòu)的變化會引起材料流變特性的變化。為了架起食品的感官與儀器量化之間的橋梁棚潦,質(zhì)構(gòu)儀令漂、粘度計、流變儀等儀器孕育而生丸边。
質(zhì)構(gòu)儀是目前對樣品物性分析常用的儀器之一叠必,它是模擬人的觸覺,分析檢測觸覺中的物理特征的儀器妹窖,在其主機(jī)和機(jī)械臂和探頭連接處有個力學(xué)感應(yīng)器纬朝,能感應(yīng)樣品對探頭的反作用力,并將這種力學(xué)信號由專門的軟件翻譯成數(shù)字和圖形信號骄呼,直接快速的記錄樣品的受力情況共苛,從而根據(jù)受力情況分析所測定樣品的硬度、脆性蜓萄、彈性氢莫、回彈力、粘合性、粘結(jié)力邦擎、粘稠度孕称、彎曲能力、破裂/斷裂力耍叮、酥脆性森肉、脆度、咀嚼性滋评、膠粘性朵泌、拉伸強(qiáng)度、延展性等购廊。不同的樣品之間存在不同的物理特性岳舔,在采用質(zhì)構(gòu)儀分析樣品時,可以針對性的選擇探頭和確定測定的指標(biāo)刃镶,質(zhì)構(gòu)儀分析的樣品包括面制品躲扣、烘焙食品、肉制品丸升、米制品铆农、乳制品、魚狡耻、糖果及果蔬等墩剖。
食品流變學(xué)的研究起步較早,但是由于食品體系的復(fù)雜性夷狰,早期流變學(xué)的研究主要是一些經(jīng)驗性的測定岭皂,例如產(chǎn)品在自身質(zhì)量下其流動性、鋪展性和碎裂性的測定等沼头。近年來由于食品科學(xué)工作者為了提高對食物加工性爷绘,特別是食品的深加工性、工藝及設(shè)備設(shè)計的依據(jù)性等的需要进倍,食品流變學(xué)的研究變得愈來愈廣泛土至。隨著研究活動的深入,研究手段亦有了較大地發(fā)展背捌,表現(xiàn)在*的流變學(xué)測試儀器的引入和開發(fā)毙籽。應(yīng)用*測試儀器,使實驗與研究在建立食品物料的流變特性力學(xué)模型上更為方便蝌飘。早前流變學(xué)主要采用粘度計分析食品的粘度北拌,隨著流變技術(shù)的發(fā)展,流變儀的發(fā)明成為食品流變分析較為精密的儀器跑既。
粘度計包括毛細(xì)管式稼崎、旋轉(zhuǎn)式忌党、振動式3種,常見的旋轉(zhuǎn)式粘度計是錐板式粘度計清农,它主要包括一塊平板和一塊錐板铺举。電動機(jī)經(jīng)變速齒輪帶動平板恒速旋轉(zhuǎn),依靠毛細(xì)管作用使被測樣品保持在兩板之間栽寄,并借樣品分子間的摩擦力而帶動錐板旋轉(zhuǎn)劫伊。在扭矩檢測器內(nèi)的扭簧的作用下,錐板旋轉(zhuǎn)一定角度后不再轉(zhuǎn)動纤耐。此時姊呐,扭簧所施加的扭矩與被測樣品的分子內(nèi)部摩擦力(即粘度)有關(guān):樣品粘度越大,扭矩越大助被。扭矩檢測器內(nèi)設(shè)有一個可變電容器剖张,其動片隨著錐板轉(zhuǎn)動,從而改變本身的電容數(shù)值揩环。這一電容變化反映出的扭簧扭矩即為被測樣品的粘度搔弄,由儀表顯示出來。特點:1)測量軸的軸向負(fù)荷主要由吊絲丰滑,或者彈簧顾犹、錐形寶石軸承支撐,因此精度低褒墨,摩擦力大蹦渣;2)其扭矩測量系統(tǒng),靈敏度低貌亭,對瞬時粘性力拒相應(yīng)嚴(yán)重滯后;3)旋轉(zhuǎn)粘度計的轉(zhuǎn)速控制系統(tǒng)一般時開環(huán)的(無反饋控制)认臊,通過齒輪結(jié)構(gòu)改變轉(zhuǎn)速圃庭,很難實現(xiàn)低切變下的平穩(wěn)運(yùn)行∈纾總的來說剧腻,旋轉(zhuǎn)粘度計不具有動態(tài)特性,只能用于測量非牛頓流體在穩(wěn)態(tài)下的相對粘度滑信。粘度計的適用范圍很廣占找,包括各種油脂、油漆煞恭、油墨络务、涂料、塑料井翅、漿料怠鲜、橡膠哩疲、乳膠、洗滌劑坦庸、樹脂梨脖、煉乳、奶油湃杏、藥物屎螟、以及化妝品等各種流體的粘度,是紡織迄埃、化工疗韵、石油、機(jī)電调俘、醫(yī)藥伶棒、食品、輕工彩库、建筑等行業(yè)以及大專院校肤无、科研單位的實驗室、分析室*儀器骇钦。
流變儀包括毛細(xì)管式宛渐、旋轉(zhuǎn)式、界面式3種眯搭,其中旋轉(zhuǎn)式流變儀兩種窥翩,一種是驅(qū)動一個夾具,測量產(chǎn)生的力矩鳞仙,這種方法早是由Couette在1888年提出的寇蚊,也稱為應(yīng)變控制型,即控制施加的應(yīng)變展松,測量產(chǎn)生的應(yīng)力厕斩;另一種是施加一定的力矩,測量產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)速度脂圾,它是由Searle于1912年提出的翠冻,也稱為應(yīng)力控制型,即控制施加的應(yīng)力色矿,測量產(chǎn)生的應(yīng)變纪闽。旋轉(zhuǎn)式流變儀相當(dāng)于旋轉(zhuǎn)粘度計的升級版本,流變儀的測量軸的軸向載荷和徑向載荷都是采用空氣軸承(或者磁力軸承)進(jìn)行支撐决癞,沒有機(jī)械部件委勤,因此測量軸無摩擦,精度高低流,可靠性好日病,壽命高帜浇。其次,由空氣軸承和無摩擦傳感器組成的力拒測量系統(tǒng)秦辆,靈敏度高项茸,重復(fù)性好,能快速響應(yīng)瞬時粘性力拒的變化梦重。后兑燥,流變儀采用負(fù)反饋速度控制系統(tǒng)可以實現(xiàn)無級調(diào)速,并且能夠在極低的切變速度下平穩(wěn)運(yùn)行琴拧,因此流變儀具有良好的動態(tài)特性降瞳,不但能夠準(zhǔn)確的測量非牛頓流體的穩(wěn)態(tài)流變特性(表觀粘度),還能準(zhǔn)確的測量流體的其他動態(tài)特性——觸變性和粘彈性蚓胸、屈服應(yīng)力等指標(biāo)挣饥。由上述分析不難看出,流變儀的功能遠(yuǎn)遠(yuǎn)強(qiáng)于傳統(tǒng)的粘度計沛膳,不僅僅能夠測量食品的穩(wěn)態(tài)特性——粘度扔枫,還能對漿料的觸變性、粘彈性屈服應(yīng)力等動態(tài)指標(biāo)進(jìn)行測量锹安,能為我們提供更豐富的關(guān)于食品特性的數(shù)據(jù)短荐,對于指導(dǎo)食品深加工具有重要的意義。
總之叹哭,粘度計和流變儀在實際應(yīng)用中食品的特異性決定其使用的廣泛性忍宋,而質(zhì)構(gòu)儀在食品的物性分析方面,是一臺有效的恒欣、全面的分析食品的質(zhì)構(gòu)特性的儀器移良,在科研院校和企業(yè)研發(fā)部門均得到了廣泛的推廣。