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食品流變學(xué)應(yīng)用簡介●●

食品流變學(xué)是研究食品原材料、半成品、成品在儲(chǔ)存、加工、操作處理以及食用過程中產(chǎn)生的變形與流動(dòng)的科學(xué)。目前國內(nèi)外大學(xué)在食品流變學(xué)中進(jìn)行著大量的科研工作并且取得了長足的進(jìn)步，食品流變學(xué)主要有以下幾個(gè)方面的研究：

• 食品材料的流動(dòng)行為：可混合性、可加工性、流動(dòng)性、分散性等

• 食品材料的屈服應(yīng)力、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性分析、觸變性測試

• 溫度依賴性：表征軟化、熔融、凝膠化、結(jié)晶、糊化等過程

• 膠體的形成過程：凝膠化過程以及對時(shí)間和溫度的依賴性

• 食品的感官評(píng)價(jià)：食品摩擦學(xué)測試等等

食品流變常用測試方法

01

穩(wěn)態(tài)測試（旋轉(zhuǎn)模式）：

主要用于研究食品的粘度、觸變性、屈服應(yīng)力、粘溫特性等，一般使用同軸圓筒測量，如牛奶、酸奶、飲料、巧克力、淀粉溶液、番茄醬等等。

• 粘度：與流體食品的可流動(dòng)性和口感相關(guān)，粘度越小流動(dòng)性越好

• 觸變性：與糊狀、弱膠狀食品的加工和使用特性相關(guān)

• 屈服應(yīng)力：與糊狀、膠狀食品的流動(dòng)啟動(dòng)應(yīng)力和形狀保持能力相關(guān)

• 粘溫特性：與食品的加工工藝、使用溫度、口感等相關(guān)

02

動(dòng)態(tài)測試（振蕩模式）：

主要研究食品的粘彈性，以及粘彈性變化規(guī)律，低粘度樣品用同軸圓筒或雙間隙圓筒測量，中、高粘度樣品用錐板或平板測量，膠體和固體樣品用平板測量。

• 口感：模量越大，凝膠強(qiáng)度越大，口感越硬；G‘越大越有彈性

• 靜置時(shí)形狀保持能力：可用頻率掃描進(jìn)行研究

• 靜置穩(wěn)定性：可用振幅掃描和頻率掃描進(jìn)行研究

• 凝膠化、熔化等相變過程：可用振蕩的溫度掃描或時(shí)間掃描測量

• 屈服應(yīng)力、流動(dòng)點(diǎn)：可用振幅掃描測量研究

此圖為面包奶酪在不同溫度下的應(yīng)變掃描，可以觀察其凝膠強(qiáng)度、流動(dòng)點(diǎn)應(yīng)力（即使奶酪鋪展所需的小應(yīng)力）等

03

界面流變測量：

用于研究液/氣或液/液界面的流變特性，如界面剪切粘度等，主要用于表面活性劑、蛋白溶液等方面的研究。

此圖為不同濃度咖啡溶液表面界面粘彈性的時(shí)間掃描圖，表明濃度高的咖啡表面形成膜的速度更快，強(qiáng)度更高

04

淀粉糊化測量：

用于研究淀粉溶液在常壓或高壓下的糊化過程，計(jì)算糊化溫度、峰值粘度、峰值時(shí)間、低粘度、終粘度、衰減值、回升值等參數(shù)，下圖為一種玉米淀粉的糊化曲線。

05

大顆粒食品測量：

用于測量肉醬、果醬、米粥、果肉飲料等含有大顆粒固體的樣品的流變特性；下圖為一種肉醬的粘度曲線。

06

摩擦學(xué)測量：

用于測量流體食品的摩擦系數(shù)，可以表征食品吞咽過程中的滑爽性，作為感官評(píng)價(jià)的一種方法，如下圖是不同種類牛奶的摩擦系數(shù)圖，表明全脂牛奶的摩擦系數(shù)小。

典型流變曲線及其意義

01

流動(dòng)曲線和黏度曲線

流動(dòng)曲線和黏度曲線分別為剪切速率和應(yīng)力的曲線、剪切速率和黏度的曲線，通過此測試可以知道樣品的流體類型，并可以計(jì)算屈服應(yīng)力、非牛頓指數(shù)、零剪切粘度等，上圖中1為牛頓流體、2為剪切變稀流體、3為剪切增稠流體。

02

3ITT觸變性測試

結(jié)構(gòu)破壞和恢復(fù)過程的測試，第三段表明樣品結(jié)構(gòu)恢復(fù)的速度和程度。

03

振幅掃描測試

應(yīng)變和模量的關(guān)系曲線，用于測試凝膠強(qiáng)度、線性粘彈區(qū)、屈服應(yīng)力、流動(dòng)點(diǎn)等，通常以G’作為參數(shù)計(jì)算線性粘彈區(qū)。

04

頻率掃描測試（線性非交聯(lián)聚合物）

頻率掃描代表了樣品在不同時(shí)間尺度內(nèi)的松弛行為，高頻率代表樣品在短時(shí)間作用力下的響應(yīng)，低頻率代表在長時(shí)間作用力下的響應(yīng)

05

凝膠化反應(yīng)測試

通過流變數(shù)據(jù)的變化反應(yīng)凝膠反應(yīng)進(jìn)程，計(jì)算凝膠時(shí)間、凝膠溫度、相轉(zhuǎn)變點(diǎn)等關(guān)鍵數(shù)據(jù)。