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质构分析

仪器化质构分析的优势

  • 从感官测试转化到客观数值:客观测定重要的测试参数如新鲜度、脆度、涂抹性。
  • 可以测量并以具体值显示微小的差异。
  • 采用试验标准(或企业标准)对不同的生产商所生产的产品进行相同质量标准的测试。在高度自动化生产线、半成品供应商、原料和食品系统,这是非常重要的。通过提高质量和产品一致性,所有这些帮助将避免外部投诉。
  • 测试结果可再现。
  • 所有结果均可以图表和文件的形式展示和翻译出来。
  • 对产品质量的适当记录简化了供应商、中间商和顾客间的沟通。

为什么要进行质构分析?在哪儿做质构分析?

为什么要进行质构分析?在哪儿做质构分析?

产品调研和研发
质量测试

产品调研和研发

  • 评估食物的质量和处理性能
  • 生产出理想质构的食物:对多种配方和成分及它们在制造过程中对产品的影响
  • 产品对比:用于产品优化:新的或备选的成分可与现有成分进行对比,或将自己的产品与竞争对手的产品进行对比(标杆管理)
  • 测定包装对产品质量的影响

质量测试

  • 货物进料检查:可设定偏差,检查进货产品并交货。可简便追踪产品变化及不同制造商间的质量差异。
  • 制造前及制造过程中:测定产品在制造过程中的结构变化,以及过程中参数的改变有何影响,如温度、湿度和烹饪/烘焙时间。对制造过程或成品进行质量控制以确保质量稳定性。
  • 运输/储存:可通过测定堆垛性、紧实度、保质期和保鲜度对储存环境的影响进行评估。
  • 在销售点(POS)的新鲜度和在顾客家中的保鲜度:产品性能是否能保持到保质期的最后?

用于测定食品硬度的压头

这些压头绝大多数用于穿刺试验,以测定食品的硬度,这些试验广泛用于诸多食品。 

选择合适的压头是基本:圆柱形压头对表面施加压力,对边缘及侧表面施加剪切力。球形压头一开始对试样施加竖直方向的力,然后渐渐增加水平方向的力。 

ZwickRoell提供各种形状、尺寸和材料的压头以满足您的所有要求。 

特殊压头:根据AACC凝胶强度标准测定面包的硬度

根据AACC74-09标准测定面包的硬度,一个圆柱形压头压至最多40%形变,进行两个周期测试。在压缩度25%时测定CFV值(压缩力值)。 

许多凝胶制造商和中间商使用测定凝胶强度的勃鲁姆标准(GME专著2005,ISO 9665)。 

勃鲁姆克单位的凝胶强度的最重要步骤是将一个标准压头下压到凝胶的4mm深度下。这个方法包含对特殊勃鲁姆克罐头的完整的试样制备。

Kramer剪切试验装置

食物的咀嚼性能、脆度和紧实度。

Kramer剪切试验装置模拟单齿咀嚼,提供相关咀嚼、脆性和紧实度等信息,通常应用于肉类和鱼制品等食品、型体较小的水果和蔬菜,及谷物和类似薯片的小吃等。 

以恒定速度驱动5个或10个剪切刀下压、剪切、挤压试样,直到到达有开槽的夹具底部。测试由规定的试样数量来完成。多个刀片同时测定多个位置,补偿局部质构偏差。

Warner Bratzler剪切试验装置

在Warner Bratzler测试中,一个刀切割一个试样。剪切行为所给出的信息是关于肉类和鱼制品的韧性和嫩度、香肠的口感及蛋糕和油酥面团的咀嚼特性。 

直线刀刃主要用于矩形试样,缺口刀刃用于圆形试样,比如香肠。

因为测试结果具有良好的可再现性,这种测试被广泛地采用。 

3点弯曲试验工装:食物的断裂强度

3点弯曲试验方法是将试样放置在下夹具的两个铁砧上,试样上部为处于中心位置的上压头。下夹具支撑块的间距可以按照试样调节。 

这个测试适用于有统一试样尺寸的脆性产品,如:华夫饼干、小饼干、巧克力棒和面条。 

通过测定弯曲强度和断裂强度、折断性能和脆度,能够帮助制定不同的配方。进一步而言,您可以分析湿度、烘焙时间和温度,及包装和储存环境对产品特性的影响。

压缩测试压头

还可用于测定堆码性能

在压缩测试中,试样比压缩压头小,即使在压缩过程中,试样也不能超出压头边缘。

压缩试验一般对脆性食品进行测试,以测定其脆度、新鲜度和紧实度。测试试样一般有糖果、咖啡豆或水果(测定其堆垛性能)。

对于如面包、蛋糕、奶酪、鱼制品和软糖等的弹性试样,进行循环测试:压缩试验先压缩两次,达到特定程度,然后放松。从压缩和恢复的状态中得到试样的紧实度、粘度、成熟度和粘弹性等性能。

OTMS模块、Ottawa食品质构试验单元

OTMS模块(Ottawa质构测量系统)试验装置通过压缩和挤出测定试样的紧实度。显示试样的成熟度、嫩度和脆性或对特定数量的试样进行挤压。这个方法适用于可简便挤压的产品,如罐头蔬菜、奶酪和肉酱,也可测定挤出物和谷类食物。

多种挤压盘和减小容器体积的插件使工装能更好地匹配试样材料使用。采用密封压板,可测定纯压缩载荷。

多重反向挤压试验装置

多个制造流程慢慢分解如黄油和人造黄油脂肪中的晶体组织。材料变化通过测定加工软化或残余硬度得到。

反向挤压模具配备多孔压板,在几个循环的反向挤压过程中将脂肪挤出。在规定的测试循环数后,试验测定残余硬度,或得到特定残余硬度所需的测试循环数。

采取其他测试工艺,模具也可以测试冰淇淋、新鲜奶酪或意大利面。

生面团拉伸试验工装

生面团和面筋的延展性、弹性和粘性

生面团拉伸试验是一种微尺度的拉伸试验:只需要一点点面粉或生面团。试验测定生面团和面筋的加工特性、延展性、弹性和粘性。

这有助于比较各种面粉,以及确定烘焙食品的影响因素。不同的配方、加工形式和时间,及添加剂能够予以改进,从而得到优化的成品。

这个工装也可用于测定口香糖的弹性。

黄油刀:黄油紧实度,ISO 16305

按照ISO 16305,试验工具适用于测定黄油的紧实度。以这种测试方法,一个不锈钢钢丝切刀穿过一块规定的黄油立方体。因试验与环境温度非常相关,执行此试验必须在标准恒温水浴中进行。

黄油刀还用于测定奶酪、鸡蛋、蔬菜和水果的切割强度。

穿刺试验针

水果/蔬菜的成熟度、外皮硬度

穿刺试验被广泛用于水果和蔬菜的成熟度,及水果和蔬菜表皮的强度。

穿刺试验针压入试样一定深度,根据果皮和果肉的紧实度得到与众不同的上升曲线。

用于香肠和鱼肉制品的硬度计

ZwickRoell研发了一些用于鱼制品、香肠和午餐肉的硬度计。一个配备大表面的压缩缸用作硬度计压头,测定香肠或鱼制品的新鲜度,得到可比较的质量控制数据。

用于食物的温度和气候试验箱

在不同的湿度和环境温度中,食品会改变它们的特性。按照食品对环境的敏感性,食品需要在预先规定的条件下进行调制,或在规定的恒定温度下测试。最明显不过的案例是冰淇淋测试,储藏温度为-20°C,而披萨饼的测试温度约为+80°C。

ZwickRoell的环境试验箱就是为这些测试应用所研发,配合zwickiLine质构分析仪进行测试。根据您的要求也可提供单独的温度或气候试验箱。

定制试验工装

您有一个有鲜明特点的产品,想要选择一个最合适的测试方法?这就需要一个独特的试验工具或工装,ZwickRoell能够根据您的产品和您的试验方法研发和生产最适合的试验工装。如有要求,您将收到一个匹配您特定测试顺序和测试结果的定制软件。

试样制备

试样尺寸

选择一个比平均结构尺寸大5到10倍的试样,例如:一个有大的宏观组分(孔)的奶酪块,应至少比最大的孔大5倍(最好10倍)。如没办法制备合适的试样尺寸,则推荐使用以下两种方法之一

  • 做更多测试识别异常值或
  • 创建没有结构性损坏的小试样,凭借小试样而不是整个产品测得其特殊性能。

取样点/取样方向

试样的取样必须总是在一个位置,如:奶酪的取样应总是在离包装相同距离的地方。如测试材料有结构的话必须注意取样方向,如肉的纤维(各向异性)。

试样切割/试样形状

由钝的切割工具切出的粗糙边缘会增加试样的不均匀性,从而影响测试过程,如:面条或千层面的破裂。平行削减也对测试过程中的均匀应力分布很重要(如图)。

对试样进行载荷加载

载荷应该加载到试样上,这样测试结果只反映想要的影响。用苹果做例子就是一个最好的解释(如图3)。

试验工具和试样完美匹配

夹具必须匹配试样,以奶酪的压缩试验为例:如果对一块奶酪进行压缩试验时无法保证载荷通过压缩圆盘均匀施加在整个试样表面,则使用一个更小的压头做压痕试验更为合适。重要信息:由于改变了试验方法,其他载荷也施加到试样上,这种情况下会产生其他压缩剪切力。

夹具还必须匹配试样尺寸:在压缩试验中,试样不能超过压缩圆盘的边缘,这样会生成剪切力。然而在压痕试验中,变形不应该发生在试样边缘,因为必须测定材料内部的试验力和阻力。

我们针对您的每一项需求寻找最佳的测试解决方案。

请联系我们的行业专家。

我们期待着就您的需求进行探讨。

 

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