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塞等。

二、食品的流变特性

由于食品包含的门类众多，所以目前研究食品的流变特性主要是按照食品的状态来进行研究的，可以分以下几类：

1、固态食品的流变特性

对固态食品物料的流变特性研究，从文献上反映的研究内容不太广泛。固体的流变特性主要是由弹性模量、剪切模量、容积模量和泊松比等来表示。硬糖果、核桃、苹果等基本呈现的是固体食品的流变特性。

2、液态食品的流变特性

液态食品可以流动，目前液态食品的流变学研究也是食品流变学研究的重点，本文讨论的重点也是液体食品。其流变特性主要是通过剪切应力和剪切速率之间的关系也就是粘度来表现的。根据剪切应力和剪切速率的关系可以分为：牛顿液体类食品、非牛顿类液体食品、塑性液体类食品。

2.1牛顿液体类食品

此类食品的主要特征是流动符合牛顿粘性定律，即剪切应力和剪切速率成正比，粘度就是此类液体最重要的流变学特性参数。许多液体类食品在剪切应力很宽的范围内基本呈现牛顿类液体性质，象糖水溶液、低浓度牛乳、清果汁、酒、水等液体。

2.2非牛顿液体类食品

多数液体类食品不满足牛顿粘性定律，即粘度不是常数，随剪切应力或者剪切速率变化而变化。

非牛顿类液体是一些固体悬浮液，乳浊液或者胶体溶液，如酱油、菜汤、浓糖水、淀粉浆、带果肉的果汁、蛋白质溶液等、按照非牛顿液体的分类还可以分为假塑性液体、涨塑性液体、触变性液体、凝变性液体。前两个的的流变特性与时间无关，后面两个的流变特性与时间有关。

2.3塑性液体类食品

这类食品的主要流变特性是只有超过一定的应力才流动，否则就保持现状或者流动停止，典型的此类食品有土豆泥、浓奶油、熔化的巧克力、脂肪等。其流变参数为屈服应力和粘度。

3、粘弹类食品

这类食品介于固体食品和液体食品之间，即具有粘性又具有弹性的粘弹性体。属于这类食品的主要又米粉团、淀粉团和冻凝胶等。此类食品的流变学特性比较复杂，主要的参数为蠕变柔量和应力松弛时间等。

三、食品流变学特性的测量

食品流变学研究起步较早，但是由于食品体系的复杂性，早期流变学的研究主要是一些经验性的测定，例如产品在自身质量下其流动性、铺展性和碎裂性的测定等。近年来由于食品科学工作者为了提高对食物加工性，特别是食品的深加工性、工艺及设备设计的依据性等的需要，食品流变学的研究变得愈来愈广泛。随着研究活动的深入，研究手段亦有了较大地发展，表现在先进的流变学测试仪器的引入和开发。应用先进测试仪器，使实验与研究在建立食品物料的流变特性力学模型上更为方便。

Brookfield做为世界上最知名的粘度计生产商，推出了一系列产品均可以用于食品流变性特别是液体流变性的研究，如DV系列粘度计、YR-1屈服应力流变仪等等。由于食品行业包括的行业很广泛，下面即是Brookfield粘度计/流变仪在一些具体行业的应用：

1、淀粉的糊化特性

2004年，我国淀粉产量达到933万吨，广泛的应用在食品工业、造纸工业、医药工业、化学工业等等，为国民经济的发展做了很大贡献。淀粉是颗粒存在，但食品和非食品应用几乎都是加热糊化，应用所得的糊。淀粉糊的性质关系应用至为重要。淀粉颗粒不溶于水，但在水中能吸收少量水分，颗粒稍膨胀。普通玉米淀粉和马铃薯淀粉在水中所含平衡水分大约28％和33％。这种吸水和膨胀现象是可逆的，水分被干燥后仍恢复原来的颗粒结构大小。

混淀粉于水中，不停地搅拌。颗粒悬浮于水中，形成白色悬浮液，称为淀粉乳。加热淀粉乳，颗粒随温度的升高，吸水更多，膨胀更大，达到一定的温度，原淀粉结构被破坏，吸水膨胀成粘稠胶体糊。这种现象称为糊化，其温度称为糊化温度，形成的胶体称为淀粉糊。

粘度是淀粉糊的最重要性质，面在普遍用粘度曲线测定， Brookfield的SSB（淀粉测量系统）是为测量工业淀粉样品在自动快速糊化和快速冷却过程中的粘度变化而设计的。SSB可以准确、快速的进行测量，从而可以帮助产品研究者快速地调整产品结构。详细方法见附录1。

2、乳品行业

乳制品在世界范围内，由于消费量较大，相应的流变学研究也较广泛。研究表明：牛乳的流变特性受其浓度的影响。浓度不同不仅使牛乳的表观粘度值发生变化，而且使牛乳的流体类型也发生变化。在浓度较低时，牛乳呈现涨塑性特性(n>1)，在中等浓度下变成牛顿流体(n=1)，但在浓度较高时，又变成非牛顿流体，呈现出假塑性流体特性(n<1)，即随着浓度的增加，n值由大逐渐变小。虽然温度对牛乳粘度的大小有影响，但对牛乳的流型没有影响。在所有影响因素中，浓度对流型起决定性作用。

近年来，由于人们担心食入过多的脂肪，所以低脂奶逐渐成为市场上的流行品。但是由于脱脂使牛奶的口感和质地都不如以前。1991年，Shoemaker Nantz等人研究了乳制品的粘度与感官评定之间的相关关系。结果表明，奶油味和口感与脂肪含量相关很强，而同时奶油味和口感与仪器测定的粘度相关性也很强，初步证实了粘度与感官分析存在相关关系。所以在乳品的开发、质量控制等方面，粘度的测定越来越重要。

在搅拌型酸奶生产过程中最重要的控制项目之一是粘度，搅拌型酸奶生产过程中不可避免地要对已发酵好的、凝固的酸奶进行机械加工处理，如搅拌、冷却、灌装等工艺过程。如果生产线设计不合理或工艺参数控制不当，就会造成酸奶粘度大大降低，严重时会出现分层现象。粘度也是评价酸奶质量的重要指标。

另外，在乳品在浓缩过程中，也可以通过粘度的测定来确定浓缩的终点。Brookfield的旋转粘度计有众多类型的转子，在测定乳品的粘度时，可以根据不同的需要选择不同的转子，如桨式转子、升降支架等。

3、果汁

果汁的流变特性研究国内外均有开展。据报道，不含果胶的山楂汁、酸枣汁、黑加仑汁及澄清水蜜桃汁的流变曲线均为其延长线过原点的直线，说明其流型为牛顿流体。含果胶的果汁的流变曲线为一过原点呈凹形向上的曲线，说明流型为假塑性流体。因此说明，果汁的流型与是否含果胶有关。

如果含果胶时，果汁溶液基本就有两步分组成，浆液和浮在浆液上的水果细胞壁碎屑组成的微粒物质。在很多情况下，其中的部分微粒很可能被分离出来，或浮在表面，或者沉到底部。所以在实际生产中，一个很重要的问题就是防止悬浮的微粒与浆液之间的分离。只有其粘度达到一定程度时，浆液对微粒的作用力与其受到向下的重力平衡时，才可以避免微粒与浆液分离。在生产中控制果汁的粘度也有很重要的意义，采用Brookfield的旋转粘度计，可以控制剪切速率，在较低的剪切速率下，基本可以模拟果汁内部的应力，增加了粘度测定的准确性。

4、融化巧克力流变特性

在食品流变学的研究中，巧克力一直占有很重要的地位。巧克力是一类比较独特的食品物质，可以是固体也可以是液体，主要取决于脂肪的存在状态。在天然脂肪中，可可脂具有不同于其他天然脂的特性，它在高于32℃时会急剧融化。生产过程中，巧克力以液态的形式存在，其流变特性就可以通过实验室仪器来测量。许多研究表明，巧克力的流动特性曲线符合Casson方程，最重要的两个流变特性就是其屈服应力和塑性粘度。屈服应力值（Yield Value）：是使巧克力刚刚开始流动所需要施加的剪切应力，其大小与巧克力涂层的厚度和涂覆的速度有关。 塑性粘度（Plastic Viscosity）：与保持常速流动所需的剪切应力成函数关系，塑性粘度的大小可以决定巧克力是否能很好的流进模具里成型。

Brookfield的旋转粘度计可以很好的测量巧克力的流动曲线，在不同的转速下，测定其对应的剪切应力值，然后计算出塑性粘度和屈服应力值。这些数据还可作生产控制时用的在线粘度计在线控制时的参数设置的参考。详细方法见附录2。

5、酱油/糖浆/食用油脂

酱油是调味品的主要品种之一，我国的产销量都很大。酱油是一种流体，国内有研究酱油的流变特性参数－粘度与其理化特性的关系，结果如下表：

通过表中可以看出，粘度值与其理化指标有很大关系，固形物含量、氨基态氮含量和食盐的含量都对粘度有很大影响。通过对不同等级的酱油的粘度分析也可以看出，粘度可以作为酱油的质量指标之一。酱油的粘度也主要是应用旋转粘度计来测试的。

糖厂在煮糖过程中，控制并降低糖浆的粘度是非常重要的。高粘度的糖浆在煮糖过程中会造成很多的不良影响。糖浆的粘度过高，使糖浆的对流性能下降，延长煮糖的时间，额外地增加能耗；由于煮糖时间的延长，使糖浆与煮糖罐壁、加热管壁接触的时间也延长，焦糖出现的可能性会大大地提高，加深了成品糖的色值；由于煮糖罐内的糖浆的粘度过高会导致循环不良，会出现一些不良晶体如/伪晶/并晶等，这些不良晶体的出现对成品砂糖会产生不良的影响。在糖浆的生产过程中通常也采用旋转粘度计来测试糖浆的粘度。

近来也有报道采用旋转粘度计来测量食用油的粘度和流变特性。

6、涂抹类食品

此类食品包括各种酱类、奶油等。酱类食品是指以植物蛋白及碳水化合物为主要原料，经过微生物酶的作用，发酵水解生成多种氨基酸及各种糖类，并以这些物质为基础，再经过复杂的生物化学变化，形成具有特殊色泽、香气、滋味和体态的调味品。主要包括酱油及各类酱料调味品：如黄酱、面酱、甜米酱、蚕豆酱(豆瓣酱)、辣椒酱、花生酱、芝麻酱、鱼子酱、虾酱、肉酱、果酱、蔬菜酱等。奶油的主要成分是水和脂肪的混合物，水为分散相，且其中含有一些可溶成分，但是对奶油整体的流变性能没有什么影响。

由于各种酱类和奶油在很多使用场合都是涂抹类食品，必须有好的涂抹性，涂抹之后最好有良好得感官效果。影响涂抹性的主要因素是屈服应力。Brookfield的YR-1屈服应力流变仪，配有桨式转子，可以尽量减少对产品结构的破坏，直接读出屈服应力值，还附带EZ-Yield软件，可以通过软件来对测试，使测量更加方便。

7、食品添加剂

前面对几类食品的流变特性进行了讨论，除了食品物质之外，一些食品添加剂的流变特性对食品的流变特性的影响也很大，特别是许多天然的（生物合成的）或化学合成的亲水性高分子分散在水中形成的水溶胶，其被广泛用做增稠剂、胶凝剂、乳化剂、稳定剂、膜材料等。水溶胶即使在浓度低于1％的情况下，也能对食品的组织结构产生显著影响。水溶胶的应用使人们能够有效地控制水分，改善肉制品、乳制品、糖果、糕点的外观、形状、质构特征、口感和风味等。此外，天然大分子多糖和蛋白质具有的生物活性、生体相容性、安全性和低热量也使得它们被广泛用于生产和开发各种功能性健康食品。

水溶胶按其是否可以形成凝胶，分为两类：一类是本身即可形成凝胶如琼脂、卡拉胶、结冷胶、可德胶、高甲氧基果胶、明胶等，这类多糖称为凝胶多糖。另一类是非凝胶多糖，如黄原胶、刺槐豆胶、魔芋胶等，它们本身不具备凝胶性。食品水溶胶形成的凝胶为物理凝胶。这是因为参与形成凝胶网络交链区的键通常是非共价键，如氢键、疏水作用、静电作用和范德华力和离子键等。小分子物质能在凝胶网络中渗透或扩散。

食品水溶胶具有增加食品的粘度，赋予食品柔滑舒适的口感，稳定乳化状态和悬浮状态的作用。例如黄原胶（Xanthan Gum）是一种通过微生物发酵生产的，常用的大分子食品添加剂。尽管相对价格较高，但自从上世纪70年代以来，黄原胶己成为许多应用领域首选的增稠剂。这是因为黄原胶具有独特的流变学行为。在浓度很低时，它能形成高粘度、高剪切变稀的溶液，且粘度不受PH 、盐和温度的影响；在低剪切应力下，保持较高的粘度使得黄原胶能有效阻止颗粒沉淀，而剪切变稀的特点又使得产品在摇动后能很容易地从容器中流出。

食品水溶胶在食品工业上的应用主要取决于它的粘度。影响粘度的因素很多，如水溶胶的种类、来源分子量大小、分子量分布、分子结构、浓度、温度、盐以及剪切特性等。水溶胶溶液的粘度受分子量的影响很大。随着分子量的增加，粘度对剪切速率的依赖性增强，对剪切速率的变化愈敏感，剪切引起的粘度降低愈大，从低剪切牛顿稳定区进入剪切变稀区（假塑性区）也愈早，即在更低的剪切速率下便发生粘度随剪切速率的增加而降低。除了分子量的影响外，水溶胶溶液的粘度还受溶液中大分子的流体力学体积的影响，而流体力学体积明显地受大分子结构的影响。相同分子量，线形、刚性的分于比多分支、柔性的分子具有较大的流体力学体积，因而粘度更高。纤维素相对来说属刚性分子，所以在低剪切速率时粘度很高，而柔性的短梗霉多糖则要低的多阿拉伯树胶支化度较高，分子在结构上更为紧凑，因此在分子量相同的条件下，相对线形纤维素来说均方旋转半径较小，其粘度－剪切速率关系表现出牛顿流体的特点分子链刚性对水溶胶溶液剪切变稀特性的影响也很大。随着分子持续长度的增加，剪切变稀程度也会相应增加。

对剪切变稀特性的了解有利于食品加工中的分散泵送、喷洒、灌注等过程的操作和控制，所以研究水溶胶的粘度与剪切速率关系对于食品加工具有重要意义。Brookfield旋转粘度计可以测定大多数水溶胶在不同的剪切速率下的粘度，可以更具体的研究水溶胶的流变特性，以满足食品生产的需要。例如果冻/龟苓膏的主要成分即是水溶胶，水溶胶的流变特性关系到果冻/龟苓膏的产品配方、凝胶特性、口感等等，所以测量水溶胶的流变特性对生产很有帮助。

8、冰淇淋

在冰淇淋的生产中，水溶胶作为增稠剂，所起的作用很大，可以说是冰淇淋的最关键物质。冰淇淋的主要成分是水、奶油、糖、乳化剂、增稠剂等，水既作为糖、奶粉、食品增稠剂、香精及其他水溶性溶质的溶剂；又作为乳化剂、可可粉、咖啡粉、奶油等分散质的分散剂。经过溶解、分散和均质，形成均匀的冰淇淋浆料。糖、奶粉虽然可增加水的粘度和稠度，但如用量较少则增加的程度不大。而食品增稠剂的用量虽少，但增加粘度和增加稠度的程度较大。当冰淇淋浆料具有合适的粘度和稠度后，经过搅拌、溶解、分散乳化、悬浮、均质、老化，可形成化学热力学、化学动力学相对稳定的微多相冰淇淋浆料。水溶胶增稠剂溶液因存在结构粘度而呈现一系列假塑性，使增稠剂溶液在化料、灭菌、均质、老化的全过程搅拌或泵送时变稀，发生剪切变稀现象。剪切变稀现象使经过老化变稠的冰淇淋浆料易于泵送，生产出来的冰淇淋具有良好的口感。在冰淇淋的生产中，控制冰淇淋浆料的粘度，可以做成不同类型的冰淇淋。例如：在总固形物含量较低的前提下，降低增稠剂和油脂用量，降低冰淇淋浆料的粘度，能使水的活度达到有利于形成六方晶体。当凝冻速度较慢时，可形成以六方晶体为主的砂冰型产品。而在冰淇淋总固形物含量较高的前提下，降低油脂用量，提高增稠剂用量和冰淇淋浆料的粘度，使水的活度达到更有利于立方晶体和玻璃态冰形成的优势。当凝冻速度较快时，可形成以立方晶体和玻璃态冰占优势的粘糕型产品。

Brookfield粘度计可以应用在研究冰淇淋配料粘度与配料加工性能、冰淇淋成品质量之间的关系，确定最佳粘度范围，可以为配方设计、工艺设计、增稠胶选择、质量控制等提供有关数据。在进行配方设计时，可以根据所用的增稠胶的粘度数据及相互之间的协同作用，根据冰淇淋其它成分的粘度贡献，估算配料的粘度以及流变性质，预测配料的加工特性，减少不必要的试验，同时Brookfield也可以为冰淇淋生产的质量监控提供一个方便和可靠的检验手段－粘度检验。

9、在线粘度计的应用

由于在食品生产过程中，很多时候要对粘度进行实时监测和控制，Brookfield也有针对这种应用的一系列在线粘度计，如TT100、TT200、STT100等，应用在淀粉粘度的实时监测、巧克力粘度的实时监测、酱料的生产实时监控等，保证了产品质量的稳定性。

四、食品的质构与测量

食品的质构是食品除色、香、味之外另一种重要的性质，它不仅是食品加工中很难控制的因素，而且是决定食品档次的最重要的关键指标之一。例如：目前在食品种广泛使用食品胶，改性淀粉等作为添加剂，以取代羧甲基纤维素等，这些型食品新改性添加剂的使用，改善了食品在口感、外观、形状、贮存性等方面的某种特性。使用食品胶时，我们必须对使用的目的(应用食用胶的哪一种特性)有清楚的了解，才能根据不同食品胶的特性进行选择。在这个探索的过程中，试吃，专家评估作为比较传统的非定量判断手段，而在今天，质构仪就成为了必须使用的工具，前面叙述过，由于所有的食品胶都不只一种功能，因而在为食品任何一类特别的应用选择最佳的食品胶时，都还应该考虑、候选。食品胶在该食品中发挥的其他的功能，所以食品工艺师在选择食品胶时需要考虑诸多因素，必须考虑产品形态(如凝胶、流动性、硬度、透明度及混浊度等)；产品体系(悬浮颗粒能力，稠度、风味、原料类型等)；产品储存(时间、风味稳定、水分、曲分迁移)、产品加工方式和经济性等。否则，不考虑其他因素，直接选择使用在该项应用中表现得最好的食品胶，可能并不是最佳的选择。

质构仪可对样品的物性概念做出准确的定量的表述，它使用统一的测试方法，是精确的量化测量仪器，消除个人感官的主观性影响，Brookfield所设计、生产的物性测试仪分LFRA和QTS两个系列，根据类别不同，测试范围的不同，有5种型号可供选择。可对广泛的产品进行多种特性的测试，比如：硬度、嫩度，脆性、胶粘性、粘牙性、回复性、弹性、凝胶强度等。

Brookfield的Lefa组织分析仪应用是明胶行业Bloom试验方法的标准仪器，该实验方法已经通过了许多国际和国家标准：AOAC（国际官方分析化学家协会）、ISO、BS（英国国家标准）等。Lefa组织分析仪在测量明胶洞冻力时可以准确的读出冻力读数，控温水浴箱的精度很高，稳定的温度可以保证测量的准确性。Lefa组织分析仪除了测量明胶的冻力之外，还可以测量一些胶体的破裂强度、刺入强度、琼脂的Kobe试验，供食品工业测量面包的弹性和硬度、巧克力、果冻之类的食品，也可测量其他一些工业弹性体。

Brookfield的QTS质构仪主要包括主机、专用软件、备用探头及附件。其基本结构一般是由一个能对样品产生变形作用的机械装置，一个用于盛装样品的容器和一个对力、时间和变形率进行记录的记录系统组成。其测试围绕着距离、时间、作用力三者进行测试和结果分析，也就是说，质构仪所反映的主要是与力学特性有关的食品质地特性，其结果具有较高的灵敏性与客观性，并可对结果进行准确的数量化处理，以量化的指标来客观全面地评价成品，从而避免了人为因素对食品品质评价结果的主观影响。在用质构仪评价食品品质时，首先要根据测试样品选择探头的形状、规格，然后再根据探头来选择操作模式如压缩模式或拉伸模式。通过不同种类的压缩、切割、挤压和拉伸模具进行测试，得出能够表示一些质构特性及相关关系的一个曲线图。

目前，比较常见的采用QTS质构仪进行测量的食品有以下几类：

1、面制品－主要包括馒头、面包、面条、饺子、饼干等。

例：用质构仪测量面包的硬度、弹性、粘聚性、粘着性、胶着性、咀嚼度等，然后再找出与感官评价的相关性，可以更客观的评价面包的品质。

2、肉制品－主要包括肉糜、香肠、火腿、牛肉等。

3、奶制品－干酪、浓缩酸乳等。

4、凝胶－大豆蛋白凝胶、明胶等。

5、水果/蔬菜－苹果、桃子、香蕉、柑橘、土豆等。

6、淀粉糊化特性－凝胶性、糊丝长度等。

例：淀粉糊化后，其糊粘度、凝沉性、抗剪切性都有了很大的变化，淀粉糊的粘韧性也是其中的一项，主要是通过淀粉糊丝的长度来测量的。质构仪可以采用独特的探头来测量淀粉糊的拉伸特性曲线，从此曲线可以计算糊丝的长度。

目前食品中应用质构仪，主要研究通过质构仪来找出感官评价与客观评价之间的关系，相信通过质构仪的应用范围越来越广泛和研究的深入，越来越多的质构仪测试参数和感官指标会建立起来，极大的推动食品工业的发展。

附录1 淀粉糊化特性的测定方法

所需设备

• RVDV-II+ Programmable Rheometer可编程粘度计(或RVDV-III+ Programmable Rheometer可编程流变议)
• Small Sample Adapter (SSA) 小量样品承接器配SC4-21转子和带RTD温度探针的SC4-13RPY盛样器
• 带可编程控制器的TC-112P循环水浴
• 用可选件Wingather^TM或Rheocalc®软件与电脑连接进行数据采集和分析

Test Method 测量方法

在煮淀粉和冷却的过程中，用循环水浴来控制温度。这套系统可以快速地在2分钟内从95ºC降到煮淀粉的温度45ºC。水浴使样品先达到预先设定的。煮。温度，并在此温度下保持一段时间，然后将温度调到预先选择好的冷却温度。实验员要确定好每一个循环周期的间隔时间，并设定在控制器的程序里。水浴需要用自来水冷却到25ºC或更低的温度。

在用粘度计来测量淀粉样品粘度的时候，先将样品转移到小量样品承接器（SSA）的盛样器里，然后依次进行煮、糊化和冷却的过程。

用手动控制测量各种数据（包括粘度、温度、剪切应力、转速和时间间隔），或者选用Brookfield的一些具有数据采集功能的仪器来进行自动采集数据：如图表记录仪，打印机，Wingather^TM (for Windows) software可选软件（如果你用的是DV-III+流变仪，可用可选软件Rheocalc® for Windows）。图表记录仪可以绘出糊化曲线的变化（粘度和温度）。打印机可以记录实验的列表数据，因此可以生成一个永久性的纪录。而可选软件则可采集所有的实验参数，并可自动绘图和保存列表数据。

为了更精致地进行测量，也可选用Brookfield的RVDV-III+型流变仪和Rheocalc®软件，它可编程控制整个测量过程，自动改变剪切率。并可以全部记录下实验的所有数据。这个选择的测试方法适合于要求更细致、更精确的研究，以及希望在测试时不需花费太多人工的情况。

附录2 巧克力屈服应力的测定方法

所需仪器

巧克力通常使用HADV-II+ Programmable Viscometer可编程粘度计和Small Sample Adapter (SSA)小量样品承接器附件加上Brookfield TC-501 Circulating Bath循环水浴来测量。这套仪器配有多个转子和盛样器；对于巧克力，建议用SC4-13R 和SC4-27转子来测量，如果使用Wingather^TM software可选软件来采集数据，可以将结果绘成曲线，并可利用软件里的数学模型来计算佳信参数来进一部分析。

测试方法

在进行测试之前，巧克力样品必须先做好以下准备工作：

• 将巧克力样品在50ºC (122ºF)下融化，但要避免过渡加热。
• 在搅拌的过程中，避免在样品里引入湿气和空气。
• 将巧克力样品冷却到40ºC (104ºF)。注意此时不能出现结晶现象。

上图是我们在实验室里用一个奶油巧克力样品来做例子，分析它的测量结果，以及计算佳信参数屈服应力值和塑性粘度。转速的改变为从2rpm到10rpm上升，然后再从10rpm到2rpm回落，粘度的范围从127，750到45，750 cP，剪切率的变化从到0.68到3.40 sec^-1。当用佳信方程来计算数据时，塑性粘度值为10，105 cP，屈服应力值为442.6 dynes/cm²。