Реология в тестировании пищевых продуктов

Заполните форму ниже, и мы вышлем вам по электронной почте PDF-версию книги «Реология в тестировании пищевых продуктов: как работает реометр и что он может вам рассказать»

Заполните форму ниже, чтобы разблокировать доступ ко ВСЕМ аудиостатьям.

Обработка пищевых продуктов часто включает в себя сложный технологический процесс; поэтому физические свойства ингредиентов и конечного продукта имеют жизненно важное значение. Эти свойства также важны для создания приятного потребительского опыта и продуктов, отвечающих ожиданиям. Таким образом, реологический анализ является важным инструментом для оценки пищевых продуктов и составляющих их ингредиентов на всех этапах пищевой системы, от промышленной переработки и производства до домашнего приготовления и потребления.

Что такое реология и что такое реометр?

Определение реологии

Как работает реометр и что он измеряет?

Реометр против вискозиметра

Распространенные типы реометров

- Ротационный реометр

- Капиллярный реометр

- Динамический сдвиговый реометр

Общие проблемы пищевой реометрии

Измерение реологических свойств в пищевой промышленности и производстве напитков

Цель этой статьи — объяснить, что такое реология, как измеряются реологические свойства и как они применяются к пище.

Реология — это раздел физики, в частности механика жидкости. Оно описывает деформацию и течение веществ: твердых тел и жидкостей (жидкостей и газов) под действием напряжений. По сути, реологическая характеристика определяет количественную взаимосвязь между деформацией, приложенным напряжением, вязкостью, поведением текучести, эластичностью и восстановлением вещества.1 В пищевой промышленности реология важна, поскольку свойства текучести определяют поведение пищи во время обработки или приготовления. Кроме того, реология влияет на вкус и питательные вещества, выделяемые из пищи во время пережевывания и пищеварения. Реологический анализ имитирует то, что происходит при обращении с материалом.2

Реометр — это инструмент, который измеряет движение вещества в ответ на приложенные силы и количественно определяет его реологические свойства. Реометр растяжения применяет растягивающее напряжение или деформацию, тогда как ротационный реометр контролирует и применяет сдвиговое напряжение или деформацию.3

Реология изучает взаимосвязь между напряжением (силой) и деформацией (деформацией) материала. Профессор Юджин К. Бингхэм ввел этот термин в 1920 году от греческого ῥέω (rhéō) «поток» и -λoγία (-logia) «изучение». Реология отвечает на вопрос: «Как материал реагирует на силу?».4, 5.

По сути, реометр применяет или измеряет крутящий момент, угловое смещение или угловую скорость. Однако пользователя больше интересуют реологические параметры, которые рассчитываются следующим образом:

Реологические эксперименты проводятся либо путем приложения к образцу небольшого напряжения и измерения возникшей деформации, либо путем приложения фиксированной величины деформации и измерения возникшего напряжения. Измерения небольших деформаций раскрывают структуру материи на уровне нанометра и микрометра. Между тем, большие деформации и напряжения могут предоставить информацию о зависящем от времени и нелинейном вязкоупругом поведении, имеющем отношение к переработке и употреблению пищевых продуктов.6

Испытание с помощью реометра может проводиться либо в вращательном (сдвиговом), либо в колебательном режиме, в отличие от вискозиметров, которые измеряют только при одном условии потока. При вращательных измерениях измерительная геометрия постоянно вращается в одном направлении, что дает информацию о вязкости образца. При проведении колебательного теста измерительная геометрия перемещается вперед и назад и измеряет вязкоупругость вещества (рис. 1).7

Как упоминалось ранее, реология связана с течением (характерно для жидкостей) и деформацией (характерно для твердых тел). Однако реальность немного сложнее, и некоторые вещества могут демонстрировать комбинацию этих свойств (рис. 2). В целом жидкости можно разделить на ньютоновские (их вязкость не зависит от скорости сдвига) и неньютоновские. Их можно далее классифицировать как независимые от времени; их вязкость зависит