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模擬咀嚼的多次挤压裝置

     多挤压装置(Multiple Extrusion Cell是由荷兰 TNO营养和食品研究中心(TNO Nutrition and Food Research Centre)的食品科学与技术部门(Food Science & Technology Department研究开发的。

     研究用于观察半固体(semi-solids)的结构破碎(breakdown)。结构破碎是口中咀嚼(mastication)导致的结果,或者是产品加工过程中、例如在混合、揉制(mixing and kneading)过程中发生的破碎。利用添加剂(ingredient)加工软化(Work softening)的工艺,好比面团混合过程中的焙烤食品的脂肪(bakery fat),会影响最终的产品质量。

     产品结构破碎测量的装置和方法是存在的,但是这些原来的方式,不是无法连续测定(如Kramer剪切装置-Kramer shear cell),就是受到测定过程样品滑动(slip)或黏性(stickiness)的影响所干扰(如混和/搅拌器mixers/kneaders所形成的扭距torque)。

设计(THE DESIGN

     多次挤压装置(Multiple Extrusion Cell的创新设计为结构破碎测试提供了一个高效率、高准确度的方法。这个装置由一个外置容器(outer vessel)或冷水筒管(water jacket)以及内容器(inner vessel,直径25mm,长度105mm)组成,样品放在内容器中。这个装置可便利的安装到Stable Micro System公司的TA.XT2i、TA.XT Plus或TA.HDi质构仪的底座。一个有圆孔的平底活塞(flat-based piston),通过这个圆柱形的正中心插入容器,即可简易的进行样品测试。为了确保测试在恒温下进行,利用冷水筒管(water jacket)内层表面的螺旋深沟使水流循环可均匀包覆内容器。而插塞(Plugs)和‘O’型环(O’ rings)则用来防止循环水的流失和样品的泄漏。在测试过程中,通过循环活塞上下移动;使用者依照测试需求决定距离、力、速度或者时间的设定。

温度控制器 TEMPERATURE CONTROL

     透过水浴器(water bath)连接到该装置上,使测试能在恒温下进行,否则测试结果将受到时间与温度的影响。建议使用1.5升/min的流速让水流通过装置套,可确保在正常的操作条件下,升温程序小于0.1%的误差。

实例应用(EXAMPLE APPLICATIONS

案例1:脂肪的加工软化(Work softening of fats

     有些焙烤制程用的脂肪,黄油或者人造黄油(butter and margarine)是制造成成薄片。这是一个密集工序(tensive working),其中脂肪的晶体网络会严重的逐渐被破坏。这种破碎就称为加工软化(work softening)。这个新型装置非常适合用来测量脂肪的加工软化概况。透过挤压过程中所消耗的能量(energy input per extrusion),产生的图形清晰的显示了三种焙烤用脂肪样品在连续挤压过程中稠度(consistency)的变化。

     从曲线中计算了破碎速率和破碎程度(the rate and extent of the breakdown)。速率提供了将样品破碎成原稠度的预设的百分比所需的挤压次数。透过中显示的三种不同脂肪类型,显示出这些破碎特征(break-down characteristics)和焙烤产品的品质有明确的相关性。

案例2:面食的咀嚼(Chewing of pastas

     模拟消费者的咀嚼试验对研发工作者来说总是具备挑战性的。直到现在,咬和咀嚼模拟仅限于一次或两次连续下压(TPA)测试。多次挤压装置(multiple extrusion cell)以连续挤压黏稠性产品混和人工唾液方式,提供业者很好的机会作为模拟咀嚼测试的方法。以下图形显示了测量过程中意大利面的螺旋面(fusilli)和通心面(macaroni)的破碎情况。

     从曲线中计算了破碎速率和破碎程度(the rate and extent of the breakdown)。除了初始硬度(initial hardness),这些特征也显示出将样品咀嚼到可吞咽状态下所需的咀嚼动作次数。包含一些半固体和固体食品(奶酪、肉制品..等等)的咀嚼都可以模拟测定。

     第二个图也证明了添加酶(amylase)对人工唾液的影响。酶活性水平是以人类唾液为基准进行调整的。

应用领域(Application

  面食、肉制品、冰淇淋、面包、糊状食品(Spreads)、脂肪、奶酪

非食品:结构液体(Structured liquids)、化妆品、护肤品