食品流变学分析技术的应用及展望

食品流变学分析技术的应用及展望摘要流变学分析技术被广泛的应用于各个行业，并且变得越来越重要，发展的趋势也越来越好。其中食品流变学是研究食品原材料、半成品在加工、操作处理以及消费过程中产生的变形与流动的科学。而液体类食品和粘弹性体类食品的特性与食品流变学关系十分密切。本文就主要讲了食品流变学在食品工业的一些应用，并对食品流变学的前景进行了展望。关键词食品；流变学；应用0引言流变学是研究流动与变形的科学，在工业生产与日常生活中，又分为聚合物流变学、生物流变学、食品流变学、润滑剂流变学、石油流变学等各学科分支，此外还有与社会科学交叉的心理流变学等等。在食品的生产过程中，经常要遇到有关食品物质的流动，变形等问题；这此问题不仅反映了食品物质的特性，同时也直接影响到食品的质量，产品加工及设备设计等。由于生产的需要，产生了食品流变学。食品流变学是在流变学基础上发展起来的，它以弹性力学和流体力学为基础，主要是研究食品原材料、半成品和成品在加工、操作处理以及消费过程中产生的变形与流动的科学。食品流变学的研究对象是食品及其原料的力学性质。食品流变学特性主要是通过测定应力与应变对时间的函数来确定，这种特性可以用坐标图解或数学模型来表示。数学模型是通过用数学语言来表达问题，从而达到用数学工具解决问题的目的，具有渐近性、条理性、逼真性、可行性和可转移性等优点。因此流变学的数学模型也得到了人们的重视。1食品流变学在食品工业中的意义食品的流变特性测量的目的可归纳为：通过测试和观察建立食品物质流变特性与被测物质的成分和结构的关；建立流变特性和实际工程应用特性的关系；寻找物料函数之间的关系，即发展和校验实验模型和数学方程，从而为更复杂的流变现象的分析奠定基础。由以上几个流变学的测量目的，很明显看出食品流变学在食品工业中是不可或缺的，具有很重要的研究意义。1）与食品的质量。食品在加工贮藏过程中常涉及质构的改变（如组织软化与分解），因质构的改变会引起材料流变特性的变化。由流变学数据就可以判断食品的质量。2）与食品研发。通过流变学实验（基础实验、模拟实验）可以预测产品的质量及产品在市场上的接受性，指导新产品的开发。3）与生产中的质量控制。食品加工过程质构的变化，势必引起材料受力性质的改变，只要掌握发生变化的流变数据就便于在生产中进行控制。2食品流变学在食品工业中的应用食品流变学在食品工业中的应用可概括为：①用于食品加工工艺方面，根据不同流变特性改进加工工艺，或者通过改变食品的加工方法改进食品的流变特性，提高产品质量。②用于食品生产过程的控制，即用一些准确的流变参数做为工艺过程的控制指标和判断依据。③应用于食品工具的改良，根据不同的食品特性改良食品加工工具如管道的粗细，管壁的薄厚的选择等，还有就是生产工具的研发。1）液态食品的管道输送。在食品加工中，液态食品的管道输送的食品：有牛奶、果汁等牛顿流体，也有巧克力浆、果酱等非牛顿液体，不同流体有不同的流变特性，且同一种物质在不同的输送条件下也会呈现不同的流变特性。因此，在设计输送系统选择输送装置时，必须测定食品的粘度并确定其流体特性，根据流变特性进行有关计算。2）热交换。由于食品物质的流变特性随温度发生变化，随着传热的进行、温度的改变，食品流变特性将发生一定的变化，而流变特性的变化又将影响传热的进行。因此，研究在不同温度下食品物质的流变特性的变化规律，对加工传热过程的操作是十分有益的。例如，果酱加工中常用的夹层加热锅的热传递与搅拌器工作方式及果酱的流变特性存在着一定的关系。研究表明，由于苹果酱的触变性使得其总热传递系比其它果酱高。3）食品物质质量的评定。食品的质构是指食品的某些物理特性，它既包括弹性、塑性、粘性等有明确定义的概念，也包括人们描述食品质量时所常用的术语，如食品的软、硬、脆、坚实度、老、嫩、胶粘性等等。不同状态和不同质量状况的流变学特性不同。例如：国外就研究过流变特性与肉类食品的嫩度，通过蠕变实验和应力松驰实验（假定肉是线性粘弹性体）的数据和品尝人员评定结果的比较、分析得到了肉的嫩度和其流变参数的相关性。4）生产过程的控制。在流体食品的加工过程中，流变学具有极其重要的意义。准确地检测和控制生产过程中流体食品的流变性质，对于提高质量是非常重要的。如巧克力、炼乳等的加工中粘度及其成分特性的测定。从粘度的角度观察，巧克力属于高粘度流体。粘度太大时，搅拌困难，输送管道阻力增加，泵的负荷增大，原料的流动性下降造成填充成型性能变差，供给原料的喷嘴堵塞等故障。在流动的巧克力中，它又有明显的屈服应力和剪切稀化特点。巧克力的表观粘度一般用旋转粘度计测量，但要求粘度计的测量间隙足够大。在巧克力的加工工艺中粘度的上升速度与液态巧克力的品温、种晶量、接种法中种晶的多形和油脂的种类密切相关，因此，通过流变学的精确参数，可以对加工过程严格控制。从调温工艺来看，在巧克力生产中，调温工艺对获得品质优良巧克力具有至关重要作用，其会影响到巧克力光泽、脆性、质构、热敏性、起霜性等品质。YellaReddy等研究含乳脂分级物的巧克力调温工艺时，采用DSC测定调温中浆料的稳定晶型与不稳定晶型熔化熔比率，并观察产品脱模性、脆性和表面光泽。不同巧克力的组成成分不同，可根据不同的成分特性选择不同的工艺，即测定其流变特性。3展望食品流变学的研究是建立在流变测量的基础上，而流变测量需要用到一些流变的仪器。食品流变学的发展一定程度上依托于流变仪的更新，所以希望有更多的新型测定方法和仪器的研究。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，食品流变与质构研究也是在这个大的背景下，不断发展进步，在食品工业中发挥的作用越来越大！食品流变学逐渐深入人们的日常生活，并越来越受到科学工作者的重视。可以预测，食品流变学具有广阔的发展前景，将深刻的影响整个世界。参考文献[1]谢元彦,杨海林,等.流变学的研究及其应用[J].粉末冶金材料科学与工程,2010,15(1):1-7.[2]余奇飞,郑志勇.食品流变学的研究[N].漳州职业大学学报,1999,2.[3]刘志东,郭本恒.食品流变学的研究进展[J].食品研究与开发,2006,27(11):211-215.[4]brookfield在食品工业中的应用,Brookfield中国技术服务中心[5]GipsyTabilo-Munizaga,GustavoV.Barbosa-Canovas.Rheologyforthefoodindustry[J].JournalofFoodEngineering.2004,05(062):147-156.[6]卢晓江.食品流变学的应用及进展[N].天津轻工业学院学报,1987,2.[7]史琦云.流体食品粘度的测得与分析[J].食品科学.1996,08:7-11.[8]华云龙,封浚.流变学在国外农业工程中的应用[J].力学进展,17,1(1987):46-58[9]卢晓江.食品流变学的应用及进展[N].天津轻工业学院学报,1987,6.[10]许吟,吴湘萍.可可液块的流变学特性研究[J].食品工业,1993,1:7.[11]魏强华,高荫榆,等.巧克力调温工艺及其发展[J]粮食与油脂.2003,01:16-17.[12]S.YellaReddy,N.Full,P.S.Dimiek,G.R.ziegler.TemPeringMethodforChocolateContainingMilk-FatFraetions[J].JAOCS，1996.73(6):723-727.