tisknout - Vysoká škola chemicko-technologická v Praze
tisknout - Vysoká škola chemicko-technologická v Praze
tisknout - Vysoká škola chemicko-technologická v Praze
Create successful ePaper yourself
Turn your PDF publications into a flip-book with our unique Google optimized e-Paper software.
<strong>Vysoká</strong> <strong>škola</strong> <strong>chemicko</strong>-<strong>technologická</strong> v <strong>Praze</strong><br />
Ústav technologie mléka a tuků<br />
Fyzikální vlastnosti potravin<br />
5. Instrumentální metody hodnocení textury<br />
polotuhých a tuhých potravin<br />
N322002 4-4-12<br />
Fyzikální vlastnosti potravin 5-1 N322002 (4-4-12)<br />
Textura<br />
psychofyzikální veličina<br />
způsob, jakým jsou uspořádány strukturní komponenty<br />
potraviny v mikro- a makrostruktuře a vnější projevy této<br />
struktury<br />
obsah a stav složek potraviny, velikost částic<br />
interakce – vliv rozpuštěných látek (pH, konc. rozp. látek)<br />
změny v důsledku zpracování, skladování<br />
mechanické, geometrické a povrchové vlastnosti<br />
výrobku, vnímatelné prostřednictvím mechanických,<br />
dotykových, případně zrakových a sluchových<br />
receptorů člověka<br />
souhrn fyzikálních vlastností, jež vyplývají ze strukturní<br />
jednotky dané potraviny,<br />
jsou primárně vnímány dotykem<br />
vztaženy k deformaci, desintegraci a toku potraviny<br />
působením síly<br />
1
Fyzikální vlastnosti potravin 5-2 N322002 (4-4-12)<br />
Složky textury<br />
mechanické<br />
deformace, napětí, soudržnost, tok<br />
při manipulaci – krájení, roztírání, dotyk prsty<br />
konzumaci – žvýkání, mezi jazykem a patrem, polykání<br />
geometrické – vnímáme i zrakem nebo v ústech<br />
velikost a tvar částic<br />
homogennost<br />
povrchové<br />
přilnavost<br />
vlhkost, tučnost<br />
hladkost povrchu<br />
sluchové vjemy – např. křupavost<br />
Fyzikální vlastnosti potravin 5-3 N322002 (4-4-12)<br />
Definice mechanických deskriptorů<br />
texturního profilu potravin v ústech (ČS ISO 11036, 1997)<br />
Základní<br />
Tvrdost: Síla potřebná k dosažení deformace nebo penetrace výrobkem<br />
stlačení sousta mezi zuby (tuhé látky) nebo mezi jazykem a<br />
patrem (polotuhé látky)<br />
Soudržnost: Stupeň do něhož může být látka deformována než praskne.<br />
Pružnost: Rychlost návratu stavu výrobku po deformujícím působení síly a<br />
stupeň do něhož se deformovaný materiál vrací do původního<br />
stavu po zrušení deformující síly.<br />
Přilnavost Síla potřebná k odstranění sousta, který lne k ústům (obecně<br />
(adhese):<br />
k patru) nebo podkladu.<br />
Viskozita Odpor vůči toku – síla potřebná ke stažení tekutiny ze lžíce na<br />
jazyk nebo k rozetření na podklad.<br />
Druhotné<br />
Křehkost<br />
Vztahuje se k soudržnosti k sílé nezbytné k rozlámání výrobku na<br />
(lámavost): drobky nebo kousky.<br />
Žvýkatelnost: Vztahuje se k soudržnosti a k časové délce nebo počtu žvýknutí<br />
potřebných k rozmělnění tuhého výrobku do stavu vhodného<br />
Gumovitost<br />
(rozpadavost):<br />
k polknutí.<br />
Vztahuje se k soudržnosti měkkého výrobku. V ústech – úsilí<br />
potřebné k rozmělnění výrobku do stavu vhodného k polknutí.<br />
2
Fyzikální vlastnosti potravin 5-4 N322002 (4-4-12)<br />
Hodnocení textury<br />
Senzorické (primární)<br />
objektivní hodnocení subjektivních vlastností<br />
dostatečný počet vhodných a vyškolených hodnotitelů<br />
definované deskriptory a stupnice<br />
definované prostředí<br />
senz. laboratoř, minimalizace dalších vlivů<br />
vhodné statistické vyhodnocení<br />
Instrumentální (sekundární)<br />
rychlé<br />
objektivní, dobře opakovatelné<br />
nutná „kalibrace“<br />
korelace se senzorickým hodnocením (mocninový vztah)<br />
definice mezních hodnot přijatelnosti<br />
Fyzikální vlastnosti potravin 5-5 N322002 (4-4-12)<br />
Rozdělení instrumentálních metod<br />
základní<br />
stanovení dobře definovaných reologických veličin,<br />
(např. viskozita, modul pružnosti, relaxační čas ...)<br />
empirické<br />
stanovení mechanické veličiny (síla, rozměr, rychlost<br />
deformace) za definovaných podmínek<br />
imitativní<br />
měření mechanických veličin za podmínek imitujících<br />
namáhání vzorku při konzumaci, manipulaci a pod.<br />
3
Fyzikální vlastnosti potravin 5-6 N322002 (4-4-12)<br />
Základní metody<br />
stanovení dobře definovaných reologických veličin<br />
(viskozita, modul pružnosti relaxační čas)<br />
přesně definovatelné<br />
rozměry vzorku<br />
plocha a směr působení síly<br />
dobrá kalibrace<br />
špatná korelace se senzorickými metodami<br />
obtížné<br />
nehomogennost vzorku, příprava vzorku<br />
pomalé<br />
neúplná charakterizace textury<br />
Fyzikální vlastnosti potravin 5-7 N322002 (4-4-12)<br />
Empirické metody<br />
stanovení mechanické veličiny, mající podle<br />
zkušenosti vztah k textuře<br />
jednoduché, rychlé, vhodné pro rutinní kontrolu<br />
dobrá korelace se senzorickými metodami<br />
lze velký vzorek<br />
obvykle se měří jen jedna veličina<br />
vliv podmínek měření – uzanční metody<br />
příprava vzorku, vlastnosti sondy, rychlost<br />
obtížná kalibrace<br />
měřené veličiny nemají fyzikální ekvivalent<br />
na její hodnotě se podílí kombinace fyz.vl.<br />
neúplná charakterizace textury<br />
4
Fyzikální vlastnosti potravin 5-8 N322002 (4-4-12)<br />
Imitativní metody<br />
měření mechanických veličin za podmínek<br />
imitujících namáhání vzorku při konzumaci a<br />
manipulaci<br />
dobrá korelace se senzorickými metodami<br />
dobrá charakterizace textury<br />
měřené veličiny nemají fyzikální ekvivalent<br />
vliv podmínek měření – uzanční metody<br />
příprava vzorku,<br />
vlastnosti sondy<br />
způsob deformace<br />
rychlost)<br />
často malá velikost vzorku<br />
Fyzikální vlastnosti potravin 5-9 N322002 (4-4-12)<br />
Empirické a imitativní metody<br />
způsoby deformace<br />
stlačování<br />
vtlačování (penetrace)<br />
natahování<br />
ohýbání<br />
krájení<br />
extruze<br />
smýkání<br />
řízená veličina<br />
měřené veličiny<br />
síla při určité deformaci<br />
pozice sondy po určité<br />
době<br />
síla, deformace v lokálním<br />
maximu (mez pevnosti)<br />
rychlost růstu síly<br />
směrnice lineárních částí<br />
zatěžovací křivky<br />
práce = plocha pod křivkou<br />
poměr veličin<br />
síla – deformace = relativní změna rozměru vzorku<br />
pozice sondy – deformace = čas (. rychlost pohybu sondy)<br />
5
síla [kN]<br />
Fyzikální vlastnosti potravin 5-10 N322002 (4-4-12)<br />
Stlačování<br />
deformace před mezí pevnosti - tuhost, pružnost, elasticita<br />
deformace na mezi pevnosti - pevnost, křehkost<br />
deformace nad mezí pevnosti (→100%) - tvrdost v ústech...<br />
Fyzikální vlastnosti potravin 5-11 N322002 (4-4-12)<br />
Porovnání zatěžovacích křivek<br />
0,10<br />
0,08<br />
0,06<br />
0,04<br />
0,02<br />
0,00<br />
Parmazán Primátor Zlato Eidamská cihla 30%tvs<br />
není definován rozměr<br />
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90<br />
relativní deformace [%]<br />
6
Fyzikální vlastnosti potravin 3-12 N322002 (4-4-12)<br />
Texturní mapa<br />
posouzení vlivů<br />
napětí na mezi pevnosti smp(kPa)<br />
Vliv A. gely koncentrace v destilované hydrokoloidů vodě na texturu gelu karagenanu<br />
130<br />
120<br />
110<br />
100<br />
90<br />
80<br />
70<br />
60<br />
50<br />
40<br />
30<br />
20<br />
10<br />
křehkost houževnatost (tuhost)<br />
měkkost<br />
0<br />
30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80<br />
deformace (%)<br />
gumovitost<br />
neurčuje asbolutně jak<br />
je vzorek křehký atd.,<br />
ale jakým směrem<br />
sledovaný faktor<br />
texturu mění<br />
Fyzikální vlastnosti potravin 5-13 N322002 (4-4-12)<br />
Penetrometrické metody<br />
7
Fyzikální vlastnosti potravin 5-14 N322002 (4-4-12)<br />
Tvar sondy<br />
jehla – tvrdost<br />
kužel - viskoplastické látky –mez toku<br />
roztíratelnost pomazánek<br />
koule – imitace vtlačování palce<br />
válec – náhrada stlačování mezi deskami<br />
geometrie polonekonečného masívu<br />
F K1<br />
A<br />
K2<br />
P C<br />
složky působení<br />
stlačování<br />
střih<br />
tření (přilnavost, viskozita)<br />
napětí (Pa)<br />
2,0<br />
1,5<br />
1,0<br />
0,5<br />
Závislost napětí pod válcovou sondou<br />
na vzdálenosti od středu<br />
0,0<br />
-10 -5 0 5 10<br />
vzdálenost od středu sondy (mm)<br />
A – plocha sondy; P – obvod sondy; K 1 K 2 C - konstanty<br />
Fyzikální vlastnosti potravin 5-15 N322002 (4-4-12)<br />
Penetrace řízená silou (penetration tests)<br />
Síla často určena hmotností sondy- jednoduché<br />
Měří se hloubka průniku sondy (např. po 5 s)<br />
Tvrdost, tuhost (m/P)<br />
Viskoplastické látky<br />
Kužel – zdánlivá mez toku<br />
- roztíratelnost<br />
Normované metody pro tukové pomazánky<br />
Haighton IDF<br />
K m<br />
Y <br />
1,<br />
6<br />
P<br />
<br />
<br />
<br />
tan <br />
2 <br />
2 2<br />
m g<br />
Y<br />
<br />
P<br />
m – hmotnost sondy; P – penetrace (hloubka průniku sondy); a – úhel kužele; g – tíhové zrychlení; K konstanta<br />
8
Fyzikální vlastnosti potravin 5-16 N322002 (4-4-12)<br />
Vtlačování - penetrace řízená „rychlostí“<br />
(puncture tests)<br />
Sonda proniká definovanou rychlostí do zvolené hloubky<br />
Měří se síla v závislosti na čase = hloubce<br />
detekce meze pevnosti podle charakteru vzorku a sondy<br />
Fyzikální vlastnosti potravin 5-17 N322002 (4-4-12)<br />
Hodnocení viskoelastických vlastností<br />
způsob namáhání<br />
stlačování mezi deskami<br />
vtlačování válcové, nebo<br />
kulové sondy<br />
Deformace<br />
do meze pevnosti<br />
Creep test<br />
F/e max = tuhost<br />
e min/e max = podíl viskozity<br />
Napěťová relaxace<br />
F max = tuhost<br />
F min/F max = podíl elasticity<br />
9
Fyzikální vlastnosti potravin 5-18 N322002 (4-4-12)<br />
Protlačování, prorážení<br />
tenká vrstva, srovnatelný průměr otvoru a sondy<br />
smykové napětí<br />
na mezi pevnosti<br />
F<br />
s s <br />
d<br />
h<br />
d – průměr sondy<br />
h – tloušťka vrstvy<br />
Fyzikální vlastnosti potravin 5-19 N322002 (4-4-12)<br />
Natahování<br />
elasticita, pevnost v tahu<br />
tažnost (těsta)<br />
tažná viskozita<br />
10
Fyzikální vlastnosti potravin 5-20 N322002 (4-4-12)<br />
Testování obalů<br />
Pevnost obalů, svarů<br />
Snadnost otevírání<br />
Fyzikální vlastnosti potravin 5-21 N322002 (4-4-12)<br />
Ohýbání, lámání<br />
dvoubodové tříbodové<br />
hlasitost „křupnutí“<br />
11
Fyzikální vlastnosti potravin 5-22 N322002 (4-4-12)<br />
Krájení – struna, nůž<br />
Fyzikální vlastnosti potravin 5-23 N322002 (4-4-12)<br />
Krájení – imitace kousání<br />
12
Fyzikální vlastnosti potravin 5-24 N322002 (4-4-12)<br />
Extruze<br />
vytlačování protlačování<br />
(forward extrusion) (back extrusion)<br />
Měřená síla je mírou viskozity<br />
Viskózní kapaliny, pasty,<br />
měkké gely<br />
vliv rozměrů a rychlosti<br />
Fyzikální vlastnosti potravin 5-25 N322002 (4-4-12)<br />
Kramerova cela<br />
Hodnocení drobných potravin<br />
(cereálie, nakládaná zelenina, ovocné kompoty, maso ...)<br />
Kombinuje stlačení, smyk a extruzi<br />
13
Fyzikální vlastnosti potravin 5-26 N322002 (4-4-12)<br />
Měřící systém Ottawa<br />
Hodnocení drobných potravin<br />
(cereálie, nakládaná zelenina, ovocné kompoty apod.)<br />
Uplatňuje se především extruse,<br />
možné také jako stlačování<br />
Fyzikální vlastnosti potravin 5-27 N322002 (4-4-12)<br />
Texturní profilová analýza<br />
imitativní metoda<br />
textura při žvýkání<br />
opakované stlačování mezi deskami<br />
vtlačování sondy = modifikace pro polotuhé potr.<br />
program měření<br />
stlačení (def. nad 80 %)<br />
návrat desky<br />
prodleva<br />
2. stlačení<br />
návrat desky<br />
14
Fyzikální vlastnosti potravin 5-28 N322002 (4-4-12)<br />
TPA - Zatěžovací křivka<br />
Vyhodnocení TPA<br />
Závislost síly na čase<br />
při hodnocení sýra<br />
Eidamský blok (40 %tvs)<br />
texturní profilovou<br />
analýzou.<br />
Texturometr TA-XT2<br />
(Stable Micro systém, UK),<br />
válcový vzorek<br />
o výšce a průměru 15 mm,<br />
rychlost pohybu horní desky<br />
100 mm/min,<br />
max.deformace vzorku 85%,<br />
teplota 20°.<br />
Fyzikální vlastnosti potravin 5-29 N322002 (4-4-12)<br />
Force (N) 1 2 3<br />
2<br />
4 5 6<br />
Strain (% )<br />
F<br />
F<br />
3<br />
F<br />
1<br />
Time (sec)<br />
15
Fyzikální vlastnosti potravin 5-30 N322002 (4-4-12)<br />
Vyhodnocení TPA<br />
FK<br />
A 1<br />
FT<br />
Táhlovitost<br />
T1 T2<br />
A3<br />
A2<br />
KŘEHKOST - F K<br />
TVRDOST - F T<br />
SOUDRŽNOST - A 2/A 1<br />
PŘILNAVOST - plocha A 3<br />
ELASTICITA - T 2/T 1<br />
TÁHLOVITOST<br />
rozdíl v poloze sondy při nulové<br />
síle mezi oběma cykly<br />
Druhotné parametry:<br />
GUMOVITOST<br />
součin tvrdosti a soudržnosti<br />
(polotuhé vzorky)<br />
ŽVÝKATELNOST<br />
součin tvrdosti, soudržnosti a<br />
elasticity (u tuhých vzorků)<br />
Fyzikální vlastnosti potravin 5-31 N322002 (4-4-12)<br />
Vlivy na průběh měření TPA<br />
1,4<br />
1,2<br />
1,0<br />
0,8<br />
0,6<br />
0,4<br />
0,2<br />
0,0<br />
velikost vzorku a jeho tvar<br />
typ měřícího elementu<br />
C 40 C 60 P 3 P 6<br />
Tvrdost [ N ] Soudržnost [ - ] Přilnavost [ N.s ] Gumovitost [ N ]<br />
Srovnání charakteristických hodnot texturního profilu taveného sýra měřeného různými měřícími elementy při<br />
rychlosti 3mm/s. C40 a C60 – kužel s úhlem 40, resp 60°; P3 a P6 – válec oprůměru 3, resp. 6 mm.<br />
Přilnavost je uvedena v absolutní hodnotě<br />
16
Fyzikální vlastnosti potravin 5-32 N322002 (4-4-12)<br />
Vlivy na průběh měření TPA<br />
velikost deformace<br />
70 - 85 %, tak aby bylo dosaženo rozrušení struktury.<br />
rychlost pohybu měřícího elementu<br />
1,2<br />
1,0<br />
0,8<br />
0,6<br />
0,4<br />
0,2<br />
0,0<br />
v rozmezí 0,2 - 10 mm/s<br />
1 mm/s 3 mm/s 6 mm/s 9 mm/s<br />
Tvrdost [ N ] Soudržnost [ - ] Přilnavost [ N.s ] Gumovitost [ N ]<br />
Srovnání charakteristických hodnot texturního profilu taveného sýra měřeného měřícím elementem tvaru válce průměru<br />
6 mm (P6) při rychlosti 1, 3, 6 a 9mm/s. Přilnavost je uvedena v absolutní hodnotě<br />
Fyzikální vlastnosti potravin 5-33 N322002 (4-4-12)<br />
Výběr vhodného postupu<br />
podle povahy výrobku<br />
účel testu<br />
destruktivní nebo nedestruktivní<br />
způsob deformace<br />
přesnost<br />
velikost, počet vzorků, síly, rychlosti, rozměry sondy<br />
upřesnění podmínek<br />
velikost vzorku<br />
teplota<br />
počet opakování<br />
Rychlost deformace<br />
rychlost sběru dat<br />
příprava vzorku<br />
korelace se senzorickým hodnocením<br />
17
Fyzikální vlastnosti potravin 5-34 N322002 (4-4-12)<br />
Vlivy na přesnost<br />
Citlivost přístroje – potřebná síla<br />
přesně definované podmínky<br />
čistota a neporušenost sondy<br />
homogennost vzorku<br />
sběr dat<br />
teplota<br />
Fyzikální vlastnosti potravin 5-35 N322002 (4-4-12)<br />
Hodnocení těsta (funkční vlastnosti mouky)<br />
Brabender (BU) – normované metody<br />
(ISO, mezinárodní cereální asociace AACC, ICC)<br />
Farinograf<br />
torzní moment při hnětení těsta<br />
Mixograf<br />
torzní moment při míchání těsta<br />
Extensograf<br />
Síla při natahování těsta<br />
Alveograf<br />
Tlak při nafukování bubliny z těsta<br />
Amylograf (hodnocení škrobu, mouky)<br />
torzní moment při míchání během záhřevu a chlazení<br />
18
Fyzikální vlastnosti potravin 5-36 N322002 (4-4-12)<br />
Farinograf<br />
Uzanční imitativní hodnocení<br />
Hnětení lopatkami<br />
Přídavek vody k mouce<br />
konzistence těsta při jeho tvorbě z mouky a vody,<br />
při jeho vývinu a přehnětení<br />
Fyzikální vlastnosti potravin 5-37 N322002 (4-4-12)<br />
Farinogram<br />
Vaznost vody<br />
ml vody potřebné<br />
na viskozitu<br />
500 FU<br />
Doba vývinu těsta<br />
dosažení 500 FU<br />
(development time)<br />
Stabilita<br />
Doba nad 500 FU<br />
Stupeň změknutí<br />
pokles konzistence<br />
z maxima za<br />
definovanou dobu<br />
19
Fyzikální vlastnosti potravin 5-38 N322002 (4-4-12)<br />
Mixograf<br />
fixní poměr vody a mouky<br />
Hnětení planetovým<br />
míchadlem<br />
Úhel vývinu těsta (D)<br />
Úhel tolerance (T)<br />
Úhel změknutí (W)<br />
Doba vývinu těsta<br />
(Peak Time)<br />
Maximální viskozita těsta<br />
(Peak Height)<br />
Fyzikální vlastnosti potravin 5-39 N322002 (4-4-12)<br />
Extensograf<br />
uzančně připravené těsto<br />
mouka, voda, NaCl, farinograf, vytvarování, odležení<br />
Natahování - síla v závislosti na deformaci<br />
Tuhost a tažnost těsta<br />
20
Fyzikální vlastnosti potravin 5-40 N322002 (4-4-12)<br />
Extensogram<br />
Maximální odpor Rm<br />
Odpor při konstantní<br />
deformaci R50<br />
Tažnost - d<br />
Poměr R50/d<br />
Energie<br />
Fyzikální vlastnosti potravin 5-41 N322002 (4-4-12)<br />
Alveograf<br />
plátky těsta biaxiálně<br />
napínány nafukováním do tvaru<br />
bubliny<br />
Změna tlaku vzduchu uvnitř<br />
bubliny až do prasknutí –<br />
rozměr bubliny - funkce času<br />
Maximální přetlak P<br />
odpor těsta k deformaci<br />
(1,1*H)<br />
Tažnost těsta L<br />
Konfigurace alveografické<br />
křivky P/L<br />
poměr max.přetlaku a tažnosti<br />
těsta<br />
Deformační energie W<br />
21
Fyzikální vlastnosti potravin 5-42 N322002 (4-4-12)<br />
Visko-Amylograf<br />
Změny viskozity škrobu<br />
při záhřevu a chlazení<br />
(0,5 – 3 °C/min, 0-90°C, 90-50°C)<br />
míchání zabrání sedimentaci<br />
škrobová zrna (5 -100 mm) -<br />
hydratace, tání krystalické<br />
struktury, bobtnání, rozpuštění<br />
amylosy – škrobavý maz<br />
stabilita škrobových zrn<br />
zvýšení viskozity při ochlazení<br />
(až tvorba gelu)<br />
Mouka –<br />
zahrnuje působení a-amylasy<br />
Fyzikální vlastnosti potravin 5-43 N322002 (4-4-12)<br />
Viskogram<br />
22
Fyzikální vlastnosti potravin 5-44 N322002 (4-4-12)<br />
Metody založení na Roztékání<br />
Rychlé „vylití“ definovaného množství<br />
Měření nerovnoměrné plochy planimetrem (výšky<br />
vrstvy)<br />
Kvalita vajec<br />
Poloměru<br />
jablečný protlak apod.<br />
Délky<br />
Bostwick – rajský protlak, kečupy<br />
– pro newtoské kap. 1,41<br />
q – objem / šířka<br />
n – kinematiská viskozita<br />
t – doba měření<br />
Fyzikální vlastnosti potravin 5-45 N322002 (4-4-12)<br />
23
Change language