Úvod
Máslo je vícefázová emulze složená z tukových kuliček, krystalického tuku a vodné fáze rozptýlené v kontinuální olejové fázi. Vedle chuti jsou nejdůležitějšími vlastnostmi másla z hlediska vnímání zákazníkem textura, vzhled a roztíratelnost. Tvrdost a roztíratelnost jsou ve vzájemném nepřímém vztahu a jsou to také dvě nejčastěji měřené vlastnosti másla (Wright 2001). Je známo, že obě vlastnosti jsou silně závislé na teplotě, ale ovlivňuje je také rychlost chlazení po stloukání a regionální nebo sezónní rozdíly způsobené stravou krav (Prentice 1972).
Reologie může být užitečným nástrojem při charakterizaci a optimalizaci texturních vlastností másla. Modul pružnostiKomplexní modul pružnosti (pružná složka), modul skladování nebo G' je "reálná" část vzorků celkového komplexního modulu pružnosti. Tato pružná složka udává pevnou nebo fázovou odezvu měřeného vzorku. Modul pružnosti ve smyku souvisí s tuhostí výrobku, kterou lze měřit v závislosti na teplotě pomocí oscilačního testování, a Mez kluzuMez kluzu je definována jako napětí, pod nímž nedochází k toku; v klidu se chová doslova jako slabá pevná látka a při poddajnosti jako kapalina.mez kluzu představuje napětí, které musí být překonáno, aby se máslo plasticky deformovalo, tj. roztíralo. Moderní reometry, jako je rotační reometr Kinexus, mají také pokročilé axiální funkce, které mohou být užitečné pro zkoumání dalších vlastností másla, jako je tvrdost (stlačitelnost) a TackinessLepivost popisuje interakci mezi dvěma vrstvami stejných (autokoheze) nebo různých (koheze) materiálů z hlediska povrchové lepivosti.lepivost (TackinessLepivost popisuje interakci mezi dvěma vrstvami stejných (autokoheze) nebo různých (koheze) materiálů z hlediska povrchové lepivosti.lepivost).
Tato aplikační poznámka ukazuje, jak lze reologii využít k porovnání vlastností tání a roztíratelnosti dvou komerčních výrobků - normálního másla a roztíratelného másla. Normální máslo bylo vyrobeno pouze z mléčného tuku, zatímco pomazánkové máslo obsahovalo určité procento rostlinného oleje, aby se snížila teplota tání a tuhost materiálu po vyjmutí z chladničky.
Experimentální
- Oba vzorky másla byly hodnoceny v teplotním rozmezí 4 °C až 35 °C pomocí oscilačního testování s amplitudou small a axiálního testování.
- Měření byla prováděna pomocí reometru Kinexus s Peltierovou deskovou kazetou a měřicím systémem zdrsněné desky a s využitím předkonfigurovaných sekvencí v softwaru rSpace.
- Byla použita standardní sekvence zatěžování, aby bylo zajištěno, že vzorky byly podrobeny konzistentní tepelné historii a protokolu zatěžování.
- Jednou frekvencí řízený test teplotní rampy mezi 4 °C a 35 °C rychlostí 2 °C/min byl proveden za použití deformace v rámci lineární viskoelastické oblasti (LVR).
- Na 1 mm čerstvého vzorku byl při 4 °C proveden cyklus axiální komprese a dekomprese a změřena normálová silová odezva pro stanovení tvrdosti a lepivosti.
Zjištění a diskuse
Oscilační testování
Small amplitudová oscilační zkouška je nedestruktivní zkouška, a proto může ukázat změny, ke kterým dochází ve složité mikrostruktuře s časem nebo teplotou, aniž by došlo k jejímu porušení. Běžně měřenými parametry jsou G', Modul pružnostiKomplexní modul pružnosti (pružná složka), modul skladování nebo G' je "reálná" část vzorků celkového komplexního modulu pružnosti. Tato pružná složka udává pevnou nebo fázovou odezvu měřeného vzorku. modul pružnosti (skladovací), a G", viskózní (ztrátový) modul. Odpovídají tuhosti pevné a kapalné složky vzorku, přičemž celková tuhost je dána komplexním modulem G* = √(G'2 + G "2).
Fázový úhel (δ) je mírou fázového rozdílu mezi aplikovanou deformací a naměřeným napětím a lze jej použít ke kvantifikaci struktury z hlediska jejích viskoelastických vlastností. Materiál podobný kapalině bude mít fázový úhel větší než 45° (90° = zcela kapalný) a materiál podobný pevné látce bude mít fázový úhel menší než 45° (0° = zcela pevný).
Obrázek 1 ukazuje výsledky pro jednofrekvenční oscilační teplotní rampu provedenou na dvou vzorcích másla. Při teplotě 4 °C je normální máslo z hlediska G' o řád tužší než pomazánkové máslo. To je první náznak toho, proč lze pomazánkové máslo používat přímo z lednice, protože nižší hodnoty G' by měly odpovídat nižšímu napětí kluzu. Fázové úhly jsou v obou případech velmi nízké (méně než 10°), což naznačuje, že vzorky jsou při skladování v chladničce velmi pevné, přičemž pomazánkové máslo je o něco pružnější.
Se zvyšující se teplotou klesají hodnoty modulu pružnosti, což svědčí o měknutí struktury, které souvisí především s tavením krystalického mléčného tuku. Tento pokles je nejvýraznější u normálního másla, kde G' klesá přibližně o 10 MPa mezi 4 °C a 20 °C ve srovnání s 0,5 MPa u pomazánkového másla. Tento přechod tání také odpovídá vrcholu fázového úhlu, který je nejvýraznější u vzorku normálního másla a vyskytuje se při mírně vyšší teplotě ve srovnání s roztíratelnou variantou.
Axiální testování
Druhou zkouškou provedenou na vzorcích másla byla axiální tlaková a dekompresní zkouška, jak je znázorněno na obrázku 2. Při této zkoušce byl vzorek stlačen mezi dvěma deskami a poté byly desky od sebe odděleny, přičemž byla průběžně zaznamenávána normálová silová odezva. Fáze stlačení odpovídá poddajnosti a deformaci vzorku a měla by souviset s tvrdostí másla a snadností roztírání. Fáze dekomprese odpovídá lepivosti nebo lepivosti a měla by ukazovat tendenci másla přilnout k noži během roztírání.
Na obrázku 3 jsou znázorněny profily normálových sil pro oba vzorky másla v závislosti na axiální deformaci. Ke stlačení normálního másla o 1 mm bylo zapotřebí síly 30 N, zatímco na roztíratelné máslo bylo zapotřebí síly pouze 6 N. To naznačuje, že pomazánkové máslo se podvoluje a deformuje mnohem snadněji (je méně tvrdé) než normální máslo, jak by se dalo očekávat. Při dekompresi vytvořilo normální máslo maximální tahovou sílu -10 N, přičemž u pomazánkového másla nebyl pozorován žádný ostrý vrchol. To naznačuje, že normální máslo by mělo při roztírání větší tendenci přilnout k noži.
Závěry
Reometr lze použít k řadě různých měření pro charakterizaci a porovnání různých másel z hlediska jejich mikrostruktury, textury a snadnosti roztírání. Patří mezi ně jednofrekvenční oscilační testy pro zkoumání změn tuhosti a viskoelasticity v závislosti na teplotě a axiální testy pro hodnocení tvrdosti a lepivosti během používání.