Introduktion
Smør er en flerfaseemulsion, der består af fedtkugler, krystallinsk fedt og en vandig fase, der er spredt i en kontinuerlig oliefase. Sammen med smag er de vigtigste egenskaber ved smør, når det gælder kundernes opfattelse, tekstur, udseende og smørbarhed. Hårdhed og smørbarhed er omvendt relateret til hinanden og er også de to mest almindeligt målte egenskaber ved smør (Wright 2001). Begge er kendt for at være stærkt afhængige af temperaturen, men vil også blive påvirket af afkølingshastigheden efter kærning og regionale eller sæsonmæssige variationer forårsaget af koens kost (Prentice 1972).
Reologi kan være et nyttigt værktøj til at karakterisere og optimere smørrets teksturelle egenskaber. Forskydningsmodulet er relateret til produktets stivhed, som kan måles som en funktion af temperaturen ved hjælp af oscillerende test, og flydespændingen repræsenterer den spænding, der skal overvindes, for at smørret kan deformeres plastisk, dvs. sprede sig. Moderne reometre som Kinexus' rotationsreometer har også avancerede aksiale funktioner, som kan være nyttige til at undersøge andre egenskaber ved smør som f.eks. hårdhed (kompressionsevne) og KlæbrighedKlæbrighed beskriver samspillet mellem to lag af identiske (autohæsion) eller forskellige (kohæsion) materialer i form af overfladeklæbrighed.klæbrighed (stickiness).
Denne applikationsnote viser, hvordan reologi kan bruges til at sammenligne smelteegenskaber og smøreegenskaber for to kommercielle produkter - et normalt smør og et smørbart smør. Det normale smør var udelukkende fremstillet af mælkefedt, mens det smørbare smør indeholdt en procentdel vegetabilsk olie for at reducere smeltetemperaturen og materialets stivhed, når det blev taget ud af køleskabet.
Eksperimentel
- De to smørprøver blev evalueret over temperaturområdet 4 °C til 35 °C ved hjælp af small amplitudeoscillationstest og aksialtest.
- Målingerne blev foretaget med et Kinexus-reometer med en Peltier-pladepatron og et målesystem med ru plade og ved hjælp af forudkonfigurerede sekvenser i rSpace-softwaren.
- Der blev brugt en standardbelastningssekvens for at sikre, at prøverne blev udsat for en ensartet termisk historie og belastningsprotokol.
- En enkelt frekvensstamme-kontrolleret temperaturrampetest blev udført mellem 4 °C og 35 °C med en hastighed på 2 °C/min ved hjælp af en StammeForvrængning beskriver en deformation af et materiale, som belastes mekanisk af en ydre kraft eller spænding. Gummiblandinger har krybeegenskaber, hvis de udsættes for en statisk belastning.stamme inden for den lineære viskoelastiske region (LVR).
- En aksial kompressions-dekompressionscyklus blev udført ved 4 °C på 1 mm af en frisk prøve, og den normale kraftrespons blev målt for at bestemme hårdhed og klæbeevne.
Resultater og diskussion
Oscillatorisk testning
Small amplitudeoscillatorisk test er en ikke-destruktiv test og kan derfor vise ændringer, der sker i en kompleks mikrostruktur med tiden eller temperaturen uden at nedbryde den. De parametre, der almindeligvis måles, er G', det elastiske modul (lagring), og G", det viskøse modul (tab). De svarer til stivheden af henholdsvis de faststoflignende og de væskelignende komponenter i prøven, hvor den samlede stivhed er givet ved det komplekse modul, G* = √(G'2 + G"2).
Fasevinklen (δ) er et mål for faseforskellen mellem den påførte StammeForvrængning beskriver en deformation af et materiale, som belastes mekanisk af en ydre kraft eller spænding. Gummiblandinger har krybeegenskaber, hvis de udsættes for en statisk belastning.belastning og den målte spænding og kan bruges til at kvantificere strukturen med hensyn til dens viskoelastiske egenskaber. Et væskelignende materiale vil have en fasevinkel, der er større end 45° (90° = helt flydende), og et faststoflignende materiale vil være mindre end 45° (0° = helt fast).
Figur 1 viser resultaterne af den oscillerende temperaturrampe med én frekvens, der blev udført på de to smørprøver. Ved 4 °C er det normale smør en størrelsesorden stivere end det smørbare smør med hensyn til G'. Dette giver den første indikation af, hvorfor det smørbare smør kan bruges direkte fra køleskabet, da lavere værdier af G' forventes at svare til en lavere FlydespændingFlydespænding defineres som den spænding, hvorunder der ikke sker nogen flydning; opfører sig bogstaveligt talt som et svagt fast stof i hvile og en væske, når det giver efter.flydespænding. Fasevinklerne er begge meget lave (mindre end 10°), hvilket indikerer, at prøverne er meget faste, når de opbevares i køleskabet, og at det smørbare smør er en smule mere elastisk.
Når temperaturen øges, falder modulværdierne, hvilket indikerer en blødgøring af strukturen, som primært er forbundet med Smeltetemperaturer og entalpierEt stofs fusionsenthalpi, også kendt som latent varme, er et mål for den energitilførsel, typisk varme, der er nødvendig for at omdanne et stof fra fast til flydende tilstand. Et stofs smeltepunkt er den temperatur, hvor det skifter tilstand fra fast (krystallinsk) til flydende (isotropisk smelte).smeltning af det krystallinske mælkefedt. Dette fald er mest markant for det normale smør, hvor G' falder med cirka 10 MPa mellem 4 °C og 20 °C sammenlignet med 0,5 MPa for det smørbare smør. Denne smelteovergang svarer også til en top i fasevinklen, som er mest fremtrædende for den normale smørprøve og forekommer ved en lidt højere temperatur sammenlignet med den smørbare variant.
Aksial testning
Den anden test, der blev udført på smørprøverne, var en aksial kompressions-dekompressionstest, som illustreret i figur 2. Det indebar, at prøven blev klemt mellem de to plader og derefter skilt ad, mens den normale kraftrespons løbende blev registreret. Kompressionsfasen svarer til eftergivelse og deformation af prøven og bør relateres til smørrets hårdhed og smørevenlighed. Dekompressionsfasen svarer til KlæbrighedKlæbrighed beskriver samspillet mellem to lag af identiske (autohæsion) eller forskellige (kohæsion) materialer i form af overfladeklæbrighed.klæbrighed eller KlæbrighedKlæbrighed beskriver samspillet mellem to lag af identiske (autohæsion) eller forskellige (kohæsion) materialer i form af overfladeklæbrighed.klæbrighed og skulle indikere tendensen til, at smørret klæber til kniven under smøringen.
Figur 3 viser de normale kraftprofiler for de to smørprøver som reaktion på den aksiale deformation. Det krævede en kraft på 30 N at komprimere det normale smør med 1 mm, mens det smørbare smør kun krævede en kraft på 6 N. Dette indikerer, at det smørbare smør giver efter og deformeres meget lettere (det er mindre hårdt) end det normale smør, som man kunne forvente. Ved dekompression genererede det normale smør en maksimal trækkraft på -10 N, mens der ikke blev observeret nogen skarp top for det smørbare smør. Dette indikerer, at det normale smør ville have en større tendens til at klæbe til kniven under smøringen.
Konklusioner
Et rheometer kan bruges til at udføre en række forskellige målinger til karakterisering og sammenligning af forskellige smørtyper med hensyn til deres mikrostruktur, tekstur og smørevenlighed. De omfatter oscillerende test med en enkelt frekvens til at undersøge ændringer i stivhed og viskoelasticitet med temperaturen og aksiale test til at evaluere hårdhed og KlæbrighedKlæbrighed beskriver samspillet mellem to lag af identiske (autohæsion) eller forskellige (kohæsion) materialer i form af overfladeklæbrighed.klæbrighed under brug.