Johdanto
Olipa mieltymyksesi sitten majoneesi, ketsuppi tai hampurilaiskastike, hyvän hampurilaisen ja ranskalaisten seurana ei pitäisi olla kastike. Kastikkeen maku on kuluttajalle tärkeä, mutta alitajuisesti kuluttaja odottaa paljon myös sen "koostumukselta" sekä pullossa että lautasella. Jotta kastiketta voidaan annostella ranskalaisiin hallitusti, se yleensä puristetaan astioista tai lyödään lasipullosta. Jos dippaaminen on haluttu kulutustapa, kastikkeen pitäisi pysyä paikallaan valumatta kaiken muun päälle lautasella.
Jotkin pulloissa esitetyt kastikkeet eivät vaadi voimaa tai painetta, vaan ne kaadetaan. Usein tämä koskee salaattikastiketta, joka kaadetaan hampurilaisen ja ranskalaisten kanssa tarjottavan, usein unohdetun lisukkeen päälle!
Miten määrittää virtauksen aikaansaamiseksi tarvittava paine; myötöjännitysanalyysi
Myötöraja edustaa jännitystä, joka tarvitaan materiaalin virtauksen käynnistämiseksi. Yksi menetelmä myötöjännityksen määrittämiseksi on soveltaa näytteeseen "kiertopuristusta" lisäämällä leikkausjännitystä asteittain tietyn ajan kuluessa. Ennen kuin näyte virtaa, näytteen rakenne venyy ja vastustaa virtausta, jolloin leikkausviskositeetti kasvaa leikkausjännityksen kasvaessa. Murtumispisteessä, joka on kiinteän ja nestemäisen materiaalin välinen siirtymäpiste, rakenne hajoaa ja kastike alkaa virrata. Tämä merkitsee leikkausviskositeetin merkittävää pienenemistä.
Taulukossa 1 esitetään yhteenveto majoneesille, ketsupille, hampurilaiskastikkeelle ja salaatinkastikkeelle suoritetun myötörajaanalyysin olosuhteista.
Pyörimisliikkeen mittaus
Ylempi levy pyörii määritellyllä leikkausjännityksellä σ [Pa]. Määritetään tähän pyörimiseen tarvittava leikkausnopeus γ- [s-1]. Tulos: Lasketaan leikkausviskositeetti ŋ [Pa-s] (eli virtausvastus)
Taulukko 1: Mittausolosuhteet - myötöjännitysanalyysi
| Hampurilaiskastike, majoneesi, ketsuppi | Salaattikastike | |
| Geometria | Levy, halkaisija: 40 mm, hammastettu | Lautaslevy, halkaisija: 60 mm, sileä |
| Mittausväli | 3 mm | 500 μm |
| Lämpötila | 25°C | 25°C |
| Myötöraja | 0 - max. 200 Pa | 0 - max. 200 Pa |
Kuvassa 1 esitetään myötöjännitysmittausten tulokset. rSpace -ohjelmisto analysoi myötöjännitystulokset automaattisesti mittauksen lopussa (kuva 1).
Ketsuppi vaatii suurimman jännityksen ennen kuin se alkaa virrata (21,8 Pa; ks. taulukko kuvassa 1), eli sitä on vaikein pumpata (samanlaisten pullojen osalta). Ennen virtausta saavutettu leikkausviskositeetti on tämän näytteen kohdalla suurin, lähes 800 Pa-s, kun majoneesilla se on vain 400 Pa-s! Tämä tarkoittaa, että muihin kastikkeisiin verrattuna se kestää eniten rasitusta ennen virtausta. Lisäksi ketsupin viskositeetin jyrkkä lasku selittyy yhtenäisellä mikrorakenteella, joka hajoaa samanaikaisesti, kun kohdistetut jännitykset ovat riittävän suuria.
Majoneesin käyrän huippu on leveämpi ja sen lasku huipun jälkeen on asteittaisempaa, mikä viittaa epäsäännöllisyyksiin emulsiorakenteessa. Mahdollisesti öljypisaroiden hajonta kananmunaa, sinappia ja vettä sisältävässä faasissa ei ole tasaista.
Verrattuna muihin kastikkeisiin salaattikastikkeessa on huomattavasti pienempi saantojännitys (ks. kuva 1 alhaalla, käyrät esitetty logaritmisessa skaalauksessa). Vain 1 Pa-s:n leikkausjännitys riittää käynnistämään virtauksen. Öljystä ja etikasta valmistetussa salaattikastikkeessa ei kuitenkaan yleensä esiinny myötöjännitystä, vaan se käyttäytyy reologisesti kuin newtonilainen neste: Leikkausviskositeetti on riippumaton leikkausnopeudesta. Mittaamassamme salaattikastikkeessa esiintyvä heikko mutta olemassa oleva MyötöjännitysMyötöjännitys määritellään jännitykseksi, jonka alapuolella ei tapahdu virtausta; se käyttäytyy kirjaimellisesti kuin heikko kiinteä aine levossa ja neste, kun se myötää.myötöjännitys johtuu lisäaineesta, ksantaanikumista. Tämä polysakkaridi on sakeuttamisaine, joka antaa salaattikastikkeelle small myötörajan.
Myötörajan ja viskositeetin käyrä
Viskositeettikäyrää voidaan käyttää myös myötörajan olemassaolon indikaattorina. Äärettömästi kasvava viskositeetti pienillä leikkausnopeuksilla osoittaa, että materiaali ei virtaa levossa, ellei siihen kohdistu riittävästi jännitystä myötöjännityksen/pisteen ylittämiseksi.
Taulukossa 2 ja kuvassa 2 esitetään kaikkien näytteiden mittausolosuhteet ja viskositeettikäyrät. Kaikki kastikkeet ovat luonteeltaan leikkausohuita. Pienillä leikkausnopeuksilla majoneesilla, ketsupilla ja hampurilaiskastikkeella on samanlainen viskositeetti.
Ne eroavat hieman toisistaan leikkausohennuskäyttäytymisensä suhteen: Ketsupin leikkausviskositeetti (vihreä käyrä) pienenee nopeammin kuin muiden kastikkeiden leikkausnopeuden kasvaessa. Tämä johtuu todennäköisesti yhtenäisestä rakenteesta. Lisäksi salaattikastikkeen viskositeetti on noin vuosikymmenen alhaisempi kuin kaikkien muiden kastikkeiden koko mitatulla leikkausnopeusalueella. Tämä ominaisuus näkyy myös kastikkeiden suutuntumassa. Majoneesi maistuu kermaisemmalta ja konsistenteisemmalta kuin öljystä ja etikasta valmistettu kastike. Helpommin virtaava kastike peittää ruoat tai salaatit tasaisemmin, kun taas viskoosimpi ja sitkeämpi kastike voidaan levittää tai käyttää dippikastikkeena.
Taulukko 2: Mittausolosuhteet - viskositeettikäyrät
| Hampurilaiskastike, majoneesi, ketsuppi | Salaattikastike | |
| Geometria | Levy, halkaisija: 40 mm, hammastettu | Lautaslevy, halkaisija: 60 mm, sileä |
| Mittausväli | 1 mm | 500 μm |
| Lämpötila | 25°C | 25°C |
| Leikkausnopeudet | 0.1-100 s-1 | 0.1-100 s-1 |
Päätelmä
Kastikkeiden reologinen karakterisointi ei liity ainoastaan niiden virtauskäyttäytymiseen, vaan myös tuntemukseen, jonka ne jättävät suuhun. Se antaa määrällisen vastauksen kuluttajan tunteisiin ja toiveisiin: Kuinka kovaa minun pitäisi puristaa tai lyödä pulloa saadakseni aikaan virtauksen? Kuinka kermaista majoneesini on? Lisäksi ohjelmistoon integroitu automaattinen analyysi helpottaa vertailua ja nopeuttaa arviointia.