Pendahuluan
Mentega adalah emulsi multifase yang terdiri dari gumpalan lemak, lemak kristal, dan fase air yang terdispersi dalam fase minyak yang kontinu. Selain rasa, sifat mentega yang paling penting dalam hal persepsi pelanggan adalah tekstur, penampilan, dan daya oles. Kekerasan dan daya oles saling berbanding terbalik satu sama lain dan juga merupakan dua sifat mentega yang paling sering diukur (Wright 2001). Keduanya diketahui sangat bergantung pada suhu, tetapi juga akan dipengaruhi oleh laju pendinginan setelah pengadukan, dan variasi regional atau musiman yang disebabkan oleh makanan sapi (Prentice 1972).
Reologi dapat menjadi alat yang berguna dalam mengkarakterisasi dan mengoptimalkan sifat tekstur mentega. Modulus geser berkaitan dengan kekakuan produk, yang dapat diukur sebagai fungsi suhu menggunakan pengujian osilasi, dan tegangan luluh mewakili tegangan yang harus diatasi agar mentega dapat berubah bentuk secara plastis, yaitu menyebar. Rheometer modern seperti rheometer rotasi Kinexus juga memiliki kemampuan aksial yang canggih yang dapat berguna untuk menyelidiki karakteristik lain dari mentega seperti kekerasan (kompresibilitas) dan kelengketan (kelengketan).
Catatan aplikasi ini menunjukkan bagaimana reologi dapat digunakan untuk membandingkan karakteristik pelelehan dan karakteristik penyebaran dua produk komersial - mentega normal dan mentega yang dapat dioleskan. Mentega normal dibuat dari lemak susu saja, sedangkan mentega oles mengandung persentase minyak nabati untuk mengurangi Suhu Leleh dan EntalpiEntalpi fusi suatu zat, juga dikenal sebagai panas laten, adalah ukuran masukan energi, biasanya panas, yang diperlukan untuk mengubah suatu zat dari padat menjadi cair. Titik leleh suatu zat adalah suhu saat zat tersebut berubah wujud dari padat (kristal) menjadi cair (lelehan isotropik). suhu leleh dan kekakuan bahan saat dikeluarkan dari lemari es.
Eksperimental
- Kedua sampel mentega dievaluasi pada rentang suhu 4°C hingga 35°C menggunakan small pengujian osilasi amplitudo dan pengujian aksial.
- Pengukuran dilakukan dengan menggunakan rheometer Kinexus dengan kartrid pelat Peltier dan sistem pengukuran pelat kasar dan menggunakan urutan yang telah dikonfigurasi sebelumnya dalam perangkat lunak rSpace.
- Urutan pemuatan standar digunakan untuk memastikan bahwa sampel tunduk pada riwayat termal dan protokol pemuatan yang konsisten.
- Uji kenaikan suhu yang dikontrol SaringRegangan menggambarkan deformasi material, yang dibebani secara mekanis oleh gaya atau tekanan eksternal. Senyawa karet menunjukkan sifat mulur, jika beban statis diterapkan.regangan frekuensi tunggal dilakukan antara 4°C dan 35°C dengan kecepatan 2°C/menit menggunakan SaringRegangan menggambarkan deformasi material, yang dibebani secara mekanis oleh gaya atau tekanan eksternal. Senyawa karet menunjukkan sifat mulur, jika beban statis diterapkan.regangan dalam Linear Viscoelastic Region (LVR).
- Siklus kompresi-dekompresi aksial dilakukan pada suhu 4°C pada 1 mm sampel segar dan respons gaya normal diukur untuk menentukan kekerasan dan kelengketan.
Temuan dan Diskusi
Pengujian Osilasi
Small pengujian osilasi amplitudo adalah pengujian non-destruktif dan oleh karena itu dapat menunjukkan perubahan yang terjadi pada struktur mikro yang kompleks dengan waktu atau suhu tanpa merusaknya. Parameter yang biasanya diukur adalah G', modulus elastis (penyimpanan), dan G", modulus viskos (kehilangan). Ini sesuai dengan kekakuan dari komponen seperti padat dan komponen seperti cairan dari sampel, dengan kekakuan total yang diberikan oleh Modulus KompleksModulus kompleks terdiri dari dua komponen, yaitu modulus penyimpanan dan modulus kehilangan. Modulus penyimpanan (atau modulus Young) menggambarkan kekakuan dan modulus kehilangan menggambarkan perilaku redaman (atau viskoelastik) dari sampel yang sesuai dengan menggunakan metode Analisis Mekanik Dinamis (Dynamic Mechanical Analysis/DMA). modulus kompleks, G* = √(G'2 + G "2).
Sudut fase (δ) adalah ukuran perbedaan fase antara SaringRegangan menggambarkan deformasi material, yang dibebani secara mekanis oleh gaya atau tekanan eksternal. Senyawa karet menunjukkan sifat mulur, jika beban statis diterapkan.regangan yang diterapkan dan tegangan yang diukur dan dapat digunakan untuk mengukur struktur dalam hal karakteristik viskoelastiknya. Bahan seperti cairan akan memiliki sudut fase lebih besar dari 45° (90° = sepenuhnya cair) dan bahan seperti padat akan kurang dari 45° (0° = sepenuhnya padat).
Gambar 1 menunjukkan hasil untuk ramp suhu osilasi frekuensi tunggal yang dilakukan pada dua sampel mentega. Pada suhu 4°C, mentega normal lebih kaku daripada mentega yang dapat dioleskan dalam hal G'. Hal ini memberikan indikasi pertama mengapa mentega olesan dapat digunakan langsung dari lemari es, karena nilai G' yang lebih rendah diharapkan sesuai dengan tegangan leleh yang lebih rendah. Sudut fase keduanya sangat rendah (kurang dari 10°) yang mengindikasikan bahwa sampel sangat padat saat disimpan di lemari es dengan mentega oles sedikit lebih elastis.
Saat suhu dinaikkan, nilai modulus menurun, yang menunjukkan pelunakan struktur yang terutama terkait dengan melelehnya lemak susu kristal. Penurunan ini paling signifikan untuk mentega normal dengan G' turun sekitar 10 MPa antara 4°C dan 20°C dibandingkan dengan 0,5 MPa untuk mentega olesan. Transisi pelelehan ini juga sesuai dengan puncak pada sudut fase yang paling menonjol untuk sampel mentega normal dan terjadi pada suhu yang sedikit lebih tinggi dibandingkan dengan varian yang dapat dioleskan.
Pengujian Aksial
Pengujian kedua yang dilakukan pada sampel mentega adalah uji kompresi-dekompresi aksial, seperti yang diilustrasikan pada Gambar 2. Pengujian ini melibatkan pemampatan sampel di antara dua pelat dan kemudian memisahkan pelat sambil terus merekam respons gaya normal. Tahap kompresi berhubungan dengan hasil dan deformasi sampel dan harus dikaitkan dengan kekerasan mentega dan kemudahan penyebaran. Tahap dekompresi berhubungan dengan kelengketan atau kelengketan dan harus menunjukkan kecenderungan mentega untuk melekat pada pisau selama penyebaran.
Gambar 3 menunjukkan profil gaya normal untuk dua sampel mentega dalam menanggapi deformasi aksial. Untuk memampatkan mentega normal sebesar 1 mm dibutuhkan gaya 30 N, sedangkan mentega yang dapat dioleskan hanya membutuhkan gaya 6 N. Hal ini menunjukkan bahwa mentega olesan menghasilkan dan berubah bentuk dengan lebih mudah (tidak terlalu keras) daripada mentega normal seperti yang diharapkan. Pada dekompresi, mentega normal menghasilkan gaya tarik puncak sebesar -10 N, tanpa ada puncak tajam yang teramati pada mentega olesan. Hal ini menunjukkan bahwa mentega normal akan memiliki kecenderungan yang lebih besar untuk menempel pada pisau selama pengolesan.
Kesimpulan
Rheometer dapat digunakan untuk melakukan berbagai pengukuran yang berbeda untuk mengkarakterisasi dan membandingkan mentega yang berbeda dalam hal mikrostruktur, tekstur, dan kemudahan penyebarannya. Ini termasuk uji osilasi frekuensi tunggal untuk menyelidiki perubahan kekakuan dan viskoelastisitas dengan suhu dan uji aksial untuk mengevaluasi kekerasan dan kelengketan selama penggunaan.