はじめに
味覚は、消費者がケチャップや同様のソースを使用する際に重要視するいくつかの要素のひとつに過ぎない。ピリッとした味付けや甘い味付けだけでなく、私たちは製品のレオロジー的特性も見ている。ペットボトルを強く絞らないと（あるいはガラス瓶を叩かないと）流動しないのか？それとも逆に、ボトルに圧力をかけ始める前からソースが流れ出し、皿の上が真っ赤に汚れてしまうのだろうか？圧力をかけた後、ボトルネックはきれいなままですか？ソースはお皿の好きなところに正確にとどまり、あちこちに広がることはないのでしょうか？食欲をそそらない相分離はないか？
これらの疑問はすべて、レオロジー分析によって答えることができる。ここでは、ボトルから皿までのケチャップの流動過程を説明したい。
流れはせん断速度に依存する
市販のケチャップで測定したせん断粘度曲線の例を図1に示す。ケチャップはせん断減粘挙動を示し、せん断速度の増加とともにせん断粘度が低下することを意味します。せん断速度が速いほど、流動抵抗は小さくなる。
プロセスのせん断速度を計算するには？
ケチャップボトルの場合は、全体のサイズと容積流量による：
ネック半径3mm、体積流量5ml/sとすると、ケチャップのせん断速度は236s-1に達する。このせん断速度では、せん断粘度は400mPa・sに達する（図1参照）。この値が低いほど、ケチャップがボトルから押し出されるときの抵抗が小さくなる。ネックサイズの大きいボトルを使用すれば、プロセス中のせん断速度が小さくなり、その結果、流れに対する抵抗も小さくなる。
ケチャップが流動するためには外部応力が必要で、降伏応力も必要
せん断速度がゼロに近づくにつれて粘度が増加する（図1）ことは、ケチャップが静止状態では流動しないことを意味する。これは降伏応力によって定量化できる。降伏応力とは、流動を誘発するのに必要な応力のことである。これを測定する方法は、図2に示すように、材料にせん断応力ランプをつけることである。低いせん断応力では、結果として得られる瞬間粘度の曲線は、試料の構造が伸びるにつれて増加します。15Paで検出される曲線の最大値は降伏応力に関連しています。ケチャップにこれ以上の応力が加わると、構造が破壊され、その結果、流動性が生じます。降伏応力の詳細については、アプリケーションノート250を参照してください。
皿の上で流れは続いているか？
ケチャップのもう一つの重要な特性は、流した後の構造の回復である。速い復元は、皿にソースが不用意に広がるのを避けるための条件である。チキソトロピー試験は、流動処理後に構造が再構築されるのに必要な時間を定量化する。図3に示すように、3段階のせん断試験で測定することができる：
- 第1段階（静止状態）：低せん断速度（0.1 s-1）で、せん断粘度が安定するまで測定する。
- 第2段階（せん断下）：より高いせん断速度を加えて、試料の構造破壊を誘発する。例えば、層流下の懸濁液では、微粒子が層状に配列する。これにより、せん断粘度が低下する。
- 第3段階（回収）：第1段階と同じせん断速度を適用する。ここで、せん断粘度が第1段階で観察されたレベルに戻るのに必要な時間を測定する。
このようなケチャップのチキソトロピー試験（図4）も実際に行われた。第3段階の開始時のせん断粘度挙動は、製品が第2段階で加えられたせん断力から回復するかどうか、またその速さを示している。我々の場合、せん断粘度の速い増加は、構造の速い再構築を示す。しかし、せん断粘度が非常に速くプラトーに達したとしても、元のせん断粘度とは差があり、これは構造が完全に回復していないことを意味する。
結論
フライドポテトの調味ソースとしてのケチャップの適性は、実際、些細なことではなく、様々なレオロジー特性と関連している。降伏応力、チキソトロピー、せん断粘度、せん断速度はすべて、ボトルから注ぐ際の製品の挙動や、液体-固体相転移（ネックを通過するのに不可欠）から固体-固体相転移（皿の上で構造を維持するのに必要）への挙動を特徴付けるために不可欠なパラメータである。