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サラダドレッシングのハーブ沈殿防止:Kinexus回転型レオメーター

はじめに

すぐに使えるドレッシングは、自家製ドレッシングに代わる手軽なサラダ用調味料だ。店には多種多様なドレッシングが並んでいる。中には、オイル、ビネガー、塩といった古典的な材料だけでなく、ハーブを懸濁させたものもある。味だけでなく、商品の美しさもお客が選ぶ際に大きな役割を果たす。ハーブ入りのソースの場合、ドレッシングを味わうずっと前に、その懸濁液が製品の品質について第一印象を与える。ハーブが沈殿しているドレッシングは、ハーブが浮遊しているドレッシングほどおいしそうに見えない。ハーブが浮遊しているドレッシングには、キサンタンガムやカラギーナンなどの増粘剤が含まれており、ソースに構造を与えている。この構造は、粒子を懸濁液に保持し、沈殿を防ぐために不可欠である。

実験的

レオロジーは、その構造を定量化することで、食品の安定性を予測することができる。以下では、ハーブ入りの新鮮なドレッシングと、賞味期限が3年切れたドレッシングのレオロジーシグナルを比較する。図1に示すように、賞味期限切れのドレッシングのハーブはすべて瓶の底に付着している。

透明なボトルに入った新鮮なドレッシングと、黒っぽく沈殿物の多いボトルに入った賞味期限切れのドレッシングは対照的だ。
1) 新鮮なサラダドレッシング(左)と賞味期限切れのサラダドレッシング(右)。

測定結果

図2は、ハーブ入りドレッシングのせん断粘度曲線である。せん断速度が高い領域では、2つの曲線は類似しており、ドレッシングのせん断減粘挙動を示している:せん断速度が高いほど、せん断粘度は低くなる。せん断速度が高いほど、せん断粘度は低くなる。これは実際には、早く攪拌した方がソースが「より液状」に感じられることを意味する。しかし、2つの製品は低せん断速度領域で異なる。新鮮な製品のせん断粘度は、せん断速度が小さくなるにつれて増加するが、賞味期限切れの製品ではニュートン流体プラトーに達する。最初のケースでは、試料には降伏応力があり、すなわち流動を開始する前に最小応力を必要とする。これは、沈降を抑制できる構造を持つ製品に一般的である。対照的に、賞味期限切れの製品は降伏応力を持たず、ゼロせん断粘度プラトー、すなわち静止時のせん断粘度を持つ。降伏応力がないため、ソースは懸濁液中の粒子を保持できなくなる:粒子は沈殿する。

新鮮なサラダドレッシング(青)と賞味期限切れのサラダドレッシング(赤)の25℃における粘度比較。
2) 新鮮なドレッシング(青)と期限切れドレッシング(赤)のせん断粘度曲線。形状カップとボブ25mm、ギャップ9.15分、温度25℃。

構造の定量化降伏応力

図3は、生ドレッシングのせん断粘度曲線とせん断応力曲線を示したものである。せん断速度が小さくなるにつれて、せん断応力は減少し、プラトーに達する傾向がある。このプラトーにおけるせん断応力の外挿値は降伏応力に相当する。0.2Paより低い。

さまざまなせん断速度におけるせん断粘度(赤)とせん断応力(青)の関係を示すグラフ。
3) 新鮮なドレッシング。せん断粘度(赤)とせん断応力(青)。形状カップとボブ25mm、ギャップ9.15分、温度25℃。

降伏応力はクリープ試験でも求めることができる。そのため、同じ負荷で5分間のクリープ測定を繰り返し、応力を0.01 Paで開始し、その後応力を1.5倍に増加させる試験を行った。試験温度は25℃であった。図4は、フレッシュドレッシングを用いたこのような試験の結果得られた曲線を示している。0.10Paと0.15Paでは、曲線は重なり合い、プラトーに達する傾向がある。この応力では流動は生じない。より高いせん断応力では、コンプライアンスはせん断応力とともに増加する。降伏応力は、0.15 Pa(流動なし)と0.23 Pa(流動が検出された最初のせん断応力区間)の間の値として決定される。これは、上記で検出された値とよく一致する。

クリープコンプライアンスグラフは、異なる応力レベルにおけるせん断応力の経時変化を示す。
4) フレッシュドレッシング。異なるせん断応力でのクリープ試験。形状:カップとボブ25mm、ギャップ:9.15mm、温度:25℃、せん断応力の漸増)。

安定性と賞味期限の予測:周波数スイープ

エマルションや懸濁液の安定性は、周波数掃引から得られる信号、特に位相角によっても調べることができる。図5は、25℃で周波数掃引を行った際の、両サラダドレッシングの位相角曲線を示している。低周波に向かって位相角が増加することは、不安定であることを示している(賞味期限切れの試料、赤い曲線)。

25℃における周波数掃引中の新鮮なサラダドレッシング(青)と期限切れサラダドレッシング(赤)の位相角比較。
5) 新鮮なサラダドレッシング(青)と期限切れサラダドレッシング(赤)の周波数掃引中に測定された位相角。形状:カップとボブ25mm、ギャップ9.15mm、温度25℃、応力漸増。

クリープ試験とコンプライアンス

クリープ試験では、一定のせん断応力を加え、その結果生じるせん断ひずみの変化を測定します。コンプライアンスJ [Pa-1]は次のように定義されます:

J = 測定ひずみ [%]/ 応力 [Pa]

結論

懸濁液の安定性は降伏応力の存在と密接な関係があり、この応力は回転試験や振動試験によって予測することができます。低せん断速度に向かうせん断粘度曲線の形状(回転試験)と低周波数に向かう周波数掃引の位相角の形状(振動試験)は、降伏応力の有無を示します。

降伏応力は、せん断粘度曲線の最小せん断応力、周波数掃引の位相角、またはクリープ試験によって求めることができる。

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