引言

植物性食品作為動物產品的替代品在食品工業中越來越受歡迎。雖然有些人由于過敏或不耐受而需要遵循素食或純素飲食，但其他人只是想提高食物來源的可持續性。近幾十年來，道德動機在素食或嚴格素食方面發揮著越來越重要的作用。

在某些條件下，例如熱、濕度、pH、壓力或剪切力，食品中所含的蛋白質可能會變性。這可能會導致其天然結構的喪失，從而導致物理變化和不同的功能，例如蛋白質溶解度降低。

食品加工步驟中通常需要升高溫度。高溫可用于殺死不需要的細菌或簡單地預煮產品。不幸的是，這也會導致不必要的風味變化或蒸發造成的水分損失。加熱樣品還會導致食品的質地和稠度發生變化。氣密設置導致加熱過程中壓力增加，從而避免由于沸點增加而蒸發。這樣可以在超過100°C的溫度下進行流變測量，而不會損失水蒸氣。封閉系統也有利于80°C至100°C之間的測量，因為部分蒸發也會發生在沸點以下。

樣品

測量了三種不同類型的牛奶或替代植物性飲料。將脂肪含量為3.5%的保質期牛奶與大豆飲料和燕麥飲料進行比較。該大豆飲料含有8%的去殼大豆，并添加了鈣和多種維生素以及額外的穩定劑（結冷膠）。這款燕麥飲料由10%燕麥制成，還富含礦物質和維生素。

為了觀察不同類型的蛋白質如何影響產品，如果在烹飪或烘焙過程中使用原始樣品，則將生物巧克力布丁粉與每個樣品混合，并觀察布丁的形成。

儀器

本報告中描述的所有實驗均使用安東帕基于空氣軸承的模塊化緊湊型流變儀(MCR)進行。使用具有雙間隙測量幾何結構 (DG26.7)的帕爾貼溫度裝置(C-PTD)在恒溫下進行測量。

高溫下的測試是使用XL壓力單元與電加熱溫度裝置(C-ETD)和反向冷卻系統相結合進行的。這種設置可避免蒸發并確保受控且快速的加熱和冷卻速率。

雙間隙測量幾何結構(DG35.12)用于溫度掃描期間的粘度曲線。

使用攪拌器(ST34-2D/2V/2V)進行溫度掃描，包括壓力單元中巧克力布丁的凝膠化。

設置

本報告進行了三種不同類型的測量。首先，在恒定溫度下以增加的剪切速率觀察樣品。選擇溫度是為了模擬樣品在室溫(23°C)和冰箱溫度(5°C)下的行為。

第二次測試包括在壓力室中進行的原始樣品的加熱和冷卻階段。

第三次測試時，將三個樣品與適量的巧克力布丁粉混合并邊攪拌邊加熱。對于用于測量的每毫升牛奶或植物性飲料，按照包裝上的說明添加0.1克布丁粉。該實驗也使用了壓力傳感器。

對于使用壓力盒進行的所有測量，施加10bar的初始壓力以避免樣品在高溫下蒸發。在溫度掃描期間，由于樣品在較高溫度下膨脹，壓力增加至14bar。

結果

下圖顯示了牛奶、大豆飲料和燕麥飲料在5℃和23℃下的粘度。

長保質期牛奶樣品表現出牛頓行為，而大豆和燕麥飲料則表現出剪切稀化行為。兩種植物飲料中均觀察到沉淀，其中燕麥飲料中更明顯。然而，大豆飲料表現出明顯更強的剪切稀化行為。

據推測，穩定劑是難以獲得可重復的大豆飲料測量數據的部分原因。在取出測量所需的量之前，必須將樣品均質化，并且開始測試之前的等待時間必須始終相同。

與23°C和5°C下的測量結果相比，所有三個樣品的粘度均增加了約2.2mPa.s。

在工業過程中，食物有時只加熱很短的時間。這樣做不僅是為了節省時間，也是為了限制在高于沸點的溫度下樣品的損失。

通過施加壓力來提高沸點，可以在高溫下進行流變測量，同時仍然有足夠的時間來獲得可靠的數據。

牛奶和燕麥飲料隨溫度變化的表現非常相似，只是粘度略有不同。正如包裝上所述，牛奶在生產階段已經經過高溫處理。

就大豆飲料而言，在90°C左右時可以看到粘度顯著下降。這表明內部結構在高溫下部分損壞。與牛奶和燕麥飲料相比，冷卻后的最終粘度與初始粘度不同。看來內部結構沒有及時完全恢復。

雖然大豆布丁和燕麥布丁在測量過程中顯示的粘度略有不同，但最終的粘度幾乎相同。測量開始時的尖峰信號是由未完全溶解的布丁粉引起的。

大豆布丁粘度急劇增加的溫度與原始大豆飲料粘度下降的溫度完全相同。這表明蛋白質分解，從而與布丁粉發生反應。

與之前的測量相比，用牛奶制作的布丁表現出相反的行為。雖然純牛奶樣品在所有其他測量中具有最低的粘度，但用牛奶制成的布丁開始時粘度最低，但最終粘度最高。這表明，用替代液體制成的布丁可能與最常見的產品不同。

結論

雖然植物性飲料的流變行為與牛奶相似，但與植物性飲料相比，布丁粉凝膠化后的牛奶粘度明顯更高。

MCR流變儀中的壓力池是研究高溫下樣品行為的理想設備，即使對于低粘度食品，也不會因蒸發而失去水分。

產品

新款MCREvolution系列是不斷思考和反思的結果，是基于數十年經驗和10,000多個滿意客戶的反饋持續發展的結果。經過上千次現場驗證的創新技術與模塊化設計相結合，代表了同類產品中的標桿。MCREvolution流變儀系列擁有200多種附件，為流變學研究和材料表征提供了無限可能。體驗前所未有的復雜流變學研究和先進QC測試。

產品優勢：

在極端溫度（-160°C至1000°C）下，可在1秒內快速單手聯結和斷開測量夾具：新型快速連接器

靈敏度更高（從7.5nNm到2nNm）

在低扭矩下進行長期測量獲得穩定結果：從MCR302e開始，改進了EC馬達內部的熱管理

用于樣品處理和更換附件的更大空間：從MCR302e開始，增大工作區高度

唯一的一款帶有刮邊觀察鏡的流變儀，可以360°觀察樣品而不會出現盲點

在最短時間尺度內檢測到任何樣品行為的變化：每個測量點的取點時間低至1ms