Reometrede Şekerlemeler

Giriş

Yiyeceklerimizi deneyimlemek için birçok duyumuzu kullanırız. Bir gıda ürününün popüler olması ve dolayısıyla başarılı olması için birçok gereksinimi karşılaması gerekir: çekici görünmeli, güzel kokmalı, ağızda hoş bir dokuya sahip olmalı – veya “ağız hissi” – ve elbette tadı güzel olmalıdır. Bir gıda ürünü bu sübjektif “testlerden” birinde bile “nahoş” olarak algılandığı anda, hızla tüketicinin reddine yol açabilir.

Ekmek, et veya peynir gibi doğal ürünler söz konusu olduğunda, bazı peynirlerin kokusu gibi değişken veya bireysel “kötü” nitelikler bazen kabul edilebilir. Ancak endüstriyel olarak üretilen gıda maddelerinde, özellikle de tatlılar gibi ikramlarda, tüketicinin kabulünü kazanmak için yukarıdaki tüm kriterlerin karşılanması gerekir. Bir şeyin görünüşü veya tadı ne kadar iyi olursa olsun, “ağızda bıraktığı his”, yani ağızdaki dokusu doğru olmalıdır, aksi takdirde puding buzdolabındaki rafta kalır ve kurabiyeler asla satın alınmaz.

Marshmallow, sadece lezzet ve tatlılığın değil, aynı zamanda “ısırmanın” da keyif için kritik olduğu bir başka gıda örneğidir. Bir reometre veya doku analizörü gibi bir test makinesi kullanılarak bu kıvam veya doku objektif parametreler kullanılarak tanımlanabilir ve böylece kalite kontrolü veya hedeflenen iyileştirme mümkün hale gelir. Modern bir reometre, marshmallow ve benzeri ürünleri karakterize etmek için çeşitli seçenekler sunar. Ayrıca başlangıç malzemelerinin viskozitelerinin ölçülmesine ve bitmiş ürünün bir salınım testinde karakterize edilmesine olanak tanır.

Thermo Scientific HAAKE MARS, hassas bir normal kuvvet sensörünü yüksek hassasiyetli bir kaldırma tahriki ile birleştirerek, numuneleri eksenel olarak, yani marshmallow numunesine bastırarak veya çekerek yukarıdan maksimum 50 N (5 kg ağırlığa karşılık gelir) dikey bir kuvvet uygulayarak germek için ek bir seçenek sunar. Bu tür bir durumda Thermo Scientific HAAKE MARS, numune sıkılırken eksenel kuvveti ve ölçüm geometrisinin konumunu hassas bir şekilde ölçer veya bir probun numuneye penetrasyonu izlenir.

Şekil 1: Ölçümden önce M (sol) ve S (sağ) numuneleri.

Şekil 2: Ölçüm sırasında M (sol) ve S (sağ) numuneleri.

Deney sırasında iki ürün karşılaştırılmıştır. Yaklaşık 30 mm yüksekliğinde marshmallow (M) ve yaklaşık 10 mm yüksekliğinde bir şeker köpüğü ürünü (S). Mutlak değerleri karşılaştırmak için S ürününden marshmallow çapına uygun diskler kesilmiş ve üç üst üste dizilmiştir (Şekil 1). Dönme ve salınım ölçümleri için kullanılan 35 mm çapındaki bir plaka 1 mm hızda 7 mm yüksekliğe (Şekil 2) kadar indirilmiş ve ardından 1 mm/s hızda 30 mm’ye kadar geri çıkarılmıştır. Bu işlem, ağızda çiğnemeyi simüle etmek için numuneler üzerinde arka arkaya beş kez tekrarlanmıştır.

İlk M numunesi sıkıştırılırken, kuvvet tekrar düşmeden önce yaklaşık 45 N’a yükselmiştir. Sonraki döngülerde kuvvet sadece yaklaşık 40 N’a ulaşmış ancak her döngü boyunca neredeyse sabit kalmıştır. S numunesini sıkıştırmak için 50 N’luk bir kuvvet gerekmektedir; bu nedenle numunenin biraz daha sert olduğu hissedilmektedir. Uygulanan maksimum kuvvet sonraki döngüler boyunca azalmakta, ikinci döngü sırasında 44 N’den beşinci döngü sırasında 40 N’ye düşmektedir.

Numune yüksekliğindeki değişim iki ürün arasında belirgin farklılıklar göstermektedir. İlk sıkıştırmadan sonra, M numunesi orijinal yüksekliğinin yaklaşık %80’ine kadar gevşerken, S numunesi sadece %59’una kadar iyileşmiştir. Ölçümün geri kalanı dikkate alındığında iki numune benzer şekilde davranmaktadır. M örneğinin yüksekliği yüzde 1,4 puan, S örneğinin yüksekliği ise yüzde 1,8 puan daha azalır.

İlginç bir şekilde, biraz daha yumuşak olan M numunesi aynı zamanda daha elastiktir ve ilk sıkıştırmadan sonra neredeyse sabit özelliklerini korur. Bu marshmallow daha yumuşak bir ağız hissine sahiptir ve çiğnendiğinde hacmini daha uzun süre korur, bu nedenle muhtemelen ağızda “daha fazla” gibi hissedilir. S numunesi biraz daha serttir ve ilk sıkıştırmadan sonra çok daha az geri yaylanır. Buna ek olarak, S numunesi üst geometride takılı kalmıştır, bu da genişleme sırasında negatif eksenel kuvvetlere yansımıştır. Dolayısıyla S numunesi daha yapışkan bir numunedir ve bu da yükseklikteki daha büyük kaybın bir nedeni olabilir. Marshmallow ile karşılaştırıldığında, şeker köpüğü ürününün “daha fazla ısırığı” vardır, yani onu yemek için biraz daha fazla kuvvet gerekir. Sonrasında ürün daha yapışkandır ve çiğneme sırasında hacmi daha hızlı azalır.

Şekil 3: 7 mm’ye kadar çoklu sıkıştırmaya maruz bırakıldığında M numunesi üzerine uygulanan eksenel kuvvetin geçmişi. İlk yüklemede kuvvet yaklaşık 45 N’ye yükselir. Bundan sonra, maksimum kuvvet yaklaşık 40 N’de aşağı yukarı sabit kalır. Numunenin açılmasına izin verildiğinde, eksenel kuvvet 0 N’ye döner.

Şekil 4: 7 mm’ye kadar çoklu sıkıştırmada S numunesi üzerindeki eksenel kuvvetin geçmişi. İlk yüklemede kuvvet yaklaşık 50 N’a yükselir. Bundan sonra, 44 N’luk maksimum kuvvet aşamalı olarak 40 N’a düşer. Numune gevşedikten sonra eksenel kuvvet negatif değerlere döner, yani numunenin dış tarafı basınç altında yapışkan hâle gelir.

Özet

Klasik ölçüm modları olan rotasyon ve osilasyona ek olarak, Thermo Scientific HAAKE MARS reometresi gibi hassas konum kontrollü bir kaldırma tahrikine ve hassas bir normal kuvvet sensörüne sahip modern reometreler, numuneleri eksenel yönde sıkma ve çekme seçeneği sunar. Testler, çiğneme sırasında bu tatlıların dokusu hakkında sonuçlar çıkarılmasına olanak tanıyan hatmi numuneleri üzerinde gerçekleştirilmiştir. Hem numuneyi sıkıştırma kuvveti hem de numunenin elastik geri kazanımı belirlenmiştir.

Bu uygulama ile HAAKE MARS’ta kullanılabilen ölçüm yetenekleri yelpazesi genişletilerek kullanıcılara numunelerini ek bir yöntemle karakterize etmeleri için uygun maliyetli bir çözüm sağlanmıştır. Mükemmel bir lokumun ne kadar yumuşak veya elastik olması gerektiğine ve yerken belli bir yapışkanlığın keyif verip vermeyeceğine tüketici karar verir. Modern bir reometre ve basit bir yöntem kullanmak, istenen kalitenin her zaman tutarlı bir şekilde üretilmesini sağlayabilir.

Kaynak: https://assets.thermofisher.com/TFS-Assets/CAD/Application-Notes/V243-A-Rheometer-Bite-Marshmallows-Rheometer.pdf