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常用低浓度食品胶溶液粘度的影响因素研究(1)
来源:欧凯米特研究中心   2009年9月8日

四川大学学报
 
        食品胶又称增稠剂是一种能改善食品的物理性质、增加食品的粘稠性、赋予食品以柔滑适口感、且具有稳定乳化状态和悬浊状态作用的亲水性高分子化合物。食品胶在食品工业中的应用十分广泛,尤其是在饮料生产中,普遍使用低浓度的食品胶来增加溶液粘度减慢体系中固体颗粒或不连续相液珠的沉降速度,对体系起到稳定作用。因此,食品胶的粘性是保证饮料产品品质的重要因素。目前。国内外关于食品胶的研究太多针对高浓度情况,考虑食品胶在饮料工业中的广泛应用,对几种常用的天然食品胶——黄原胶、琼脂、海藻酸钠和瓜尔胶在低浓度时,浓度、温度、pH值变化对其溶液粘度的影响作了较系统的研究,可为食品胶在饮料工业中的应用提供一些理论指导和参考。
 
食品胶的粘度测定
         用NDJ—1型旋转粘度计测定食品胶溶液粘度,所用转子号数及转速快慢视溶液粘度大小而定。采用岱CS一501型超级恒温器保证测量在恒温下进行。
        实验研究了琼脂、黄原胶、瓜尔胶和海藻酸钠等四种天然食品胶在低浓度时的流变特性,发现这些食品胶在极低或较低浓度时呈现牛顿流体的流变特性,而在较高浓度时呈现非牛顿流体的假塑性。对于牛顿流体,其剪切应力与剪切速率之比称为流体的粘度.其值与温度相关,与剪切速率无关。对于非牛顿流体(假塑性流体)而言,此比值称为表观粘度,其值不仅与温度相关,也与剪切速率相关。因此在讨论食品胶溶液的粘度时,无论是否特别注明,均指溶液的剪切应力与剪切速率之比。
 
浓度对溶液粘度的影响
        用40~50℃温水准确配制一系列浓度的食品胶溶液(琼脂用沸水溶解),室温静置8h后再搅拌均匀,恒温下测量溶液粘度。在测定粘度的同时,用铁架台固定一直立玻璃夹套管(套管内径28mm;长600mm),封住底部。将一定浓度的食品胶溶液倒人内管,夹套中通循环水保温30min以上,使胶体溶液达到指定温度。再将一有机玻璃小球(直径15mm)自顶部放下(初速度为零),在胶体溶液中自由沉降,用秒表计其沉降时间,以比较不同胶体溶液的悬浮能力。
        实验在浓度为0.02%~0.70%范围内、溶液温度在20℃的条件下.测得琼脂、黄原胶、瓜尔胶和海藻酸钠溶在不同浓度时的表观粘度。四种低浓度食品胶溶液的表观粘度随浓度的增加均呈指数规律增长。不同食品胶增长的速度有较大差异:琼脂增长最快,其后依次是黄原胶、瓜尔胶、海藻酸钠。四种低浓度食品胶溶液中,小球沉降时间与海藻酸钠溶液的粘度呈线性关系,与黄原胶、瓜尔胶和琼脂溶液的粘度接近于成二项式分布关系。在相同表观粘度下,小球在这四种食品胶溶液中沉降时问呈现出较大差异,其顺序为t(海藻酸钠)>t(瓜尔胶) >t(黄原胶) >t(琼脂),即相同粘度时,海藻酸钠溶液的悬浮能力最强,瓜尔胶次之,黄原胶再次之,琼脂溶液最弱。
 
温度对溶液粘度的影响
        选择浓度相对较低的食品胶溶液(黄原皎0.10%;琼脂0.10%;海藻酸钠0.30%;瓜尔胶O.25%),移取适量溶液于直径80mm烧杯中,烧杯置于CS一501型超级恒温器内。通过调节恒温器上的温度计改变循环水的温度,用NDJ一l型旋转粘度计铡定温度变化对胶体溶液粘度影响。在每一温度测量点保温20min后再读取粘度值。
        实验测得四种低浓度食品胶溶液温度在l5~55℃范围内变化时表观粘度,这四种食品胶溶液在实验温度范围内的表观粘度均随温度升高而下降;但在较高温度时,随着温度上升,粘度下降幅度减小。
 
pH对溶液粘度的影响
         用合适浓度的HC1或NaOH溶液调整胶体溶液的pH值,并JJ一1型搅拌器搅拌均匀,在恒温15℃条件下测量溶液粘度。溶液pH值的监测用PHS一25型酸度计。
0.25%的瓜尔胶、0.30%的海藻酸钠、0. 10% 的琼脂和0.10%的黄原胶溶液表观粘度随着pH的变化也会发上变化,四种食品胶溶液在相应浓度下,其表观粘度随pH值的变化规律表现出很大差异。对0 10% 的琼脂溶液,其表观粘度在口H 7附近最大,随着pH值的上升和下降表观粘度均下降。0.30%的海藻酸钠在pH6~10的范围内表观粘度基本上保持不变,pH10以上表观粘度随pH值的上升而下降,pH6以下表观粘度随pH值下降而下降,但在pH3以下溶液粘度随pH值的下降又迅速上升。这是因为在pH3以下,海藻酸钠开始转变为海藻酸,海藻酸极易生成弱凝胶,从而导致体系表观粘度的迅速上升。同其它三种食品胶溶液相比较,0.25%的瓜尔胶溶液对pH值的变化表现出了相当强的稳定性,在pH2~12的范围内体系表观粘度随pH值的变化波动很小。0.10%的黄原胶溶液表观粘度在pH5.0~9.5的范围内基本上保持不变。在pH5以下,表观粘度随pH值的下降而下降;在pH 9.5以上,表观粘度先是随pH值的上升而上升,在pH11附近达到最大值,之后体系表观粘度又随pH值的上升呈下降趋势。这一结果与一些文献的描述不一致,为此又测定了0.06%、0.10%和0.30%三种浓度下的黄原胶溶液表观粘度随pH值变化情况,三种浓度下的黄原胶溶液表观粘度随pH值的变化表现出类似规律。在0.06%的浓度下虽未出现其它两种浓度下的峰值,但其峰值有可能出现在更高的pH值下,未能被本实验的研究范围所包含。pH值11.5附近黄原胶溶液粘度出现峰值的原因,有待于进一步研究。