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在面粉及面制品的品质评价体系中,面团的流变学特性是决定面制品加工性能和最终品质的核心指标。面团是由面粉、水和其他辅料混合形成的粘弹性体,其硬度、弹性、延展性、粘性等质构特性直接影响面条的口感、面包的烘焙品质、馒头的体积和内部结构。传统的面粉品质评价主要依赖蛋白质、面筋含量和沉降值等化学指标,但这些指标难以全面反映面团的加工性能。面团延展性测试仪(质构仪)通过质地多面剖析法(Texture Profile Analysis,TPA)和拉伸测试,将面团的流变学特性转化为可量化的力学参数,为面粉品质评价提供了客观、科学的检测手段。
面团是烘焙及其他发酵制品的基础物质,面团的某些物理品质虽然与面筋蛋白质的特性紧密相联,但是仅凭蛋白质、面筋含量和沉降值来评价面粉的品质是不够的,面团的流变学特性越来越受到人们的重视。质构仪可以针对米面类食品(大米、面粉、面条、饺子皮)进行TPA、压缩、拉伸、剪切、弯曲、穿刺等试验,得到诸如硬度、弹性、粘附度、断裂强度、胶粘性、回复性、咀嚼性、内聚性、延展性、凝胶强度等一系列的测试参数。
质构仪通过对样品施加控制力,并以力、形变和时间的形式记录样品响应来获取物性数据。TPA测试模拟口腔的两阶段咀嚼运动:首先对样品进行第一次压缩(模拟牙齿咬合),然后回撤探头,间隔一定时间后进行第二次压缩(模拟第二次咀嚼)。通过分析两次压缩过程中的力-时间曲线,软件可计算出多个质构参数。
面团TPA测试的核心质构参数:
硬度:第一次压缩过程中的峰值力,反映面团抵抗变形的能力。硬度过高则面团过于僵硬,加工性能差;硬度过低则面团粘软,不易成型。
弹性:样品在第一次和第二次压缩之间高度恢复的程度,反映面团的回弹能力。高弹性与面筋网络的强度和韧性相关。
内聚性:第二次压缩曲线与第一次压缩曲线下面积之比,反映面团内部结构的结合力。
咀嚼性:综合参数(硬度 × 内聚性 × 弹性),反映将面团咀嚼成可吞咽状态所需的能量。
粘性:反映面团与探头分离时所需的力,与面团的粘手程度相关。
除了TPA测试,面团延展性测试仪的拉伸测试是评价面团流变学特性的重要方法。拉伸测试通过将面团制成标准形状后拉伸至断裂,测定拉伸过程中的力-位移曲线,获取面团的延展性和抗拉伸特性。
质构仪拉伸试验参数中的拉伸距离与面团的流变学特性指标有很好的相关性,拉断力与拉断应力能较好地反映面粉吸水率的大小,拉伸距离对反映面粉筋力强弱有很好的预测性。
拉伸测试的核心参数:
拉伸阻力(拉断力):面团拉伸至断裂时的最大力值,反映面团的强度和筋力。
延伸度(拉伸距离):面团从开始拉伸到断裂的位移,反映面团的延展性。
拉伸面积:拉伸曲线下的面积,综合反映面团的强度和延伸性。
拉伸比例:拉伸阻力与延伸度的比值,反映面团的弹性与延伸性的平衡。
虽然质构仪和传统拉伸仪这两种拉伸方法所测指标的数值大小和单位不相同,但用其评价面筋筋力的结果是一致的,所以质构仪的测定结果可以代替拉伸仪的测定结果用于品质评价。质构仪测定的拉伸面积、拉伸阻力、延伸度和拉伸比例可用于评价面团的强度、弹性和延伸性,可以较全面地评价和确定面粉的品质和适用范围。
样品制备是影响TPA测试结果重复性的关键因素。生面团和发酵面团在质构特性上存在显著差异,需要分别对待。
生面团样品制备:
将面粉与水按标准比例混合,揉制成均匀面团
将面团制成统一形状(球形或圆柱形),厚度均匀
测试前在标准环境条件下静置一定时间(约30分钟),消除内部应力
有研究采用质构仪测定生面团的硬度、粘着性、弹性、内聚性、胶凝性、咀嚼性和回复性等指标
发酵面团样品制备:
将面团在标准条件下发酵至规定时间
注意控制发酵温度、湿度和时间的一致性
测试前轻轻整形,避免破坏发酵产生的气孔结构
发酵面团的弹性、内聚性和回复性等指标能有效反映其发酵品质
样品规格对测试结果的影响:TPA测试的质构参数和样品的外形尺寸、压缩探头与样品尺寸的比值、压缩的程度、变形速率、压缩次数、两次压缩之间的停留间隔以及试验重复的次数都有关系,所以所有的TPA测试结果里都必须注明测试条件。
推荐TPA测试参数:
| 参数项目 | 推荐设置 |
|---|---|
| 探头类型 | 圆柱形探头(Ø50mm)或球形探头 |
| 测试模式 | TPA(两次压缩) |
| 压缩比例 | 40%~60%(生面团建议50%,发酵面团建议40%~50%) |
| 测试速度 | 1~2 mm/s |
| 测前速度 | 2 mm/s |
| 测后速度 | 2 mm/s |
| 两次压缩间隔 | 5 s |
| 触发力 | 5 g |
推荐拉伸测试参数:
| 参数项目 | 推荐设置 |
|---|---|
| 探头类型 | 拉伸夹具(A/KD或A/SPR) |
| 测试模式 | 拉伸至断裂 |
| 拉伸速度 | 2 mm/s |
| 初始夹距 | 根据样品尺寸设定 |
| 触发力 | 5 g |
一台适用于面团和发酵面团质构分析的面团延展性测试仪应满足以下技术要求:
力量感应元:0.5~50 kg可选,推荐选择5 kg或10 kg量程,力量感应误差小于0.5%
力值分辨率:≥0.01 kg
形变分辨率:≥0.01 mm
试验速度:0.1~10 mm/s无级调速
行程距离:≥320 mm
探头配置:圆柱形探头(Ø25mm、Ø50mm)、球形探头、拉伸夹具、穿刺探头等
数据采集速度:≥400 pps
TPA测试功能:支持两次压缩的TPA测试模式,自动计算硬度、弹性、内聚性、咀嚼性、回复性等参数
拉伸测试功能:支持拉伸至断裂测试,自动计算拉断力、延伸度、拉伸面积等参数
问:面团TPA测试中,硬度和弹性分别代表什么感官体验?
答:硬度反映面团抵抗咬合压力的能力,硬度过高则面团过于僵硬,加工性能差;硬度过低则面团粘软,不易成型。弹性反映面团受压后回弹的能力,高弹性与面筋网络的强度和韧性相关,与面团的筋力强弱有很好的预测性。
问:如何判断面团TPA测试中的参数设置是否合适?
答:合格的标准包括:读数在仪器量程的合理范围内(通常建议10%~90%);力-时间曲线形态正常,无异常波动或提前破裂;同一样品多次测试的变异系数(CV%)控制在合理范围内(通常<10%)。建议每批次测试前进行预试验验证参数的适用性。
问:发酵面团的TPA测试与生面团有何区别?
答:发酵面团含有气泡结构,质地更为松软,建议压缩比例控制在40%~50%,避免过度压缩破坏气泡结构。发酵面团的弹性、内聚性和回复性等指标能有效反映其发酵品质。测试前应轻轻整形,避免破坏发酵产生的气孔结构。
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