物性的基本概述

物性测试仪用户培训

TA.XTplusTextureAnalyser提纲（1）揭示各种感官刺激的起因，研究探明对感官刺激的感知的原理和方法；（2）验证仪器测定值与食品感官分析结果对应关系的相关性和可重复性；（3）通过分析加工工艺条件的改变对理化特性（引起感官刺激改变的理化性质）的影响，预言采用某种加工工艺后导致食品感官质构特性将产生何种变化；（4）根据消费者对食品的感官质构特性要求，确定食品生产最佳工艺条件；（5）采用比食品感官评价方法简便快捷、费用低廉且重复稳定性好的食品质构仪器测定方法，对食品生产原料和最终产品实施自动质量控制。如果您正在寻找适合的仪器

您通常会考虑的是……1.仪器稳定性高 2.维修、故障率低3.市场领导品牌 4.丰富应用数据库5.符合现阶段需求 6.适用的范围广泛7.研发最新技术 8.完整的售后服务

9.找熟悉的厂商StableMicroSystemsTextureAnalyserRangesLoadcelliscontainedintheloadcellcarrierLoadcellcarriermovesupanddownoncolumninsidebellowsMotorandelectronicsarehousedinthebaseTA.XTplus5kg30kg50kgNowwithinter-changeableloadcellsStableMicroSystemsStableMicroSystemsTextureAnalyserRangesTA.HD50kg100kg250kg500kgNowwithinter-changeableloadcellsTA.XTplus5kg30kg50kgVariationsoftheTA.HDOriginalTA.HDTA.HdiExtendedHeightAllHDsareHighResolutionNewestTA.HDplusFamilyofhardwareTA.HDiLoadcell

HD/CEL/5HD/CEL/25HD/CEL/50HD/CEL/100HD/CEL/250*HD/CEL/500StableMicroSystems可更换Loadcell

Forcerange

Forceresolution

SpeedrangeSpeedresolution

HDi/50±50kg1gm0.01-10mm/sec0.001mm

HDi/100±100kg2gm0.01-10mm/sec0.001mm

HDi/250±250kg5gm0.01-10mm/sec0.001mmFamilyofhardware一、物性分析的概念

和基本测试方法WhatistheTextureAnalysis?MaterialTestingElasticityPlasticity

AdhesiveRubberyRheologyViscosity

Viscoelasticity

G'andG"HysteresisThixotropy质地分析的范围和种类WhatistheTextureAnalysis?MaterialTestingElasticityPlasticity

AdhesiveRubberyRheologyViscosity

Viscoelasticity

G'andG"HysteresisThixotropyTextureAnalysis

ChewinessBrittleness

FlexibilityStickiness质地分析的范围和种类ClassificationofTextureAnalysisFundamental基础研究测试：使用可量测的基本物理量，通常以材料或流变性质的方式来说明食品的特性。例如：黏弹性、G’、G”Empirical经验测试：为非基本之物理量，且在材料和流变学上定义并不是很明确；但对于描述食品特性具有相当的意义和关联性。例如：咬感、脆度、流动性、TPA、挤压Imitative模拟测试：利用机械操作来模拟人体感官之特性，并连结机械参数与感官特性做适当的比对。例如：咀嚼、搅拌质地分析的范围和种类为何要将质地分析数据量化

未量化感官品评不够精确且费时样品组成复杂，增加测定困难度只依靠经验和品评，不易找出最适化条件产品质量易随产地、季节变化数据量化适合快速精确测定和线上品管适合复杂或多样化之样品组成和形状数据量化，节省新产品开发时间与成本产品规格标准化，不受距离、时间限制质地分析的范围和种类WhatisaTextureAnalyser?压缩/拉伸穿刺/穿透剪切/切断弯曲/断裂黏着/附着挤压仪器设计目的：测量样品受力时，随伴产生之应力或形变之变化LoadcellStableMicroSystemsSampleProbe物性测试仪的基本操作基本測試方式

ReturntoStart(Trigger)物性测试仪的基本操作SampleTouchProbe测试前，探头由起始点以分析前速度(pre-testspeed)接近待测定样品Step1基本測試方式

ReturntoStart(Trigger)物性测试仪的基本操作SampleTouchProbe測試前，探頭由起始點以分析前速度(pre-testspeed)接近待測定樣品FtStep2当探头侦测到应力超过启动力(triggerforce)时，探头速度立刻变为测试速度(testspeed)，仪器并开始记录下应力、距离及时间基本測試方式

ReturntoStart(Trigger)SampleProbeFtFt之后探头以继续以测试速度测试样品，直到分析完成(设定距离、比例或力量)为止質地分析儀的基本操作Step3基本測試方式

ReturntoStart(Trigger)SampleProbeFtFt之后探头以继续以测试速度测试样品，直到分析完成(设定距离、比例或力量)为止物性测试仪的基本操作Step3基本測試方式

ReturntoStart(Trigger)SampleProbe最后探头将以测试后速度，返回移动起始点Step6物性测试仪的基本操作Ft数据撷取和数据分析应用于研究、研发：使用者可自订测试程序，并有许多参数可供选择，以观察不同现象适用于现场、品管：内建范例，同时储存多样产品测试条件，软件并可直接计算结果数据撷取和资料分析典型分析结果AverageandGradientMaximumForceStickinessEnergyWorkofAdhesionMaximumForceHardnessCompression/Penetration数据撷取和资料分析数据撷取和资料分析FORCETIME

数据撷取和资料分析解析度的比较FORCETIME

100PointspersecondFORCE400PointspersecondTIME

Lookathowthepeakvaluehasreducedandlostdefinition數據擷取與資料分析解析度的比较FORCETIME

400PointspersecondFORCETIME

50PointspersecondAtthisrateofacquisitionthepeakappearstohave“moved”数据撷取和资料分析二、物性测试仪常用之测试法質地分析儀的測試方法目的：测量样品受力时，随伴产生之应力或形变之变化方式：藉由摇臂上下移动，测量应力变化施予一固定力量，测量其形变变化参数：应力/stress位移/distance、应变/strain时间的函数functionoftime温度、湿度、pH、db/HzLoadcellStableMicroSystemsSampleProbePrincipleMethod測試之種類Compression/RelaxationPuncture&PenetrationCuttingandShearingFracture&BendingExtrusion(Forward&Backward)Tension*TextureProfileAnalysis(TPA)*AdhesionPrincipleMethodCompressionNote:通常要求样品截面积小于探头直径ΔHNormalStress产生变形探头探头未变形CompressionCompression广泛应用于以下产品之测试…早餐谷类脆片面包粉/谷粒的硬度蔬果表皮抗压程度锭剂破裂强度鱼浆炼制品弹性硬度烘焙/蛋榚之新鲜度CompressionRice-90%CompressionSampleFirmnessStickinessCompressionComparisonofCake

StaleFreshFreshnessbyStressRelaxationCompressionPunctureandPenetrationNote:通常要求样品截面积大于探头接触面积小型圆柱形探头针状探头除了正向压力外，还会产生剪切力易对样品造成不可逆之变化(破坏性试验)NormalStressShearStressPunctureandPenetrationPunctureandPenetration常应用于测定样品质地的均质性…面团的安定度consistency奶酪的熟成度/硬度粉体的硬度/抗压强度胶体的破裂强度水果的熟成PunctureandPenetrationComparisonofRipeandUnripeFruitApplepenetrationusingP/2FirmnessBio-yieldpointStickinessUnriperipePunctureandPenetrationSkinRupturestrengthMultipleChipandPeaTestRig特殊用途设计之探头降低样品本身误差(自然分布)随机取样，减少人为误差Multiplechiprig：可同时测试10个穿刺试验的平均力Multiplepeatestrig：可同时测试18个穿刺试验的平均力PunctureandPenetrationConePenetrationProbe圆锥形探头接触面积、应力随探头位置移动而变化适合流动、半流动性质样品，或测定涂布性质(spreadability)PunctureandPenetrationConePenetrationMargarine软滑、涂布测试蠕变测试Creep-固定应力，观察位移变化PunctureandPenetrationTTCSpreadabilityRigMargarine/Extrusion挤压测试SampleUniformextrusionduetotheparallelactionbetweentheprobe&holder90°CornProbeSampleHolderPunctureandPenetrationCuttingandShearingKnifeandflatguillotineblade测量样品受到剪切力、 切割时的变化两侧边限制样品形变

常应用于：肉类/肉制品奶酪蔬菜CuttingandShearingWarnerBrztzlerVSlotBlade

Comparisonoftwosausagestype斜面刀口帮助稳定样品ChorizoFrankfurterCuttingandShearingVolodkevichBiteJaws模拟牙齿切断的动作最终力量与积分面积，代表其韧度 通常应用于测定：肉品的韧度蔬菜、水果之纤维度樣品CuttingandShearingWireCutter使用细不锈钢线切割与样品维持固定接触面积 通常应用于测定：奶油的硬度与涂布性奶酪的质地均一性CuttingandShearingKramerShearCell可选择5或10支刀片组主要测试定量、不规则形状样品之剪切力及部分挤压力

应用：早餐脆片、膨发性产品腌渍酱瓜水果、豆类或是需要测量平均剪切力之样品CuttingandShearingCraftandLightKnifeBladeLightKnifeBlade–另一种轻质刀具，测定承受力量

较小的样品。AACC15-50forpastaandnoodleCraftKnife(另一种刀片)–刀片较薄(0.5mm)用以切较硬的样品。如干果类施力与接触面积应注意，不可超过仪器限制KnifeBladePolytheneCuttingBlockPerspexCuttingBladeCuttingandShearingFractureandBendingThreePointBendRig測量破裂及折斷強度產品對運輸容忍的程度 應用於餅乾、巧克力麵條、條狀麵包蔬菜新鮮度FractureandBendingThreePointRigForceBiscuitChewycerealbarTimeFractureandBendingThreePointRig添加不同成分对质地的影响e.g..spinach,seaweed,tomatoEggStandarderdiFractureandBendingCrispFractureSupportRig测量破裂强度Crisps(chips)SnackfoodFractureandBendingForwardExtrusion样品受力经由样品槽下方之模口挤压流出高黏度物质胶体膏餬类蔬果加工制品乳膏乳霜牙膏ExtrusionForwardExtrusionComparisonofspreadability/firmnessoftwomargarineExtrusionBackwardExtrusion样品置于样品槽中探头挤压入样品样品沿着探头挤动观察样品的流动特性Extrusion

BackwardExtrusionComparisonofconsistenciesoffull-fatandlow-fatmayonnaisebybackextrusionExtrusionSpaghettiRigandRollerGrips测量拉伸力、抗张力意大利面条中式面条头发线材包裝紙口香糖TensionComparisonofElasticityofNoodles最大弹力/拉伸力弹性弹性模数Tension結果分析基本分析項目常用的分析方法可由PROCESSDATA目录：Area(积分面积)Gradent(梯度、斜率)Means(平均值)TimeDifference(时间差)Ratios(比值)Travel(两点距离)ANCHORS(范围标记)当使用PROCESSDATA功能时必须下两个范围标记ANCHORS，也可由按下工作栏的图征(Icon)来执行.AREA(积分面积)单位：视X轴与Y轴之单位而定公克米或公斤秒

(注：可以按住鼠标右键，来改变其单位或是时间距离)适用：总是定义为某种力所做的功，通常曲线下之积分面积称为其强度‘toughness’AREA(积分面积)–应用范例润肤霜的均质性火腿肉的硬度

Toughness/FirmnessGRADIENT(梯度、斜率)单位：视X轴与Y轴之单位而定.g/mm,N/s

(注：可以按住鼠标右键，来改变其单位或是时间距离)适用：通常被视为

硬度或抗形变度。

杨氏系数Young’sModulus=

Stressvs.StrainGRADIENT(梯度、斜率)-应用范例生面团的发酵数据撷取速率不必太高干的千层面断裂强度三点折断仿真装置MEAN(平均值)单位：

通常视Y轴之单位而定，(但绝大都是以公克或公斤)适用：

通常是挤压试验，或是挤出实验之一段高原曲线MEAN(平均值)-應用範例利用线切割仿真装置

比较全脂奶油与人造奶油硬度利用Ottawacell

做煮熟豆类硬度TIMEDIFFERENCE(時間差)单位：秒适用：

利用时间来计算曲线中的两个事件或是标记

(两个形变之间发生的时间差)RATIO(比值)单位：以百分比表示%适用：

当相对力量比绝对力量更能凸显样品的特性时RATIO(比值)

–应用范例煮熟米粒的

硬度与黏力之比值蛋糕的新鲜度FirmnessStickinessTRAVEL-(距离)单位：

由标记所在轴，

决定单位适用：

通常用来计算探头离开样品时，所需的距离又称为‘stringiness’TRAVEL(两点距离)-应用范例糖浆的拔丝其他简单功能PROCESSDATA中标示特定的力(MarkForce)标示特定的距离(MarkDistance)

时间(Time)等等

也可以提供特定的物性信息.测试硬度‘Firmness’也可称为柔软度softness或Firmness必须在相同穿刺或挤压距离之下比较才有意义

E.g.penetrationof3typesofbiscuitdough測量黏力‘Stickiness’也叫

‘tackiness’

或‘adhesiveness’Measuring‘Stickiness’Stickiness(g)DegreeofCohesiveness(mm)/DoughStrengthWorkofAdhesion(gmm)DOUGH不同測試方法測得黏力之比較

Adhesivetest PenetrationtestMeasuring‘Stringiness’当探头离开样品表面之后，样品停留在探头上的距离对黏性物质或是mozzarellacheese是一种很重要特性借着计算两个标记的距离做为参考值‘Travel’下自动执行第二个标记时，建议重量社为3克而非0克避免有样品附着而无法归零生面团測量拉伸性‘Extensibility’也称为弹性‘elasticity’样品可被拉伸到破裂前的最大距离通常单位是以mm以Kiefferrig做生麵團的拉伸性測量‘Fracturability’/Brittleness均是具有相当尖锐的曲线(通常是锐角三角形)定义为Fracturability’/’Brittleness=破裂的距离(mm)破裂之力

=’Hardness’(g/kg)斜线的梯度

=‘toughness’/’stiffness’(g/mm)以三点折断仿真装置比较两种饼干曲线很容易与‘ReturntoStart的穿刺测试法所产生的曲线混淆基本上穿刺之样品并未破裂尖锐的三角形是探头退回所产生的分析中的设定必须说明Measuring‘Fracturability’/Brittleness測量脆度‘Crispiness’與此三中特性有關連‘brittleness’,‘Fracturability’and‘crunchiness’0TIMEINMILK60SECINMILK180SECINMILK以Ottawacell測量泡在牛奶中脆片Crispness

计算FORCE+VEPEAKS的亮度及峰数LinearDistance测量直线距离深入观察脆片的力与时间曲线測量脆度‘Crispiness’Measuring‘Crispiness’25KgLoadcell的最低检测极限为1克5KgLoadcell的最低侦测极限为0.1克作此类分析最好以精度较高的Loadcell进行，以避免噪声与破裂峰混淆曲线上起伏原因破裂峰样品中的气泡(冰淇淋，慕司等)，aeratedspreads发泡蛋白样品中的填充物(酸奶中的水果颗粒，口红中的未溶解色料)Loadcell选择不当，测试力量太小E.g.lipstickpenetration样品流动性Hard-boiledsweetChewysweet破裂形成峰力量因样品流动，而造成先摊遢分析不規則樣品样品中含有大量的纤维或是填充黏合物(巧克力及水果颗粒)样品外型极为不规则，大小不均以总积分面积来带器最大力作为硬度的参考值会比较容易些’E.g.twotypesofhamtestedwithaKramershearcell感覺看得見基本的力和变形曲线測試前需注意事項質地分析測試目前已发展的各种测试方法，均能成功的针对样品的某些特定质地，进行量化和分析并无任何一种测试方法是适用于所有的样品，需要先了解其特性再选择适合之方法選擇適當的測試方法如何擇擇適合的測試方法在进行分析样品前，先了解以下问题：样品是属于何种质地／黏性、弹性、塑性、脆性、胶性通常以人的感官是如何做，如何模拟所需精度高不高是否为破坏性的测试選擇適當的測試方法模擬感官的測試？例如：麵包新鮮？/水果成熟？選擇適當的測試方法SqueezingPouringCuttingForkPenetrationSpreading非口感的評估？選擇適當的測試方法是否有國際標準方法？BSGelatineBloomStrengthAACCBreadFreshnessAACCPastaFirmnessASTMPetroleumWaxFirmnessASTMAdhesivePeelStrength etc.....選擇適當的測試方法是否為不規則形狀樣品不规则形状样品单独分析会造成相当大的差异性以定量样品分析可以去除此差异性。例如麦片浆果类豆类果实类干果类等测试时通常以‘Button’来做比较選擇適當的測試方法FreshProcessed漿果擠壓測試比較範例:新鮮草莓vs.加工草莓選擇適當的測試方法休閒甜食類

CerealBars選擇適當的測試方法擠壓vs.穿刺方法差異COMPRESSION较大面积的探头，可以去除不规则样品的差异性。

例如：面包中的空气或是填充物如葡萄干果仁以挤压测试方法可以测试面包压力回复测试(stressrelaxationtest)测试回复弹力延展力PENETRATION藉由小探头可以减少压力避免超出仪器测试范围，例如：硬的糖果，生米以穿刺测试方法来克服轻微程度不规则的样品例如：苹果梨子等水果選擇適當的測試方法選擇適當的測試參數SampleTouchProbePre-TestSpeed测试开始时探头pre-testspeed向样品接近通常速度不超过3mm/sec快速接近容易造成延迟启动分析数据搜集的时机在探头穿刺样品之后選擇適當的測試參數SampleTouchProbeTriggerforce当探头侦测到设定接触力时，仪器切换成testspeed并开始纪录数据Triggerforce的设定，应以使探头与样品充分接触为标准選擇適當的測試參數TriggerforceTriggerforcedependson:样品硬度较坚硬的样品可以设定较高的启动力TriggerForce.较软的样品应该设定较小的启动力TriggerForce.启动力设的很小时，室内的震动及气流有可能误触动仪器探头大小也会影响与样品的接触面积样品表面是否凹秃不平?選擇適當的測試參數Triggerforce不平滑的表面可能提早触动仪器样品的表面材质太柔软可能延迟启动選擇適當的測試參數Triggerforce一般可以先使用5g力测试其接触情形再依照观察状况加减施力選擇適當的測試參數ButtonTrigger特别适用于样品的高度不一时典型的测试范例：面包粉的挤压测试测试KramerShearcell样品测试Ottawacell样品避免刀具切到仪器之底座刀刃可能受伤仪器需要再作力量校正图形可以精确的由起始点作重迭分析選擇適當的測試參數如何運用ButtonTrigger功能首先校正探头零点并返回可以方便置入样品的高度可以设定为位置1(Exceed探头控制功能)，或以键盘设定“FAST+”测试开始位置离样品不太高，以减少无意义之数据撷取设定挤压距离注意不使探