식품 산업 내에서 음식이 어떻게 행동하는지 이해하는 것이 매우 중요합니다. 쉽게 (머핀) 변형 (머핀), 파이프 (파스타 소스)를 통해 흐르거나 쿠키의 카라멜 토핑)에 머무를 것인가 (Bechamel 소스)? 저장 및 운송 중에 제품을 효율적으로 만들고 잘 유지하려면 음식의 이러한 물리적 특성에 대해 더 많이 아는 것이 유용합니다. 운 좋게도, 음식 물리학 내에는 이것을 조사하는 모든 음식이 있습니다 :rheology.
이 게시물은 유변학이 무엇인지 알아 내기 시작하여 음식 유변학의 기본 사항을 탐구 할 것입니다. 그런 다음 음식 유동학 세계에서 점도, 전단 속도 및 전단 응력 등 매우 일반적인 용어를 확대 할 것입니다. 마지막으로, 우리는 일부 음식의 흐름 행동에 대한보다 실용적인 예를 확대 할 것입니다. 가정 요리사 나 요리사로서 점도 값과 같은 것을 측정하지 못할 수도 있습니다. 그럼에도 불구하고, 이러한 개념의 기본 사항을 이해할 가치가 있습니다. 요리, 냉각 및 운송 중에 음식에 어떤 일이 일어나는지 이해하는 데 도움이됩니다.
음식의 유변학은 무엇입니까?
유변학은 재료의 흐름을 설명합니다. 유변학은 음식에 적용 할뿐만 아니라 (가장 자주 액체) 물질의 흐름과 행동 일 수 있습니다. 몇 가지 예제를 사용하여 개념을 생생하게 해 보겠습니다.
- 케첩 병 밖에서 흘러 나오지 않고 대신 병이나 튜브를 흔들거나 눌렀을 때만 흐릅니다. 이 행동을 보여주는 재료의 유변학을 측정함으로써 몇 가지 유사점을 볼 수 있습니다.
- 물 컵에서 정말 쉽고 빠르게 흘러 나옵니다. 꿀 다른 한편으로는 매우 다르게 흐르면 더 천천히 흐르고 두꺼운 시럽 일관성으로 흐릅니다.
- 심지어 옥수수 전분 를 혼합하려고했습니다 약간의 물로? 그렇다면, 당신은 그것을 기울일 때 그릇에서 흘러 나올 것을 알았을 것입니다. 그러나 숟가락으로 격렬하게 저어주기 시작하면 꽤 힘들 것입니다! 그것은 두껍게하지만 일단 저어주고 숟가락을 부드럽게 움직이면 다시 훨씬 쉬워집니다!
유변학은 이러한 모든 현상을 조사하고 어떤 일이 일어나는지, 왜 발생하는지, 어떻게 변화 될 수 있는지 (또는 할 수 없음) 설명하는 데 도움이 될 것입니다.
식품 유변학 - 점도
유변학을 연구하려면 음식 유변학의 세계에서 광범위하게 사용되는 몇 가지 개념에 익숙해야합니다. 점도 부터 시작합니다 . 모든 액체와 연질 고체는 점도 값을 갖습니다. 이 점도는 특정 응력이 적용될 때 물질의 저항을 설명합니다. 점도를 설명하는 또 다른 시각적 방법은 '두께'를 통한 것입니다. 점도가 높은 재료는 점도가 낮은 물질보다 두껍습니다. 예를 들어, 꿀은 물보다 두껍고 점도에 대한 값이 더 높습니다.
물질의 점도는 항상 온도에 따라 다릅니다. Bechamel 소스를 상상해보십시오. 따뜻할 때 매우 유동적입니다 (점도가 낮음). 그러나 냉각하면 두껍게됩니다. 일부 재료의 경우 한 온도에서의 점도는 부어 지거나 혼합 되더라도 소위 Newtonian 유체라고합니다. 물은 뉴턴 유체의 예입니다.
그러나 많은 재료의 경우 그들의 점도는 실제로 외부 힘이나 스트레스에 달려 있습니다. 그 케첩으로 돌아 갑시다. 병이 거꾸로 잡히면 흐르지 않습니다. 대신 흐름을 시작하려면 병을 흔들어야합니다. 이 흔들림으로 인해 흐름 또는 두께에 대한 저항이 분명히 바뀌 었습니다. 많은 음식이 이런 식으로 행동하고, 이들은 비 뉴턴의 액체입니다.
식품 유변학 - 전단 속도 및 전단 응력
식품 유변학 내에서 매우 일반적인 두 가지 용어는 전단 속도와 전단 응력입니다. 많은 분석 기술 내 에서이 두 용어가 나타날 것입니다.
이러한 개념을 설명하는 가장 쉬운 방법은 그 사이에 작은 공간이있는 두 개의 평행 판을 상상하는 것입니다. 그 공간은 분석하려는 재료로 채워질 수 있습니다. 분석 중에 상단 플레이트가 하단 플레이트 위로 이동합니다. 전단 속도는이 판이와 함께 움직이는 속도를 설명합니다.
전단 속도 =상단 플레이트의 속도 (초당 미터, m/s)/두 플레이트 사이의 거리 (미터, m)
판 사이의 거리가 포함 된 이유는 간단한 예로 설명 할 수 있습니다. 두 판 사이의 거리는 매우 크면 그 사이에있는 재료는 많이 눈에 띄지 않으며, 재료는 샘플 전체에 해당 이동을 분배 할 수있는 충분한 공간이 있습니다. 다시 말해, 전단 속도는 낮다. 거리가 매우 작고 판이 서로 매우 가깝면 그 사이의 재료는 반드시 움직임을 발견 할 것입니다.
보다 실용적인 용어 :전단 속도는 음식을 저어주는 속도 나 팔을 섞는 속도에 영향을받습니다.
이제 우리는 재료를 얼마나 빨리 움직이려고하는지 설명 할 수있는 방법을 찾았 으므로이 작업을 수행하는 데 얼마나 많은 어려움이 필요한지 정의해야합니다. 우리가 논의했듯이, 점도는 흐름에 대한 저항입니다. 따라서 특정 전단 속도를 적용하는 데 얼마나 많은 압력이 필요한지 알면 점도를 정의 할 수 있습니다. 전단 응력이 들어오는 곳입니다.
전단 응력은 정의 된 전단 속도를 적용하는 데 필요한 힘 (표면적 당)을 설명합니다. 다시 말해, 땅콩 버터를 이동하기 위해 얼마나 많은 힘을 적용 해야하는지 설명합니다.
점도 =전단 응력 / 전단 속도
Newtonian 유체의 경우, 전단 응력과 음식에 적용되는 전단 속도를 아는 것은 전단 응력을 전단 속도로 나누어 점도 값을 제공합니다. 비 뉴턴 유체의 경우이 계산도 수행 할 수 있지만, 찾을 수있는 점도 값은 해당 특정 전단 속도에 대해서만 해당됩니다. 전단 속도가 변하면이 공식의 결과는 다를 것입니다.
물 속의 옥수수 전분을 다시 생각해 봅시다. 천천히 저어 주면 (=낮은 전단 속도) 점도가 낮 으면 혼합하기 쉽습니다. 여기서 어떤 일이 일어나는지 확인하기 위해 임의의 숫자를 가져 가겠습니다. 전단 속도가 5 (1/s)이고 전단 응력 10 (pa)이면 점도는 다음과 같았을 것입니다. 10/5 =2 Pas.
그러나 우리는 더 빨리 혼합을 시작할 때 혼합하기가 훨씬 어려워진다는 것을 알고 있습니다. 전단 속도를 50 (1/s)로 시작했으며 500 (PA)의 전단 응력이 발생했다고 가정 해 봅시다. 그것은 500/50 =10 Pas의 점도를 줄 것입니다! 다시 말해, 점도는 옥수수 전분 물 혼합물을 저어 주어 간단히 변합니다!
비 뉴턴 행동의 유형
Newtonian 유체 (물과 같은)는 유변학의 쉬운 부분입니다. 그러나 음식에서는 대부분의 재료는 Newtonian이 아닙니다. 땅콩 버터와 같은 제품, 내부에 작은 땅콩 입자가 많거나 거품 마시멜로 또는 가공 치즈가 복잡한 시스템입니다. 단 하나의 제품에 고체, 액체 및 가스가있을 수 있습니다. 이 제품에는 크고 작은 분자가 많이있을 수 있습니다. 이러한 모든 구성 요소는 서로 상호 작용합니다. 이로 인해 평범한 물과 다르게 행동하게됩니다!
그리고이 모든 제품이 뉴턴이 아닌 제품 일지라도 다시 다르게 행동 할 수 있습니다! 일부 재료는 흔들리는 (옥수수 전분 + 물) 다른 재료가 흔들리는 덕분에 흐르기 시작합니다 (케첩). 운 좋게도 (음식) 유변학의 세계에는 몇 가지 주요 트렌드가 있으므로 흐름의 일반적인 패턴 중 몇 가지에 대해 논의 할 것입니다.
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위의 이미지를 사용 하여이 개념을 설명 할 것입니다. 우선, 당신은 친숙한 용어를 인식 할 것입니다. x 축에서 전단 속도를 찾을 수 있고 Y 축에서 방금 논의한 전단 응력이 있습니다. 검은 선은 4 개의 다른 음식에 대한 몇 가지 측정을 나타냅니다.
Newtonian
왼쪽 하단에서 직선을 시작하겠습니다. 이것은 Newtonian 유체를 설명합니다. 이 라인의 어느 시점에서나 전단 응력의 값을 전단 속도로 나누면 항상 같은 값을 얻게됩니다.
전단 박사
이 라인은 똑 바르지 않으며 대신 시작시 매우 가파르고 나중에 레벨이 떨어집니다. 이것은 처음에 전단 속도를 증가 시키면 전단 응력도 빠르게 증가 할 것임을 의미합니다. 그러나, 곡선이 있으면 선이 있기 때문에 전단 응력의 증가는 변화하는 전단 속도로 변할 것이다. 이 경우 라인은 점점 더 가파르게됩니다. 다시 말해,이 재료를 더 쉽고 쉽게 전단시키는 것이 더 쉬워집니다. 이런 일이 발생하면 우리는 재료 전단을 부르는 것을 부릅니다. 음식을 혼합하면 더 쉽게 흐를 수 있습니다.
전단 두껍게
반대도 가능합니다. 여기서 전단 속도가 올라가면 선이 가파르게됩니다. 이것은 더 빨리 갈 때 혼합물을 저어주기가 더 어려워지고 어려워집니다! 이것을 전단 두께라고합니다.
수율 값
이 세 가지 기본 현상은 많은 다른 음식에서 볼 수 있습니다. 그들은 또한 빙엄 플라스틱이라는 네 번째 라인과 결합 될 수 있습니다. 다른 3 라인은 0 전단 응력에서 시작되는 반면,이 재료는 전단 속도를 시작하기 위해 많은 응력이 필요합니다. 이것을 수율 값이라고합니다. 케첩은 그러한 재료의 예입니다. 운동을 시작하려면 최소 스트레스가 필요합니다. 항복 응력이있는 재료는 다시 얇아 지거나 두꺼워 지거나 뉴턴주의를 할 수 있습니다.
recap
이것은 많은 과학 개념이있는 매우 강렬한 게시물이었습니다. 다음은 간단한 요약입니다.
- 우리는 음식의 흐름의 중요성에 대해 논의했습니다 (펌핑 할 수 있습니까? 병에서 꺼내십니까?)
- 우리는 유변학이 무엇인지 논의했습니다 :재료의 흐름을 연구합니다.
- 우리는 또한 유변학 분야 가이 흐름을 설명하기 위해 용어를 소유하고 있다고 논의했습니다. 우리가 논의한 가장 중요한 것 :점도, 전단 속도 및 전단 응력.
- 그런 다음 우리는 재료가 어떻게 흐를 수 있는지에 대한 설명으로 끝났습니다. 일반적으로 소리를 지르지 만 음식의 흐름이 프로세스 조건에 어떻게 의존하는지 이해하면 매우 편리 할 수 있습니다!
