손쉽고 효과적인 치즈 연화점 측정

연화점(SP)은 정의된 중량 하에 물질이 연화되고 늘어나 정의된 거리(흐름 거리)만큼 수직으로 흐르는 온도입니다. 물질의 흐름을 촉진시키는 중량으로는 일반적으로 볼(ball)이 사용됩니다. 이 기술을 사용하여 열 값과 유동성, 흐름 성향 및 신축성(표 1에 요약)과 같은 유동학적 특성을 모두 연구할 수 있습니다[1].

치즈는 가공 식품에서 점점 더 많이 사용되는 재료입니다. 고온에서 탄성이 높아짐에 따라 SP 측정은 거동을 특성화하는 효과적인 수단이며, 식품 과학자들은 풍미 있는 결과를 보장하기 위해 SP를 점점 더 많이 사용하는 추세입니다.

표 1: 녹은 치즈의 질감 특성

절차

여기서 우리는 메틀러 토레도의 Excellence 적점 시스템을 사용하여 녹은 치즈 3개를 조사했습니다. 체다, 에멘탈 및 모짜렐라 치즈의 각각의 샘플을 3회 측정하여 동시 복제 실험을 거쳤습니다 (n=6). Excellence 기기는 그림 1과 같이 측정 도중 및 측정 후에 비디오 관찰을 허용합니다.

SP 실험 과정 중 흐름 거리(flow distance)를 지속적으로 모니터링합니다. SP 온도는 샘플이 19mm의 거리를 흘렀을 때 결정될 수 있습니다. 거리 다이어그램의 예는 그림 2와 같습니다.

움직임과 같은 요소가 컵에서부터 샘플로의 흐름에 영향을 미치므로, 흐르는 샘플에 가해지는 전체 힘은 다음과 같이 수식화할 수 있습니다.

d = c₀ + c₁*T + c₂*[exp(c₃*T+ c₄)]
(eq. 1)

여기서
d는 수직 흐름 거리,
T는 온도
c₀ 및 c₁은 선형 항
c₂, c₃ 및 c₄는 지수 항의 파라미터입니다.

가장 중요한 파라미터는 c₃인데, 이것은 지수 함수가 얼마나 빨리 부패하는지, 또는 실험 용어로는 치즈가 얼마나 빨리 부드러워지는지를 나타내기 때문입니다.

기존의 신호 처리 분야에서 c₃은 시간 상수(τ)라고 하며 역수로 표현할 수 있습니다. 우리는 시간 의존성이 아닌 온도를 고려하고 있기 때문에 이 용어를 온도 상수 τ_T라고 부르겠습니다. τ_T는 곡선 맞춤 후에 얻을 수 있으며, SP 샘플 사이를 분리하는 데 사용할 수 있습니다.

결과

표 2는 세 가지 녹은 치즈의 결과를 보여주고 있습니다.이것은 SP와 τ_T 모두 온도 및 τ_T가 상승하면 결과가 진행되는데, 체다에서 에멘탈, 모짜렐라 치즈 순서로 진행됨을 나타냅니다.

모짜렐라는 72.5 °C의 최고 SP를 나타냅니다. 이것은 다른 두 개보다 10 °C 높은 값입니다. 체다와 에멘탈 치즈의 SP는 각각 60.1 °C 및 62.7 °C로 비슷합니다. 두 개의 치즈가 유사한 SP를 가지고 있는 경우 τ_T 값으로 이들을 구분할 수 있습니다.

표 2: 연화점 및 온도 상수 (τ_T) 결과. 불확실성은 표준 편차로 표현됩니다(n=6). SP 결과(°C)

결론

가열은 치즈 본연의 미세 구조와 질감을 변형합니다. SP 데이터는 이러한 열 변화가 발생하는 온도를 나타내며, τ_T 는 이러한 변화가 얼마나 빨리 발생하는지를 나타냅니다. SP 측정을 통해 현상학적 방식으로 용해성, 점도 및 신축성과 같은 파라미터 사이의 상호 작용을 분석함으로써 특정 레시피에서 치즈가 적합한지 여부를 알 수 있습니다.

[1] R.Kapoor, L.E. Metzger, CRFSFS (7), 2008:194-214.