Простой и эффективный метод определения температуры размягчения сыра

Температура размягчения (ТР) — это температура, при которой вещество размягчается, растягивается и под действием определенной нагрузки преодолевает некоторое расстояние по вертикали. При исследовании текучести обычно используется шарообразный груз. Этот способ позволяет определить термические и реологические характеристики вещества: плавкость, текучесть и эластичность (табл. 1) [1].

Сыр — распространенный ингредиент многих блюд. Сыр приобретает эластичность при повышенной температуре, и измерение ТР — эффективный метод определения его термических характеристик. Пищевые лаборатории все чаще используют этот метод для получения выдающихся вкусовых результатов.

Таблица 1. Текстурные характеристики расплавленного сыра

Процедура

Три образца сыра были исследованы с помощью системы МЕТТЛЕР ТОЛЕДО серии Excellence для определения температуры каплепадения. Специалисты МЕТТЛЕР ТОЛЕДО исследовали сыры сортов чеддер, эмменталь и моцарелла в двух параллельных измерениях с трехкратным повторением (n = 6). Приборы Excellence позволяют наблюдать за ходом эксперимента и результатами с помощью видеокамеры, как показано на илл. 1.

Во время эксперимента непрерывно измеряется длина, на которую растягивается образец. Температура расплавления определяется при прохождении образцом отметки 19 мм. Пример графика размягчения приведен на илл. 2.

Текучесть образца в чашке зависит от различных факторов, таких как движение, а равнодействующая сил может быть выражена формулой:

d = c₀ + c₁*T + c₂*[exp(c₃*T+ c₄)];
(формула 1),

где
d — расстояние при растяжении по вертикали;
T — температура;
c₀ и c₁ — коэффициенты линейной части;
c₂, c₃ и c₄ — коэффициенты экспоненциальной части.

Наиболее важным является параметр c₃, потому что он отражает скорость убывания экспоненциальной функции. В условиях текущего эксперимента он показывает, насколько быстро размягчается сыр.

В методах обработки сигналов величина c₃ называется постоянной времени (τ), иногда выражается обратной дробью. Так как мы рассматриваем функцию температуры, а не времени, эту величину можно назвать постоянной температуры τ_T. τ_T получают при аппроксимации кривой и используют в качестве характеристики образца.

Результаты

В таблице 2 собраны результаты для трех сортов расплавляемого сыра. Видно, что значения ТР и τ_T для чеддера, эмменталя и моцареллы не одинаковы, и большему значению температуры соответствует большее значение τ_T.

У моцареллы наивысшая температура размягчения равна 72,5 C — на 10 °C больше, чем у двух других сыров. Температуры размягчения чеддера и эмменталя близки: 60,1 °C и 62,7 °C соответственно. Если у двух сортов сыра одинаковые значения ТР, для определения различия между ними используются значения τ_T.

Таблица 2. Результаты измерения точки размягчения и постоянной температуры (τ_T). Неопределенность соответствует стандартному отклонению (n = 6). Результаты измерения ТР выражены в градусах Цельсия.

Выводы

При нагревании изменяется микроструктура сыра, а с ней и текстура. Параметр ТР показывает, при какой температуре происходит соответствующее изменение, а τ_T показывает, насколько быстро оно происходит. При измерении температуры размягчения экспериментальным путем можно проследить взаимосвязь между параметрами плавкости, вязкости и эластичности и определить пригодность сорта сыра для определенного рецепта.

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