Ιξώδες τροφίμων

Γενικές έννοιες και ορισμοί

Το ιξώδες είναι ένα χαρακτηριστικό της εμφανίσεως το οποίο έχει πολύ μεγάλη σημασία για τα ρευστά προϊόντα όπως χυμοί, πούλπες, σιρόπια, ζελέδες, μαγιονέζα κέτσαπ, ζελατίνες, διάφορα έλαια, βούτυρο. Η μέτρηση αυτού του συντελεστή αφενός μεν επιτρέπει τον προσδιορισμό της ποιότητας του τελικού προϊόντος, αφετέρου δε, μπορεί να χρησιμοποιηθεί σαν δείκτης της ποιότητας της πρώτης ύλης από την οποία προήλθε το τελικό προϊόν ή σαν στοιχείο αξιολογήσεως της τεχνολογίας που ακολουθήθηκε για την παρασκευή του. Οι τιμές του ιξώδους μπορούν επίσης να χρησιμοποιηθούν σαν δείκτης ελέγχου της προσθήκης ορισμένων ουσιών στις αναγκαίες αναλογίες για την παρασκευή ενός προϊόντος. Το ιξώδες επηρεάζει σημαντικά το συντελεστή μεταδόσεως της θερμότητας στα τρόφιμα και για το λόγο αυτό λαμβάνεται σοβαρά υπόψη κατά τη θερινή επεξεργασία των διαφόρων προϊόντων.

Ο συντελεστής αυτός λαμβάνεται επίσης υπόψη κατά τον σχεδιασμό των κατάλληλων μηχανημάτων επεξεργασίας, τυποποιήσεως και μεταφοράς των ρευστών τροφίμων. Ο ίδιος συντελεστής δυνατόν να χρησιμοποιηθεί και σαν δείκτης προσδιορισμού του μεγέθους και της εκτάσεως της ποιοτικής υποβαθμίσεως ορισμένων τροφίμων, όπως συμβαίνει με την υδρόλυση των πηκτινών από τη δράση των πηκτινολυτικών ενζύμων στους θολούς χυμούς, την υδρόλυση πρωτεϊνών, του αμύλου.

Για τη μελέτη του ιξώδους, τα ρευστά τρόφιμα θεωρούνται ότι κινούνται σε μορφή πολλών και ξεχωριστών παράλληλων επιπέδων. Η κίνηση θεωρείται ότι γίνεται υπό μορφή ολισθήσεως του ενός επιπέδου επάνω στο άλλο. Η τριβή που δημιουργείται κατά την ολίσθηση αυτή των επιπέδων και που εμφανίζεται σαν αντίσταση στη ροή, ονομάζεται ιξώδες. Η αντίσταση στη ροή είναι αποτέλεσμα αφενός μεν της κινήσεως Brown, αφετέρου δε της συνοχής μεταξύ των μορίων. Σύμφωνα με τα παραπάνω το ιξώδες είναι έννοια αντίθετη από τη ρευστότητα που εκφράζει την τάση ενός υγρού τροφίμου για ροή. Αποτέλεσμα της δράσεως του ιξώδους, της αντιστάσεως δηλαδή στη ροή, είναι η ύπαρξη διαφορετικής ταχύτητας για τα διάφορα επίπεδα ροής. Η μεταβολή αυτή της ταχύτητας μεταξύ των διαφόρων παράλληλων επιπέδων είναι συνάρτηση του ιξώδους του ρευστού.

Το ιξώδες μερικων τροφίμων μεταβάλλεται έντονα όταν αυτά αναδευτούν ή ανακινηθούν με δύναμη. Το φαινόμενο της ελαττώσεως του ιξώδους με ανάδευση ονομάζεται θιξοτροπία και της αυξήσεως του ρεοπηξία. Το τελευταίο αυτό φαινόμενο συναντάται σπάνια στα τρόφιμα. Η μελέτη του ιξώδους και γενικότερα των ρεολογικών ιδιοτήτων των τροφίμων είναι αντικείμενο της Μηχανικής των Τροφίμων και για τον λόγο αυτό δεν θα γίνει εκτενέστερη αναφορά στο βιβλίο αυτό. Εκείνο που ενδιαφέρει τον ποιοτικό έλεγχο των τροφίμων είναι οι τρόποι μέτρησης του ιξώδους, η ποιοτική αξιολόγηση των προϊόντων με βάση το ιξώδες, καθώς επίσης και η δυνατότητα βελτιώσεως του συντελεστή αυτού με την προσθήκη διαφόρων ουσιών.

Μέτρηση

Για τη μέτρηση του ιξώδους έχουν αναπτυχθεί πολλές μέθοδοι, που βασίζονται σε διαφορετικές αρχές. Έχουν επίσης σχεδιαστεί και κατασκευαστεί πολλοί τύποι οργάνων που χρησιμοποιούνται είτε στα εργαστήρια, είτε στη βιομηχανία. Οποιαδήποτε μέθοδος και αν εφαρμοστεί, πρέπει να γίνει σε καθορισμένη θερμοκρασία γιατί ο συντελεστής αυτός μεταβάλλεται αισθητά και συγκεκριμένα η τιμή του αυξάνεται με την ελάττωση της θερμοκρασίας και αντίστροφα. Η επίδραση αυτή της θερμοκρασίας επί του ιξώδους περιγράφεται με τη γνωστή εξίσωση του Arrhenious. Το ιξώδες επηρεάζεται σοβαρά και από την τιμή του pH. Τα περισσότερα από τα όργανα που χρησιμοποιούνται για την μέτρηση του ιξώδους μπορούν να υπαχθούν σε δύο κατηγορίες, τα ρεόμετρα με τριχοειδή σωλήνα και τα περιστροφικά ρεόμετρα. Ο όρος ρεόμετρα έχει επικρατήσει αντί του όρου ιξωδόμετρα, γιατί με τα όργανα αυτά μετριούνται ουσιαστικά οι ρεολογικές παράμετροι και όχι ο συντελεστής ιξώδους.

Περιστροφικά ρεόμετρα: Τα ρεόμετρα αυτά χωρίζονται σε δύο βασικούς τύπους. Εκείνον που χρησιμοποιεί σταθερή δύναμη και αυτό τον τύπο που χρησιμοποιεί σταθερή ταχύτητα. Το τμήμα του οργάνου που περιστρέφεται μπορεί να έχει διάφορα σχήματα, όπως σχήμα καρφίτσας, δίσκου, κυλίνδρου. Επειδή η μέτρηση βασίζεται στην αντίσταση του υγρού κατά την περιστροφή και για τη μέτρηση απαιτείται κάποιο χρονικό διάστημα, τα όργανα αυτά δεν είναι κατάλληλα για τη μέτρηση θιξοτροπικών και ρεοπηκτικών υγρών. Με τα περιστροφικά ρεόμετρα μετριέται το σχετικό ιξώδες του προϊόντος. Για όλα τα Νευτώνεια υγρά είναι δυνατό να μετρηθεί το απόλυτο ιξώδες, μετά από ρύθμιση του οργάνου. Στην κατηγορία των περιστροφικών ρεομέτρων υπάγονται το ιξωδόμετρο του Stormer, του MacMichael,κ.ά.

Ρεόμετρα με τριχοειδή σωλήνα: Τα ρεόμετρα της κατηγορίας αυτής περιλαμβάνουν τα όργανα εκείνα που μετρούν το ιξώδες με μόνη τη βαρύτητα και εκείνα για τα οποία απαιτείται πρόσθετη πίεση για τη λειτουργία τους. Τα όργανα που λειτουργούν με βαρύτητα είναι κατάλληλα για προσδιορισμούς σε υγρά με χαμηλό ιξώδες. Πριν από τις οριστικές μετρήσεις γίνονται δοκιμές προκειμένου να διαπιστωθεί αν το υγρό τρόφιμο που μελετάται έχει Νευτώνεια συμπεριφορά ή όχι. Η διαπίστωση αυτή μπορεί να γίνει με τη μέτρηση του ιξώδους ξεκινώντας από διαφορετικά αρχικά ύψη του υγρού ή από το ίδιο ύψος αλλά με τη χρησιμοποίηση τριχοειδών σωλήνων που έχουν διαφορετική διάμετρο. Αν το ιξώδες που θα προσδιοριστεί δεν είναι σταθερό αλλά μεταβάλλεται με τη μεταβολή των συνθηκών, τότε το υπό μελέτη υγρό δεν είναι Νευτώνειο. Κλασσικό ιξωδόμετρο που λειτουργεί με βαρύτητα είναι το ιξωδόμετρο του Ostwald. Επίσης υπάρχει ένας μεγάλος αριθμός παραλλαγών του οργάνου αυτού. Ένα όργανο το οποίο σχεδιάστηκε στο Πανεπιστήμιο του Ohio είναι το GOSUC consistometer το οποίο είναι εύκολο στη χρησιμοποίησή του.

Μεγάλης σημασίας για τα υγρά τρόφιμα, των οποίων το ιξώδες είναι μεγάλο και δεν μπορούν να ρεύσουν διαμέσου τριχοειδών με μόνη τη βαρύτητα, είναι να ρεόμετρα που χρησιμοποιούν τεχνητή πίεση. Για την εξασφάλιση της πίεσης εφαρμόζονται συστήματα που χρησιμοποιούν τόσο αέρια ή και ατμοσφαιρικό αέρα υπό πίεση, όσο και υδραυλικά έμβολα. Με τα ρεόμετρα της κατηγορίας αυτής προσδιορίζονται οι ρεολογικές παράμετροι παχύρευστων τροφίμων όπως πουρέδων, πουλπών και συμπυκνωμένων χυμών.

Όργανα που μετρούν την εξάπλωση του προϊόντος: Τα όργανα της κατηγορίας αυτής είναι πολύ απλά. Μία ορισμένη ποσότητα του προϊόντος τοποθετείται σε ειδικό χώρο του οργάνου και μετριέται η απόσταση που θα εξαπλωθεί τούτο σε ορισμένο χρόνο. Η απόσταση αυτή είναι συνάρτηση του ιξώδους του προϊόντος. Κλασσικό όργανο της κατηγορίας αυτής είναι ιξωδόμετρο του Bostwick. Το όργανο αυτό αποτελείται από μία επιμήκη σκάφη σχήματος ορθογωνίου παραλληλεπίδου. Στο ένα άκρο της σκάφης διαμορφώνεται ο χώρος του δείγματος με την παρεμβολή θυρίδας η οποία κινείται κατά έννοια κάθετο προς το οριζόντιο επίπεδο με την βοήθεια ενός ελατηρίου που εξασφαλίζει το ακαριαίο άνοιγμά της με απλό χτύπημα του δαχτύλου. Στον πυθμένα της σκάφης υπάρχει κλίμακα, οι χαραγές της οποίας έχουν απόσταση μισό εκατοστό. Το όργανο φέρει κοχλίες και αεροστάθμη για την οριζοντίωσή του. Για τη μέτρηση του ιξώδους, δείγμα από το προϊόν ίσο με 100 γραμμάρια περίπου, τοποθετείται στο χώρο που δημιουργείται με το κλείσιμο της θυρίδας. Με ένα χτύπημα η θυρίδα υψώνεται αυτομάτως και το προϊόν αρχίζει να εξαπλώνεται εντός της σκάφης. Κατά τη μέτρηση προσδιορίζεται η απόσταση εξαπλώσεως σε ορισμένο χρόνο και εκφράζεται σε cm.

Σχετικές σελίδες

• Γενικές έννοιες και ορισμοί ιξώδους τροφίμων

• Μέτρηση ιξώδους τροφίμων

• Βελτίωση ιξώδους τροφίμων