CN112034116A - 一种使用质构仪进行三段压缩测试测量面条咀嚼质地的方法 - Google Patents

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屈良静
余建中
阮信维
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Abstract

一种测定面条质构的方法，将面条固定于测试装置后，以设定的参数对面条进行三次压缩实验，藉由第一次持续性低力量压缩测定面条表面的黏性以表征面条爽滑程度；再由后两次的破坏性测试测得面条的全质构分析参数包含硬度、弹性、内聚性、咀嚼性、回复性。此方法的特征在于在一次的实验中，可以得到两种测试的数据，并且由单一图形去做运算，不但省去更换样品的时间，更能以同一样品一次完成两种实验，避免样品不同导致数据影响，以符合省时、省工、省料达到检测最大效益化。

Description

一种使用质构仪进行三段压缩测试测量面条咀嚼质地的方法
技术领域：
本发明涉及食品质地分析方法-全质构分析(Texture Profile Analysis)与采用PID控制器控制压力的面条黏性测试(Adhesiveness Test)，具体为结合两种面条测试形成一种全新的面条质地的分析方法，以符合省时、省工、省料达到检测最大效益化。
背景技术：
全质构分析(Texture Profile Analysis)以下简称TPA是一种用于分析食物质地常见的方法，其特征在于对样品做两次形变并测量过程中的力的变化并加以分析，该项理论是由Dr.Alina Surmacka Szczesniak在1960年代开发出来的，TPA测试时探头的运动轨迹是：探头从起始位置开始，先以一速率压向测试样品，接触到样品的表面后再以测试速率对样品进行压缩一定的距离，而后返回到压缩的触发点，停留一段时间后继续向下二次压缩同样的距离，再以测后速率返回到探头测前的位置。应用于面条时，由于会直接破坏面条表面，因此无法测得面条的爽滑特性，为使面条的质地分析能更全面，因此参考面条的黏性测试方法，并使用不会破坏面条的固定压力持续压缩表面后(压力控制采用 PID控制器进行控制，以持续提供稳定性好、工作可靠、调整方便的表面压缩力) 进行表面黏性测试。结合全质构分析对面条的内部质地如硬度、弹性、内聚性、咀嚼性、回复性进行进一步的分析，从而使一个实验测试能得到全面的面条质地数据。
PID控制器是一个在工业控制应用中常见的反馈回路部件。控制器把数据和目标的参考值进行比较，然后把差异用于计算新的输入值，这个新的输入值的目的是为了让系统的数据达到或者保持参考值。PID控制器可以根据历史数据和当前差异的出现率来调整输入值，使系统更加准确而稳定。
PID控制器(比例-积分-微分控制器)，由比例单元(Proportional)、积分单元(Integral)和微分单元(Derivative)组成。并借由调整这三个单元的增益“K“来调定其特性。PID控制器主要适用于基本上线性，且动态特性不随时间变化的系统。简单来说，PID控制器使用与持续追踪一个固定数值，并借由不同 K值的输入来达成稳定追踪的功能，下面将依序介绍PID分别得增益K值在本方法中的应用，由于本方法的目标及参考直接为力量，后续将直接以力量表示。
比例控制项P的增益Kp：当前力量与目标力量差异决定移动速度，当收集到之当前力量与目标的参考值差距越大，则加快测试速度以达到接近目标力量之效果，修正公式如下
F＝5000/Kp*V+Ft
积分控件I的增益Ki：当前力量与目标参考值的差决定速度修正方向，力量小于目标则持续增加速度，可依照历史数值持续给予加速度，用于快速追踪目标，加速公式如下
a＝Ki*0.015
微分控件D的增益Kd：看当前数值为上升或下降并给予缓冲，用于缓冲前两者的加速或是缓冲突如其来的数值变化，位置缓冲公式如
Si+1-Si＝Kd*(Fi+1-Fi)/500000
藉由上述比例单元的控件，控制目标力能平稳维持于设定之参考值，避免外界震动或样品本身形变的干扰。
发明内容
本发明的目的在于提供一种测定面条质地的方法，以获得上述背景技术中提出之结果。为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种面条拉伸的实验方案，使用质构仪进行测定与分析，其方案设定如下。
测试模式：压缩
黏性测试参数
测试前速度：0.50毫米/秒
测试中速度：0.20毫米/秒
测试后速度：5.00毫米/秒
黏性测试目标模式：力200克
触发模式：力20克
PID控制器参数：P/I/D＝10/10/1
全质构分析参数
测试前速度：2.00毫米/秒
测试中速度：1.00毫米/秒
测试后速度：2.00毫米/秒
目标模式：压缩形变量75％
触发模式：力20克
循环等待时间：10秒
附图说明：
图1为三段压缩测试的力与时间测试图，红框为第一段测试的黏性测试放大图，第二段为全质构分析测试图。
具体实施方式
实验步骤如下：
1.取用适合测试之生面条长度不低于10厘米。
2.将面条放入沸腾之热水中煮5分钟，过程中需定期搅拌避免受热不均，煮熟后迅速将面条捞起并以摄氏10度之冷水冰镇30秒，以滤网沥干后待测，为避免风干后黏性降低，面条需于5分钟内测试完毕。
3.测试前先对质构仪进行力量与高度校正。
4.将面条取3条并平铺于测试装置上，盖上夹具上盖。
5.以设定方案开始测试。
6.测试数据包含抗黏性、硬度、弹性、内聚性、咀嚼性、回复性。

Claims (4)

1.一种面条质构的测试方法，其特征在于：对面条进行三次压缩，测得表面与内部咀嚼的质构参数。其方法设定如下：
测试模式：压缩
黏性测试参数
测试前速度：0.50毫米/秒
测试中速度：0.20毫米/秒
测试后速度：5.00毫米/秒
黏性测试目标模式：力200克
触发模式：力20克
PID控制器参数：P/I/D＝10/10/1
全质构分析参数
测试前速度：2.00毫米/秒
测试中速度：1.00毫米/秒
测试后速度：2.00毫米/秒
目标模式：压缩形变量75％
触发模式：力20克
循环等待时间：5秒。
2.根据权利要求1所述的质构仪方案，其特征在于：对面条进行三次压缩，第一次采用PID控制器控制持续压缩力量，以确保压缩力能维持恒定，以测定面条表面黏性，后两次压缩参考全质构分析测试测定面条咀嚼质地包含硬度、弹性、内聚性、咀嚼性、回复性。
3.根据权利要求1所述的方法可以随样品需求更换速度、目标模式的距离或型变量、触发力与PID控制器参数，以符合各式不同种类的面条。
4.质构仪测试方案的内容：包含得到面条质构的参数设定与图形解析计算。
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常鑫: "鲜湿面加工品质及表面粘性的研究", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库(电子期刊) 工程科技I辑》, no. 05, pages 024 - 125 *

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