稠度仪与粉质仪

—介绍两种检测面粉流变特性的仪器

    随着食品业的发展， 人们对面粉质量的要求越来越高，因此对检测仪器的要求也越来越高。世界上有几种检测面粉流变特性的仪器，其中最有名的就是德国布兰班德公司的粉质仪、拉伸仪和法国特里百特—雷诺公司的吹泡仪和稠度仪。

    稠度仪是法国特里百特—雷诺公司在吹泡仪的基础上发展研制生产的一种测定面粉和面团流变特性的仪器。由于吹泡仪在世界上应用广泛，还由于稠度仪可以和吹泡仪两机合一，组成一台吹泡—稠度仪，它可测全套的面粉的流变特性，而且节约投资，节省占地。所以稠度仪从1997年一出现就引起面粉业的广泛注意。

    稠度仪和粉质仪都是测量面粉的吸水率和面团揉和性能的仪器，它们可提供相似的信息。在检测强筋至弱筋的各种面粉有接近的特性。然而这两种仪器的特点如何？它们的关系如何？有没有相互转换的系数，能否将一种仪器的数据转换成另一种仪器的数据？这是面粉业和食品业科技工作者非常关心的问题。

   首先，稠度仪不是粉质仪仿造品。因为稠度仪和粉质仪对面团实施的机械作用不同，对面团作用方式也不同。稠度仪有其自身特点和自身个性。稠度仪有自己的压力传感器测定阻力（粉质仪是测量力偶）；有自己特有几何形状的和面钵；有自己的转速恒定的双臂搅拌头（粉质仪有两个转向相反，转速不同的单臂搅拌头）；有自己特有曲线和自有的解释参数。

    稠度仪首先考虑的是面团的内聚力和密实度。它们与面团的机加工性能直接相关。仪器考虑到面团形成的蛋白网络，面筋维持稠度的能力。

    当然，用户试图找到稠度仪和粉质仪的固定关系，以便将一种仪器的数据转换成另一种仪器的数据，这是情理所在。这里可以明确地说，用稠度仪做的适量加水面团的揉和性能和粉质仪做的面团的揉和性能是相似的。大的趋势是完全一致的。但同时也要指出，这种相似性只适用某些类型的面粉。不是全部类型的面粉。至今还没获得将稠度仪数据转换成粉质仪数据的直接系数。

1.　粉质仪与稠度仪比较

1.1 粉质仪

    粉质仪是测定面团物理特性的运动型仪器。和面过程中面团提供给搅拌臂的阻力被转移给一台测力机，测力机和一套杠杆及平衡系统连接。一个记录笔在记录鼓上画出一条曲线。

    仪器的主要部件是和面钵。

    两个搅拌臂以不同的速度旋转，速比3:2。　机械的和马达的力由测力仪产生出来。测力仪的原理是作用力和反作用力相等并相反。当面团提供给搅拌臂阻力时，就产生一个力偶，此力偶在测力仪和马达力的相反方向产生。这一力偶驱动杠杆系统。在杠杆系统的顶端安装一台力摆天平，用于测量力偶值。

    一个油槽缓冲器用于在和面过程中使摆动幅度最小。和面钵壁为凹形并置于恒温槽内以便使其总维持在30ºＣ。

1.2粉质仪曲线

    粉质曲线和吹泡曲线一样在世界上尽人皆知，广泛应用。粉质曲线可以测量下述数据：

面团发展时间（或面团最大发展时间）在图上以“Ａ＂表示，代表达到500 BU 线必要的时间。

    在图上“Ｂ”为稳定时间，是曲线上升时第一次和500 BU线较相交时刻和曲线下降第二次离开500 BU线时刻之间的差。

    “Ｅ”为曲线高度达到500 BU的时间。

    20分钟跌落值为曲线最高值和从第一次加水起算20分钟后曲线值之间的差。

还可以用上述同样的方法计算12分钟跌落值。

    弱化度“Ｆ＂表示从和面开始直至面团稠度比最大稠度降低30 BU所用时间。

1.3 稠度仪

    稠度仪的原理是建立在测量面团作用于面钵壁压力基础上的。这种压力是由双搅拌臂搅推面团到压力传感器上产生的。“Ｆ”值从属于面团稠厚度。如果面团很软，面团对压力传感器产生压力就低。面团水合不足，面团硬，记录的压力就高。

    通过大量实验，在最大压力和面粉吸水能力之间建立了一种直接的相关系数并储存于仪器之中。最大压力值用PrＭax表示。通过ＮＧ型触摸显示屏将吸水率自动计算并显示出来。

1.4稠度仪曲线

    在这条曲线上，可以测量到几个数据：形成面团的时间（达到最大压力值PxMax的时间，和面粉吸水能力相关）；压力高于最大压力减20％的持续时间（面团的耐性）；250秒跌落值和450秒跌落值，表示面团抗和面的能力。这两种跌落值经常是有联系的。但我们有时观察到一些曲线在450秒有类似的跌落值，而在250秒却有不同的跌落值。这正好表明了和面过程面团抗性的强弱。

    上述三种数据是稠度曲线最重要参数。而另外一些数据也将被应用。例如：

    —250秒跌落速度：（250s压力—PrMAX）/(250秒—达到PrMAX时间)

    —面团形成速度

1.5  稠度仪和粉质仪的基本差别

1.5.1 工艺

    稠度仪和粉质仪的和面钵及测量技术是不相同的。稠度仪测量的数据受蛋白网络的影响很大。能确实检测到和面过程中面筋组成面团和维持面团稠度的能力。稠度仪和面与面包房用的和面机和面比较相近。

    稠度仪和面的高速度、高效率可以缩短检测时间，增加各种面团特性的微小差别。

需要说明稠度仪对有内聚力的面团才能记录下压力。面团内聚力越强，记录的压力越大。

对松散的混合物不产生压力。

    换句话说，做小麦面粉的实验，稠度仪总是测量面团的机械性能，这一点很重要。

而粉质仪的工艺是建立在测量两个搅拌臂之间的力偶的基础上的。也是面团越硬记录的数值越高。但有一点需要指出，粉质仪的搅拌臂总是插在检测产品之中，有时尽管检测面粉没有内聚于一起形成面团，还是记录下力偶数据。

    这种基本差别可以解释稠度仪和粉质仪检测面团时揉和性能时的差别。

1.5.2 操作程序

粉质仪和稠度仪不仅工艺不同而且操作程序也不相同。下述表格比较了它们主要的不同点。

    在了解清楚和面钵、温度及食盐对面团的揉和性能的作用后，对不能方便地找到两台机器之间的固定关系就不难理解了。然而，从理论上说这两台仪器是类似的，为此用一些方法比较两种仪器的实验结果是必要的。

2.稠度仪和粉质仪良好的相关性

    如果对强筋粉、中筋粉和弱筋粉分别做粉质实验和稠度实验，对三种面粉进行比较，发现它们曲线趋势都相同。

    如同这些例子所表明的那样，稠度仪的面团揉和性能和粉质仪的面团揉和性能是相近的、是有联系的。然而，也仅仅是在大的趋势上。

    根据粉质仪的分类，建立下述表格：

    这一系列实验明确地体现出筋力强的面粉有好的耐性，20分钟的跌落值小。而和面时间不随面粉的筋力变化。但发现几种数据，在Q1和Q2面粉之间没有很大的差别。

    用稠度仪检测检测同样的面粉。列一个稠度仪的平均数据图表看看与粉质仪的差别。

    此图表明稠度仪的数据变化和粉质仪的变化都在同一方向上。也证实了Q1和Q2面粉之间没有大的差别（和粉质仪一样）

    和面时间在等级之间没有大的差别。当用劣质面粉时250秒跌落值增加。450秒跌落值也增加，但Q1,Q2,Q3差别较小。这可能是在450秒和面已完成强力和面，面粉之间差别不明显。同时，稠度仪测量的耐性（稳定时间）有减小的趋势。

    实际上，稠度仪给面粉的分类在大的趋势上和和粉质仪给面粉的分类是相似的，是有可比性的。都表现出面粉筋力越强稳定性越强，跌落值越小。

    在这些方面，两种仪器是有可比性的。但是，如前所述，找不到一种准确的将稠度仪的数据转换成粉质仪的数据的相关关系。

3.检测特定面粉，验证两种仪器的差别。

    为了更好地了解这两种仪器，对一些比较极端的特定产品做实验，比较两种仪器的揉和性能的差别。

3.1 检测天然淀粉

    首先，用粉质仪检测，取250克纯天然淀粉加入和面钵，再加入211ml水。在粉质仪曲线上可以看到实际最大稠度差不多达到500 BU。需要指出对这样的物质水合不可能是84.4%。

    在同样条件下用稠度仪对天然淀粉进行检测，检测结果表明测量到的压力很低。与粉质仪不同，在稠度仪整个检测过程中压力一直保持恒定。

    其次，在粉质仪的检测过程中，观察揉和的产品，会发现在和面钵内加入的水，含在淀粉中形成颗粒（象奶粉颗粒）。这就增加了产品在和面钵内的体积。然后，形成相当稀的面团。

    因为在粉质仪检测过程中，搅拌臂一直插在产品中，因此记录下一种很高的压力，随后，力偶随着越来越成为液体的“面团”形成而降低。

    与此不同，稠度仪记录下“面团”形成后的一种稳定的压力。在此之前，当淀粉和水混合形成颗粒时，搅拌臂穿其而过，对和面钵壁不产生压力。“面团”较快形成后，以液体状态稳定下来，记录下唯一的恒定压力。

3.2 检测黑麦面粉

    这个例子也很有意义。黑麦面粉的特性是用它自己的面筋很难形成蛋白网络。

    在粉质仪上检测，用200g的黑麦面粉和145ml的水混合，我们观察到最大稠度达到330 UB ,也可以计算出和面时间，耐性和跌落值。

    同样条件下在稠度仪上检测，测量到的压力差不多是０。因为黑麦粉的面筋难于形成蛋白网络。

    观察和面钵内的面团，可以看到面团的内聚力很差。呈现液体状并且很粘稠。

    这也清楚地表明稠度仪测量的面团要有良好的内聚力。从这点来看，稠度仪对面筋的数量和质量及其特点比粉质仪更敏感。　

3.3 检测复合面粉

用一种筋力相对强的面粉，做下述混合：

   面粉本身是强筋粉，加入面筋或天然淀粉后，人为地增加或减少了蛋白质的数量。目的是检验随着这些原料的添加，复合粉曲线的变化。

3.3.1对粉质仪曲线的影响

    为了更清楚地了解面筋和淀粉对粉质曲线的影响，列出下述各种信息：

    上述结果明确表明，这些混合面粉没有很大的差别。从各曲线形状所得结果都有很好的稳定性。揉和时间似乎受添加面筋的影响，而其它情况数值基本相同。20分钟跌落值没变化（除了一种情况），跌落值依然在最大，但是这种不跌落,实际上是不现实的。

似乎不论那种情况，面团的揉和性能都正确，没有显著的差别，而复合面粉本身变化很大。

3.3.2 对稠度仪曲线的影响

        为了更清楚地了解面筋和淀粉对稠度曲线的影响，列出下述各种信息：

    稠度仪的实验结果表明上述各种面粉的揉和性能都是有区别的。可以发现面粉的吸水率从属于面粉的组分。面筋含量越高，吸水率越高（此点和粉质仪相同）。当加入天然淀粉时，不仅这种组份吸水率低，而且加淀粉也就是稀释了面筋，使得面粉吸水率更低。

除了吸水率降低外，面团的揉和性能也发生了变化。对和面时间的影响不太明显。但是250s跌落值在加入淀粉时明显增加，加入面筋时明显减少。450s跌落值这种趋势更进一步得到证实。同时，当加入面筋时，稳定时间延长；加入淀粉时稳定时间变短。

    这是粉质仪和稠度仪之间差别的典型例子。这表明面粉在这两台仪器做的揉和性能实验有很好的可比性，但有些差别，而稠度仪更敏感些。

    事实上，加入天然淀粉，吸水率降低应该更合逻辑；当加入面筋时，面团的耐性增加，跌落值减少也完全符合逻辑。通过这项研究，可以认为稠度仪比粉质仪更敏感。

    4.结论

    —在测定一般面粉的吸水率时，粉质仪和稠度仪有很好的相关性。然而，对高面筋含量的面粉或高损伤淀粉的面粉，稠度仪可以获得更准确的信息。

—和面过程中面团的揉和性能，在大的趋势上两台仪器之间有相关性。但当粉质仪和稠度仪做特殊面粉或组合面粉检测时，它们之间也是有可比性，但稠度仪更敏感（特别是筋力较强或较弱的面粉），记录的数据解释起来更令人信服。

    —与粉质仪比较稠度仪有它自身的特性和自身的个性。两台仪器工艺的不同和操作程序的不同造成测试结果的不同。有些情况下稠度仪更敏感，测量的数据更准确。

—稠度曲线对加入面筋很敏感。不仅对加入面筋的数量而且对面筋的质量也很敏感。

另一种参数损伤淀粉也是另人感兴趣的。我们知道损伤淀粉会增加面粉的吸水率，但我们用粉质仪和稠度仪做比较实验，发现粉质仪没有获得稠度仪同样的结论。而在稠度仪曲线上，损伤淀粉的影响由跌落值特别是250s跌落值明显的显现出来。

这些观察到的现象在做各种添加剂实验检测，证实添加剂的作用时更详尽地观察到，得到进一步证实。

1999.1.6.