Reologia nei test sugli alimenti

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La lavorazione degli alimenti spesso comporta un processo di flusso complesso; pertanto, le proprietà fisiche degli ingredienti e del prodotto finale sono vitali. Queste proprietà sono importanti anche per produrre una piacevole esperienza di consumo e prodotti che soddisfino le aspettative. L’analisi reologica è quindi uno strumento importante per valutare il cibo e i suoi ingredienti costituenti in tutte le fasi del sistema alimentare, dalla lavorazione e produzione industriale alla cucina e al consumo casalingo.

Cos'è la reologia e cos'è un reometro?

Definizione di reologia

Come funziona un reometro e cosa misura un reometro?

Reometro vs viscosimetro

Tipi comuni di reometri

- Reometro rotazionale

- Reometro capillare

- Reometro dinamico a taglio

Problemi comuni nella reometria degli alimenti

Misurazione delle proprietà reologiche nell'industria alimentare e delle bevande

Questo articolo ha lo scopo di spiegare cos'è la reologia, come vengono misurate le proprietà reologiche e come queste si applicano al tuo cibo.

La reologia è una branca della fisica, in particolare della meccanica dei fluidi. Descrive la deformazione e il flusso della materia: solidi e fluidi (liquidi e gas) sotto l'influenza di sollecitazioni. In sostanza, la caratterizzazione reologica quantifica la relazione tra deformazione, stress imposto, viscosità, comportamento del flusso, elasticità e recupero di una sostanza.1 Nella lavorazione degli alimenti, la reologia è essenziale poiché le proprietà del flusso determinano il comportamento del cibo durante la lavorazione o la preparazione. Inoltre, la reologia influenza i sapori e i nutrienti rilasciati dal cibo durante la masticazione e la digestione. L'analisi reologica imita ciò che accade quando un materiale viene maneggiato.2

Un reometro è uno strumento che misura il modo in cui la materia scorre in risposta alle forze applicate e ne quantifica le proprietà reologiche. Un reometro estensionale applica stress o deformazione estensionale, mentre un reometro rotazionale controlla e applica stress o deformazione di taglio.3

La reologia studia la relazione tra stress (forza) e deformazione (deformazione) di un materiale. Il professor Eugene C. Bingham coniò il termine nel 1920 dal greco ῥέω (rhéō) "flusso" e -λoγία (-logia) "studio di". La reologia risponde alla domanda: "Come risponde un materiale a una forza?".4, 5

Fondamentalmente, un reometro applica o misura la coppia, lo spostamento angolare o la velocità angolare. Tuttavia, l'utente è più interessato ai parametri reologici, che vengono calcolati come segue:

Gli esperimenti reologici vengono eseguiti applicando un piccolo stress al campione e misurando la deformazione sviluppata oppure applicando una quantità fissa di deformazione e misurando la sollecitazione sviluppata. Le misurazioni di piccole deformazioni rivelano la struttura della materia su scale fino al livello nanometrico e micrometrico. Nel frattempo, grandi deformazioni e sollecitazioni possono fornire informazioni sul comportamento viscoelastico non lineare e dipendente dal tempo, che è rilevante per la lavorazione e il consumo degli alimenti.6

I test con un reometro possono essere condotti in modalità rotazionale (taglio) o oscillatoria, contrariamente ai viscosimetri, che misurano solo in una condizione di flusso. Nelle misurazioni rotazionali, la geometria di misurazione ruota continuamente in una direzione, fornendo informazioni sulla viscosità del campione. Quando viene eseguito un test oscillatorio, la geometria di misurazione si muove avanti e indietro e misura la viscoelasticità della materia (Figura 1).7

Come accennato in precedenza, la reologia si occupa del flusso (caratteristico dei liquidi) e della deformazione (caratteristica dei solidi). La realtà, tuttavia, è un po’ più complessa e alcune sostanze possono manifestare una combinazione di questi comportamenti (Figura 2). In generale, i fluidi possono essere classificati come newtoniani (la loro viscosità è indipendente dalla velocità di taglio) e non newtoniani. Questi possono essere ulteriormente classificati come indipendenti dal tempo; la loro viscosità dipende