다양한 물성 측정 방법

바삭함과 촉촉함, 물컹물컹, 말랑말랑의 기준은 어떤 방법으로 측정할 수 있을까요?

이번 포스팅에서는 식품의 물성을 사람의 기준이 아닌 

기계적으로 측정하는 방법을 알아보도록 하겠습니다.

 

식품의 물성을 기계적으로 측정하는 직접적 방법은 기초적, 경험적, 모방적 방법으로 구분이 됩니다.

기초적 측정 방법은 일정한 형태의 균일한 시료를 특정한 조건에서 수행함으로써 정립된 물성학적 이론에 의해 분석이 가능한 방법이고, 경험적 측정 방법은 우리가 실제 생활에서 겪을 수 있는 경험을 바탕으로 식품의 물성을 측정하는 방법들을 의미하며, 모방적 측정 방법은 식품을 실제 사람 입안에서 씹을 때 또는 식품이 담긴 용기 안에서 움직일 때 등의 실제 특정 상황을 모방하여 식품의 물성을 측정하는 방법입니다. 

 

식품의 물성을 객관적으로 측정하기 위하여 사용되는 다양한 방법 및 장치들은 식품에 대한 물성 정보를 직접적으로 제공하는 것이 아니라 물리적 단위를 가진 변수(힘, 거리, 압력 등)을 측정하고 이를 식품 물성과 연관시킵니다.

 

1) 뚫기 시험은 힘을 측정하여 식품의 조직감을 분석하는 대표적 방법으로서 가느다란 막대기 형태의 프로브 또는 펀치로 시료를 뚫는 데 필요한 힘을 측정합니다.

뚫기 시험에서는 압축력 및 전단력이 동시에 작용되는데, 시료의 크기는 사용하는 프로브보다 충분히 커야 합니다. (반무한 기하학적 법칙)

 

2) 압축 시험은 식품 분야에서 가장 널리 사용되는 식품 물성 측정 방법으로서 디스크 형태의 프로브를 사용하여 시료를 아래 방향으로 누르고, 이때 얻어지는 힘-시간 또는 힘-거리 곡선으로 부터 식품의 물성학적 특성을 분석하게 됩니다. 

 

3) 인장 시험은 시료를 끊어질 때까지 잡아당겨 얻어지는 힘 값 또는 거리를 측정하여 면, 치즈, 반죽, 껌 등의 물성학적 특성을 분석하게 됩니다.

 

4) 압축-압출 시험은 용기에 담긴 시료를 디스크 형태의 프로브로 눌러 용기 바닥의 구멍으로 시료가 배출되는 전방 압출, 용기보다 작은 프로브를 사용하여 용기와 프로브 사이로 시료가 위로 배출되는 후방 압출로 구분되며, 페이스트와 같은 유동 특성이 있는 시료의 물성 분석에 이용됩니다.

 

5) 휨-스냅핑 시험은 고체 식품의 가운데 또는 한쪽 끝을 눌러 부서뜨릴 때 필요한 힘값을 측정하는 방법으로서, 막대기 또는 얇은 판 형태를 가진 과체류(바나나, 오이, 당근 등), 건조면(국수, 스파게티), 쿠키, 시리얼바, 초콜릿 등의 물성 측정에 이용됩니다.

 

6) 절단전단 시험은 칼과 같은 형태의 날카로운 날을 가진 프로브를 사용하여 시료를 2조각으로 절단하는 방법으로 육류, 과채류, 치즈 등에 이용됩니다. 특히, 시료에 따라 워너-블래츨러 전단날, 크래머 전단 용기와 같은 특수한 형태의 프로브가 사용됩니다.

 

7) 텍스처 프로파일 분석은 저작 작용을 모방한 식품 물성 측정 방법으로, 식품을 연속적으로 두번 압축함으로써 얻어진 힘-거리 (또는 시간)곡선을 분석하여 부서짐성, 경도, 부착성, 응집성, 탄력성, 점착성, 씹힘성, 순간복원력의 물성 전보를 얻을 수 있습니다. 

 

8) 만능 시험기라고 불리는 universal testing machine(UTM)은 압축력, 신장력 등 수직력을 가하여 다양한 시료의 물성을 분석하는 다목적 기기로서 인스트론이라는 이름으로 흔히 불리움니다. 텍스처 분석기는 식품을 포함한 바이오 관련 시료의 물성 측정에 특화되어 사용되고 있는 물성 측정장치입니다.

 

9) 레오미터는 물체의 물성을 측정하는 기기 또는 장치를 통칭합니다. 하지만, 통상적으로는 전단력을 가하여 시료의 점도와 점탄성을 측정할 수 있는 회전형 물성 측정장치를 일컫습니다. 평판형, 원추-평판형, 원통형 등 다양한 기하 형태를 레오미터에 장착하여 시료에 전단력을 가하고 이때 얻어지는 토크값으로부터 점도와 점탄성을 측정합니다.

 

10) 패리노그래프의 경우 500 FU 값을 기준으로 최적의 반죽 상태를 얻기 위한 혼합 시간, 수분 흡수율 뿐만 아니라 반죽 안정도 등의 물성 정보를 얻을 수 있으며, 믹소랩은 최적의 반죽 상태를 나타내는 1.1 Nm 값을 기준으로 반죽 혼합 특성뿐만 아니라 온도 변화에 따른 반죽의 호화, 노화 특성을 분석할 수 있습니다. 

 

11) 엑스텐소그래프와 알비오그래프는 반죽의 신장 특성을 분석하는 기기입니다. 엑스텐소그래프는 반죽을 끊어질 때까지 잡아당기는 데 필요한 힘 값 거리를 측정하고, 알비오그래프는 공기를 불어넣어 반죽을 팽창시키는 동안의 압력을 측정합니다. 여기서 얻어진 최대 힘 값 또는 최대 압력 값은 반죽의 탄성을 나타내며, 그때의 거리는 반죽의 점성을 의미합니다.

 

12) 신속점도계는 곡류 가루 또는 전분 현탁액을 가열 및 냉각하면서 점도 변화를 측정 합니다. 이로부터 시료의 페이스트 형성 특성을 분석 할 수 있는데 특히, 현탁액 상태에서의 호화, 노화 특성을 손쉽게 측정할 수 있어 제분, 스낵 관련 산업체에서 널리 이용됩니다. 

 

이번 포스팅은 다양한 기계적 방법으로 

식품의 물성을 측정하는 방법에 대하여 알아보았습니다.