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穿刺測試

測量穿刺阻力,評估表面硬度、脆度與凝膠強度。

穿刺測試 — 測試動作示意動畫

第1部分

什麼是 穿刺測試

穿刺測試是最廣泛應用的質地測試模式之一。以小直徑探頭單次穿入樣品,精確量測食品的硬度、破裂力與黏著力,特別適合評估食品表皮硬度、脆殼結構與凝膠強度(如明膠 Bloom 值)。

主要應用領域

烘培製品硬度糖果易碎性乳製品塗抹性蔬果皮穿刺強度凝膠 Bloom 強度冰淇淋硬度

量測的質地特性

硬度 Hardness脆度 Fracturability黏性 Adhesiveness凝膠強度 Gel strength

第2部分

原理及操作流程

測試原理

探頭以設定速度垂直穿入樣品,即時記錄力量–時間(或距離)曲線,從中提取硬度峰值、破裂點與黏著力等參數。以 AACC 74-09 為例,設定為 1.7 mm/s、形變 25%、觸發 5 gf、延遲 0 秒。

操作流程

1

樣品準備

依標準(如 AACC 74-09)將麵包切成 25 mm 或 12.5 mm 均勻厚度;蔬果、糖果依特性前處理。

2

探頭定位與觸發

將樣品置於探頭正下方中央,探頭下降至觸發力時開始正式記錄。

3

穿刺壓縮至目標深度

探頭以設定速度穿入,達到目標深度(如形變 25%、固定距離或穿透模式)。

4

退針與數據提取

探頭退回起點,系統計算最大穿刺力(硬度)、破裂點與負向黏著力。

5

多點重複與統計

多點重複測試,軟體輸出平均值與標準差,方便比較樣品差異。

參數設定建議

依樣品與應用選擇的標準或建議參數,可直接作為測試起點。

AACC 74-09 麵包硬度標準參數

速度測試模式啟點目標延遲
1.7 mm/s形變(壓)5 gf形變 25%0 sec

使用直徑 36 mm 柱形探頭。

明膠 Bloom 強度(ISO 9665 / GMIA)

溫度探頭速度穿入深度結果單位
10°CØ 1/2 英吋聚酯纖維4 mm/s4 mmgf Bloom

明膠溶液濃度 6.67%,於 10°C ±0.1°C 靜置 17 小時凝固後測試。

第4部分

測試數據解讀與分析

穿刺曲線的峰值即最大穿刺力,對應硬度;峰值前的突降點代表脆殼或內部結構斷裂,是酥脆度的指標;力-距離曲線下面積為穿透功,代表總能量消耗;退針時的負向力反映黏著性或拉絲性。

曲線圖表

穿刺測試力–時間曲線
穿刺測試力–時間曲線:樣品 A(較軟)與樣品 B(較硬)的硬度峰值比較。

參數定義與計算

測試完成後,軟體依曲線自動計算以下參數

硬度 Hardness

曲線峰值即最大穿刺力,代表樣品硬度。

計算:最大穿刺力

脆度 Fracturability

穿刺過程中破裂點的力量與距離,評估脆度。

黏著性 Adhesiveness

探頭退回時的負向力量,代表黏性。

第6部分

常見問題解答

穿刺測試與TPA全質構分析有何差異?

穿刺測試採用單次穿入模式,主要評估硬度、破裂力、黏著力等參數,測試速度快,適合生產線品管與大量樣品比較。TPA全質構分析則進行兩次壓縮,可獲得硬度、彈性、凝聚性、咀嚼性等8項以上參數,適合深入的研發分析。兩者可相互配合使用。

如何依照食品種類選擇正確的穿刺探頭?

硬脆食品(餅乾、硬糖、巧克力)用小直徑探頭(2–4mm);軟質半固體(麵包、蛋糕)用大直徑探頭(25–36mm),符合AACC標準;黏彈性食品(焦糖、起司)用球形探頭;凝膠類(明膠、果膠)用1/2英吋標準探頭;抹醬類用油脂塗佈性測試組;顆粒或條狀食品(豌豆、薯條)用多探針治具。

AACC 74-09麵包硬度標準方法的樣品準備要點?

依AACC 74-09標準:切成25mm厚(一片/次)或12.5mm厚(兩片疊測),丟棄麵包兩端2–3片脆皮切片。樣品置於直徑36mm柱形探頭正下方中央。測試速度1.7 mm/s,觸發力5gf,壓縮至形變25%(即6.25mm)。硬度即該深度時的壓縮力值(CFV)。測試前的儲存、包裝及溫度條件需保持一致並於報告中明確說明。

明膠Bloom強度測試的標準流程為何?

依ISO 9665或GMIA標準:將明膠溶液(6.67%濃度)倒入標準容器,於10°C±0.1°C下靜置17小時凝固。使用直徑1/2英吋(12.7mm)聚酯纖維探頭,以4mm/s速度穿入4mm,記錄該點力值(單位:g Bloom)。Bloom值越高代表凝膠強度越大。

穿刺測試結果重現性不佳時如何改善?

提升重現性的關鍵步驟:樣品標準化(切片厚度、溫度、含水量一致,測試前讓樣品達到相同溫度平衡);探頭定位(避開氣孔、顆粒等不規則區域);觸發力設定(太低會因震動產生誤觸);多點重複(每樣品至少5次重複,計算平均值與標準差);定期校正(每日基本校正,每月標準校正塊驗證)。

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