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Reología en Yogur
Federico HartePennsylvania State University (PSU)
Universidad Tecnológica del Uruguay (UTEC)[email protected]
Montevideo, Agosto 10, 2017
Contenido
•Quien es este?
•Textura vs. Reología
•Algunas definiciones y unidades
•Viscosidad en leche y leche de manteca•Viscosidad en leche y leche de manteca
•Viscosidad aparente en yogures bebibles
•Viscosidad aparente y ‘yield stress’ en yogures batidos y aflanados
U Tennessee, 2005-2014
Penn State, 2014-
PhD @ Washington State U
BSc in Ag EngineeringU of Uruguay
UTEC, 2015-
Focus
• Docencia• Procesamiento de lácteos• Reología de Alimentos
• Investigación• Estructura y función de la micela de caseína• Estructura y función de la micela de caseína• Procesamiento por jets a alta presión• Propiedades bioactivas de lecitinas
• Servicio • Editor para ‘Journal of Dairy Science’, sección ‘Dairy
Foods’
4
Textura
Respuesta de nuestros sentidos como resultado del contacto entre parte de nuestro cuerpo y un alimento (Burne, 2002)
5
nuestro cuerpo y un alimento (Burne, 2002)
TEXTURA REOLOGIA
PERCEPCION
Porcentaje de correcta identificacion de varios pures
6
(Burne, 2002)
Palabras usadas para describir textura
7
(Burne, 2002)
Reología
“La ciencia que estudia la deformación y el flujo de materiales”
8
“El estudio de la forma en que los materiales responden a la deformación o el estrés”
Steffe, 1996
Contenido
•Quien es este?
•Textura vs. Reología
•Algunas definiciones y unidades
•Viscosidad en leche y leche de manteca•Viscosidad en leche y leche de manteca
•Viscosidad aparente en yogures bebibles
•Viscosidad aparente y ‘yield stress’ en yogures batidos y aflanados
Reología
Que es ‘strain’ (deformación relativa)?
F
δLδL
LoL
No tiene unidades (in/in; m/m)
Reología
11
Parametros de Reologia importantes
NORMALCIZALLA(SHEAR)
UNIDADES
STRESSPa; N/m2;
STRESSPa; N/m ;
lb/in2
STRAIN(deformacion)
Sinunidades: m/m; in/in
STRAIN RATE(tasade deformacion)
- 1/s
EL SOLIDO IDEAL
Stress (Pa)
Yield point
Elastic, Hook modulus
Strain
Elastic, Hook modulusUnits = Pa
Normal stress: σ = E εShear stress: τ = G γ
EL LIQUIDO IDEAL
Shearstress (Pa) VISCOSITY (η) (SLOPE IS CONSTANT)(Pa)
Strain rate
VISCOSITY (η) (SLOPE IS CONSTANT)Units: Pa.s; Poise; centiPoise
Como medir viscosidad?
Viscosimetro de Brookfield
Routinely used in QC labs in yogurt manufacturing
Como medir viscosidad?
Zhan Capilar esfera
Flow curves for some foods
100
200
300
She
ar s
tre
ss (
Pa)
HONEY
OIL10000
0
100
0 20 40 60
She
ar s
tre
ss (
Pa)
Shear rate (1/s)
SKIM MILK
1
10
100
1000
10000
0 20 40 60
Vis
osi
ty (
mP
a.s;
cP
ois
e)
Shear rate (1/s)
Algunos líquidos Newtonianos
Temp (oC)Viscosidad
(mPa.s or cP)Crema 10 % fat 40 1.48
20 % fat 40 2.3830 % fat 40 3.9540 % fat 40 6.9040 % fat 40 6.90
Leche descremada 25 1.40Leche entera 25 1.80Leche de manteca 25 1.80
Agua 20 1.00Aceite de maiz 30 56.5Miel (generica) 25 4000
Steffe (1996) and Rao (1999)Y el Yogur?????
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•Textura vs. Reología
•Algunas definiciones y unidades
•Viscosidad en leche y leche de manteca•Viscosidad en leche y leche de manteca
•Viscosidad aparente en yogures bebibles
•Viscosidad aparente y ‘yield stress’ en yogures batidos y aflanados
Yogures bebibles
50
100
150
200
250
300
She
ar s
tre
ss (
Pa)
HONEY
DRINKABLE YOUGURT
8000
0
50
0 20 40 60
She
ar s
tre
ss (
Pa)
Shear rate (1/s)
0
2000
4000
6000
8000
0 20 40 60
Vis
osi
ty (
mP
a.s;
cP
ois
e)
Shear rate (1/s)
HONEY
DRINKABLE YOUGURT
0
2
4
6
8
10
0 10 20 30 40 50
She
ar S
tres
s (P
a)
Shear Rate (1/s)
0
2
4
6
8
10
0 10 20 30 40 50
She
ar S
tre
ss (
Pa)
Shear rate (1/s)
0
2
4
6
8
10
0 10 20 30 40 50
She
ar S
tre
ss (
Pa)
Shear rate (1/s)
0
2
4
6
8
10
0 10 20 30 40 50
She
ar S
tre
ss (
Pa)
Shear rate (1/s)
2000
4000
6000
8000V
iso
sity
(m
Pa.
s; c
Po
ise
)
HONEY
DRINKABLE YOUGURT
What about drinkable yogurt?
0
2000
0 20 40 60
Vis
osi
ty (
mP
a.s;
cP
ois
e)
Shear rate (1/s)
- FIX THE SHEAR RATE IN YOUR PROTOCOL! - USE “APPARENT VISCOSITY”- E.G., APPARENT VISCOSITY AT 1000 HZ: BETWEEN 2,000 AND 4,000 cP
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•Viscosidad aparente y ‘yield stress’ en yogures batidos y aflanados
La curva de flujo del Yogur
50
100Sh
ear
Str
ess
(P
a)
0
50
0 10 20 30 40 50
She
ar S
tre
ss (
Pa)
Shear Rate (1/s)
La ‘viscosidad’ del Yogur
VIDEO 1
VIDEO 2VIDEO 2
VIDEO 3
Option 1: Break the Structure
- Product tested at storage temperature (e.g., 50F)- Mix sample with a spoon- Spoon sample into container- Choose spindle for expected viscosity range- Ensure that spindle is clean and dry- Ensure that viscometer is leveled - Immersed spindle in product- Immersed spindle in product- Ensure that the meniscus of the fluid is in level with the grove on
the spindle shaft- set the speed of rotation to 10 rpm- Allow to rotate three times and take the reading- Multiply the reading by the factor spindle to obtain the final
apparent viscosity
What values? Weak range: 150 to 700 cPMid range: 1,000 to 3,000 cPThick range: 10,000 to 25,000 cP
Option 2: ‘Firmeza’
Option 3: Measure Yield Stress
- Vane method- Equilibrate sample temperature- Insert the vane in the sample container- Constant rotation of 1 Hz- Hold for 30 seconds- Record stress or torque
VIDEO 4
VIDEO 5
VIDEO 6
Apparent
YIELD STRESS
Option 2: Measure Yield Stress
Apparent
0
20
40
60
80
0 10 20 30 40
Ap
par
en
t st
ress
(P
asca
ls)
0
60
120
180
0 10 20 30 40
Ap
par
en
t st
ress
(P
asca
ls)
Option 2: Measure Yield Stress
0 10 20 30 40
Time (seconds)
0
20
40
60
80
0 10 20 30 40
Ap
par
en
t st
ress
(P
asca
ls)
Time (Seconds)
0 10 20 30 40
Time (Seconds)
Yield stress y firmeza
Journal of Food Engineering 80 (2007) 990–995
Yield stress y firmeza
Journal of Food Engineering 80 (2007) 990–995
Gracias!Gracias!Federico HartePennsylvania State UniversityUniversidad Tecnológica del [email protected]
Agosto 10, 2017
