MENDELOVA UNIVERZITA V BRNĚ AGRONOMICKÁ FAKULTA

MENDELOVA UNIVERZITA V BRNĚ AGRONOMICKÁ FAKULTA

DIPLOMOVÁ PRÁCE

BRNO 2010

KATEŘINA PRYCLOVÁ

Mendelova univerzita v Brně Agronomická fakulta Ústav techniky a automobilové dopravy

Tokové chování majonézy

Diplomová práce

Vedoucí práce:

Vypracovala:

doc. Ing. Libor Severa, Ph.D .

Bc. Kateřina Pryclová

Brno 2010

PROHLÁŠENÍ

Prohlašuji, že jsem diplomovou práci na téma Tokové chování majonézy vypracovala samostatně a použila jen pramenů, které cituji a uvádím v přiloženém seznamu literatury. Diplomová práce je školním dílem a může být použita ke komerčním účelům pouze se souhlasem vedoucího diplomové práce a děkana AF Mendelovy univerzity v Brně.

dne………………………………………………. podpis diplomanta………………………………

PODĚKOVÁNÍ Touto cestou děkuji doc. Ing. Liboru Severovi, Ph.D. za cenné rady, připomínky, čas a odborné vedení. Dále děkuji své rodině a svému partnerovi za jejich stálou morální podporu v průběhu celého studia.

ABSTRAKT Cílem diplomové práce bylo prokázat a popsat závislost dynamické viskozity na rychlosti deformace a na základě naměřených hodnot vytvořit

tokové

křivky

a

matematický

model,

díky

kterému

lze

charakterizovat chování i dalších druhů majonéz. Dále byla graficky znázorněna závislost viskozity na obsahu tuku a tzv. časová závislost, která vyjadřuje závislost dynamické viskozity na době působení zatížení. Testováno bylo šest vzorků majonéz, běžně dostupných v obchodní síti. Reologické vlastnosti těchto vzorků byly měřeny na rotačním digitálním viskozimetru Anton Paar. Z tokových křivek bylo zjištěno, že se zvyšující se rychlostí deformace dynamická viskozita klesá. Tato skutečnost byla popsána a modelována.

Z

grafu

časové

závislosti

vyplývá,

že

dlouhodobým

působením zatížení klesá dynamická viskozita vzorku. Také tento jev byl podroben analýze a následně modelován. Dále bylo měřením zjištěno, že čím vyšší je obsah tuku v majonéze, tím větší je její dynamická viskozita.

Vytvořené

matematické

modely mohou

nalézt

využití

v

technologické praxi i dalším teoretickém zkoumání.

Klíčová slova: majonéza, reologie, viskozita, nenewtonovská kapalina, toková křivka

ABSTRACT The diploma thesis is focused on determination and description of the shear rate dependence of mayonnaise viscosity. The measured values were used for creation of the flow curves. Created and computed mathematical models can be used for general description of mayonnaise behavior.

Another characteristic, which was precisely monitored, was

the influence of fat content on mayonnaise viscosity and material time dependence. The time dependence describes varying behavior of material during longer period of loading. Altogether, six commercially distributed mayonnaises were tested. The rheological properties were measured using digital rotary viscometer Anton Paar. The flow curves shown the clear tendency of dynamic viscosity decrease with shear rate increase. The time dependence monitoring revealed viscosity decreasing with shearing time. The fat content is influencing the flow properties and higher percentage of fat increases mayonnaise viscosity. Created mathematical models can be used for both, technological purposes and further theoretical research.

Key words: mayonnaise, rheology, viscosity, flow curve, non-newtonian fluid

Obsah

1 ÚVOD ............................................................................................ 9 2 CÍL PRÁCE ................................................................................. 10 3 LITERÁRNÍ PŘEHLED ............................................................... 11 3.1 Majonéza ................................................................................. 11 3.1.1 Historie vzniku majonéz y..................................................... 11 3.1.2 Výroba majonézy ................................................................ 11 3.1.3 Složení majonézy ................................................................ 13 3.1.3.1 Olej ............................................................................... 13 3.1.3.2 Vaječn ý žloutek ............................................................. 14 3.1.3.3 Ocet .............................................................................. 15 3.1.3.4 Ostatní složky majonéz y ................................................. 15 3.1.3.5 Jakost majonéz y ............................................................. 17 3.1.3.6 Sm yslové požadavk y....................................................... 18 3.1.3.7 Fyzikální a chemické požadavk y...................................... 18 3.1.3.8 Nejčastěji zjišťované nedostatky při kontrole majonéz v tržní síti ................................................................................ 18 3.1.4 Mikrobiologická kvalita majonéz y ........................................ 19 3.1.5 Nízkotučná majonéza ........................................................... 20 3.2 Sojanéza .................................................................................. 21 3.3 Reologie .................................................................................. 21 3.3.1 Viskozita ............................................................................ 22 3.3.2 Metod y měření viskozit y ...................................................... 23 3.3.2.1 Druh y viskozimetrů ........................................................ 24 3.3.3 Reologie a senzorická anal ýza .............................................. 28 3.3.4 Tixotropie........................................................................... 29 3.3.5 Reologická charakteristika viskoelastick ých potravin ............. 30 3.3.5.1 Gel ................................................................................ 33 3.3.5.2 Newtonovské kapalin y .................................................... 34 3.3.5.3 Nenewtonovské tekutiny s časově závislými reologickými vlastnostmi .................................................................... 35 3.3.5.4 Nenewtonovské kapaliny s časově nezávislými reologickými vlastnostmi .................................................................... 35 3.3.5.5 Vysoká míra deformace................................................... 36 3.3.5.6 Nízká míra deformace ..................................................... 37 3.3.6 Reologické charakteristik y v praxi ....................................... 39 4 MATERIÁL A METODY ............................................................. 41 4.1 Materiál................................................................................... 41 4.2 Metod y .................................................................................... 44 4.2.1 Příprava měření ................................................................... 45 4.2.2 Postup měření ..................................................................... 45 4.2.3 Matematick ý model ............................................................. 49 5 VÝSLEDKY A DISKUSE ............................................................. 49 5.1 Tokové křivk y .......................................................................... 57 5.1.1 Majonéza Oak Lane ............................................................. 57 5.1.2 Majonéza Hellmann's ........................................................... 59 5.1.3 Majonéza Vita Star .............................................................. 61

5.1.4 Majonéza Heinz .................................................................. 5.1.5 Majonéza Tesco .................................................................. 5.1.6 Majonéza Oak Lane light ..................................................... 5.2 Porovnání tokových křivek všech vzorků ................................... 5.3 Časová závislost ...................................................................... 5.4 Model Herschel-Bulkley ........................................................... 5.5 Vliv obsahu tuku na viskozitu ................................................... 6 ZÁVĚR ........................................................................................ 7 SEZNAM POUŽITÉ LITERATURY ............................................. Seznam tabulek ............................................................................. Seznam grafů ................................................................................ Seznam obrázků ............................................................................

63 65 67 69 73 74 76 78 81 84 85 86

1 ÚVOD Historie majonézy sahá až do poloviny 18. století, kdy jí poprvé připravil francouzský vévoda Richelieu. Od té doby nás majonéza provází a stala se velmi oblíbeným doplňkem nejenom smažených jídlel, ale slouží také jako dochucovadlo v různých salátech a je součástí nemalé škály dressingů. Spotřeba v ČR roste a řadíme se mezi 10 největších spotřebitelů v Evropě. Základem pro výrobu majonézy jsou vaječné žloutky, olej, ocet a dochucující složky. Ze složení tedy vyplývá ne příliš pozitivní vliv na zdraví člověka, hlavně co se obsahu tuků týče. Trh s majonézami je velmi široký. Můžeme si vybrat z nespočetných značek, objemů i forem obalových materiálů. V poslední době stále častěji diskutována otázka zdravé výživy také přispěla k vyvíjení nových druhů majonéz, jako je majonéza light se sníženým obsahem tuku, různé druhy majonéz s přídavkem jogurtu či sojanézy, které obsahují čistě rostlinné složky a jsou tedy vhodné pro vegany. Velmi oblíbenou je také tatarská omáčka, což je majonéza s přídavkem zeleniny. Studium tokového chování majonézy usnadňuje zpracování a další manipulaci s touto potravinou, a to jak např. u plnících zařízení, tak i při skladování, kdy nám získané poznatky mohou ušetřit práci, energii a s tím související náklady. Vědecká disciplína zabývající se tímto studiem se nazývá reologie. Jedním z hlavních cílů této disciplíny je nalézt vztah mezi deformací, napětím a rychlostí deformace u jednotlivých druhů látek. Reologie vzhledem k faktu, že nalezení obecného řešení těchto vztahů je nemožné, vytváří modely, kterými se snaží chování různých typů látek vystihnout. V textu diplomové práce bude na některých místech používána anglická terminologie (shear thinning, shear thickening apod). Důvodem je absence českých ekvivalentů těchto vysoce specifických výrazů. Anglická terminologie je v těchto případech běžně užívána i v českých odborných textech.

- 9 -

2 CÍL PRÁCE Reologie, jako věda o pohybu viskózních kapalin a přetváření hmot, které nejsou dokonale pružné, je důležitým odvětvím, které slouží k popisu chování a hodnocení kvality již zmiňovaných kapalin. Mezi tyto kapaliny patří také majonézy. Majonézy jsou kapalinami nenewtonovské povahy, jejichž charakteristikou se práce mimo jiné také zabývá. Cílem diplomové práce je vyhodnocení reologických vlastností šesti různých

druhů

majonéz

při

teplotách

10°C

a

20°C.

Sledovanou

reologickou vlastností v této práci je dynamická viskozita. Pro rozšíření získaných experimentálních dat a z důvodu srovnání byla mezi testované vzorky zařazena i majonéza se sníženým obsahem tuku. Dalším cílem práce je popsat míru závislosti dynamické viskozity na rychlosti

deformace.

Tyto

závislosti

byly

měřeny

na

rotačním

viskozimetru Anton Paar a míru jejich závislosti charakterizují tokové křivky. Součástí měření je také zjištění závislosti dynamické viskozity na době působení deformace, kterou popisuje křivka označená jako „časová závislost“. Vedlejší měření dále popisuje vliv tuku na viskozitu. Práce má také za úkol sestavení matematického modelu, jehož pomocí lze popsat tokové chovaní majonéz různých druhů. Součástí

diplomové

práce

je

dále

popis

majonézy

z hlediska

potravinářského, což zahrnuje složení, popis jednotlivých složek, popř. vliv jednotlivých složek na lidský organismus.

- 10 -

3 LITERÁRNÍ PŘEHLED 3.1 Majonéza 3.1.1 Historie vzniku majonézy Jak již bylo zmíněno v úvodu, historie majonézy sahá až do poloviny 18.století. Prameny hovořící o vzniku majonézy se liší, ale největší zásluha je připisována francouzskému vévodovi Richelieu. Také původ slova majonéza je nejistý a existuje několik verzí jak k němu došlo. Podstatným ale zůstává fakt, že její vznik historicky náleží Francii, odkud se poté rozšířila do dalších částí Evropy. Na počátku 19.století je např.její receptura zaznamenána v anglických kuchařkách. Počátkem 20.století se začala majonéza vyrábět průmyslově v USA pod vedením pana Hellmanna. Majonézu Hellmann's si můžeme koupit dodnes. Původ tatarských omáček, které jsou také velmi oblíbenou komoditou, je taktéž ve Francii.

3.1.2 Výroba majonézy Majonéza konkrétně

pak

je

ochucená

pasterovaných

studená vaječných

emulze

vytvořená

žloutků,

z vajec,

rostlinného

oleje

řepkového, okyselená octem, popřípadě kyselinou citronovou, vzniklá procesem emulgace ve vodné fázi. Jako emulgátor zde působí žloutek, což v praxi znamená, že zabraňuje opětovnému spojení olejové a vodné fáze. Proces emulgace spočívá v intenzivním míchání tří hlavních složek - oleje, žloutků a octa - ve speciálních strojích, kde dojde ke spojení a vytvoření mikroskopicky stejnorodé stabilní struktury kapiček oleje zafixovaných ve vodném prostředí. Majonéza se jako finální produkt pasteruje, chladí a plní do obalů. Stroje pro výrobu majonéz, salátových krémů a dressingů jsou převážně

zahraniční

výroby,

konstruovány

jako

kontinuální

i

diskontinuální. Všechny mají společný charakter v tom, že užívají nádrže

- 11 -

s míchadly na přípravu jednotlivých fází t.j. emulgační, kořeninové, škrobové a eventuálně tuhé přísady. Výkonnost těchto linek je 500-2000 kg/hod konečného výrobku. V ČR jsou instalovány dva typy linek SCHRODER a PETZHOLDT (Mareček, Groda, Sychra, 1996). Systém

SCHRODER

má

počítačem

řízené

dávkování

pomocí

šestihlavého dávkovacího čerpadla. Jím jsou jednotlivé fáze dávkovány do emulgačního kombinátoru, který sestává z emulgačního cylindru se šlehačem. Z kombinátoru hmota přetéká do Viskorotoru, kde je rotor opatřen klínovým ozubením a stator přímým ozubením. Ozubením se dosahuje vyššího emulgačního efektu. Systém PETZHOLD vstupní hmotu pasteruje přímo ve výrobníku. K emulgaci dochází principem protiproudého mísení. Výrobník sestává z dynamického PCM míchače a statického PSM míchače. Dynamický míchač je tvořen sloupcovým rotorem s vnitřní úpravou pro vedení kapalin. Statický míchač je sestaven z disků, čímž je zvyšován emulgační efekt a zahuštění výrobku (Mareček, Groda, Sychra, 1996). Vyrobená majonéza se balí do prodejních obalů. V dnešní době jsou stále oblíbené skleněné obaly. Skleněné obaly patří mezi vratné distribuční obaly. Použití skla má řadu výhod; nevstupuje do chemické reakce s obsahem a nikterak jej neovlivňuje, dá se dobře mýt a desinfikovat, snáší chemické čistící prostředky, je tvrdé a vydrží vnitřní přetlak 0,8 MPa po dobu jedné minuty, střepy se po přetavení dají znovu použít ve sklářské výrobě apod. Použití skla má i své nevýhody. U bezbarvého skla jím pronikají světelné paprsky a tuk tímto způsobem poměrně rychle žlukne. Působením světla se rozkládají také některé vitamíny. Obal je křehký, nárazem se může roztříštit. Skleněný obal je především těžký, jeho hmotnost představuje 50-80 % hmotnosti obsahu (Janeček, Groda, Sychra, 1996). Majonézu

ale

můžeme

také

koupit

v obalu

plastovém

nebo

v plastových sáčcích o menší gramáži. Majonézu dále uchováváme podle údajů uvedených na obalu. Měla by být skladována v chladu a v suchu,

- 12 -

při teplotách od +1 do +15°C. Trvanlivost stanoví výrobce a je uvedená jako datum spotřeby na obalu. Po otevření obalu bychom měli majonézu co nejrychleji spotřebovat, protože může docházet k oxidaci tuků a nežádoucím změnám chuťových vlastností.

Obr.1: Stroje na výrobu a plnění majonéz

3.1.3 Složení majonézy Jak již bylo zmíněno, hlavními složkami majonézy jsou olej, pasterovaný žloutek a ocet, či jiný okyselující přípravek. Standardní majonéza obsahuje 60-80 % oleje. Existují také tzv. vysokoolejové majonézy, kde je obsah oleje od 80-85 % a nízkoenergetické majonézy s obsahem oleje od 3 do 60 %. Dále se přidávají antioxidanty, barviva, hořčice, cukr, sůl. Pokud je obsah oleje příliš nízký, je třeba přidat do výrobku škrob či stabilizátor (algináty, xanthanguarová guma), které jsou schopné vázat vodu a tím výrobek zahustit. Výrobci Hellmann's přidávají do svých majonéz omega-3 mastné kyseliny pro zlepšení nutriční

hodnoty.

Následující

kapitoly

budou

věnovány

stručné

charakteristice hlavních složek.

3.1.3.1 Olej Podle již zmíněného se majonéza vyrábí hlavně z rostlinného oleje, řepkového. Řepkový olej obsahuje 5-10 % SFA (nasycené mastné kyseliny), 50-75 % MUFA (mononenasycené mastné kyseliny), 20-40 %

- 13 -

PUFA (polynenasycené mastné kyseliny) a obsahuje také kyseliny linolovou a linolenovou. Mezi SFA patří kyselina stearová a palmitová, laurová

a

myristová.

Kyseliny

z této

kategorie

působí

na

lidský

organismus negativně, jelikož zvyšují hladinu sérového cholesterolu. Neplatí

to

pro

kyselinu

stearovou,

která

v tomto

případě

působí

neutrálně. MUFA zahrnuje kyselinu olejovou a mezi PUFA patří kyseliny linolová a α-linolenová, které jsou pro člověka esenciální, tzn. že si je člověk není schopen sám syntetizovat a musí je přijímat v potravě. MUFA a PUFA mají pozitivní účinky ve smyslu snižování sérového cholesterolu. Mezi omega-3 mastné kyseliny, které mohou být do majonézy také přidávány, patří EPA (kyselina eikosapentaenová) a DHA (kyselina dokosahexaenová), které jsou metabolity kyseliny α-linolenové, tedy metabolity z řady PUFA. Tyto metabolity působí na lidský organismus velice příznivě. Působí protizánětlivě, vasodilatačně, proti shlukování trombocytů a v konečném důsledku tedy snižují riziko vzniku srdečněcévních onemocnění a rakoviny (Komprda, 2003).

3.1.3.2 Vaječný žloutek Vaječný žloutek se do majonézy přidává pasterovaný a slouží jako emulgátor. Pasterační teplota pro žloutek je 65 °C. Při překročení této teploty již dochází k denaturaci bílkovin. Žloutek je v povědomí veřejnosti hlavně díky obsahu cholesterolu. Vedle této ve větším množství škodlivé látky, ale žloutek obsahuje řadu nutričně

významných

látek.

Jsou

to

hlavně

fosfolipidy,

jako

je

fosfatidilethanolamin, tzv. lecitin a fosfatidilcholin, kefalin. Lecitin je významný

nejen

jako

emulgátor,

ale

také

příznivě

ovlivňuje

náš

zdravotní stav. Působí na hladinu cholesterolu, ovlivňuje rovnováhu mezi HDL a LDL cholesterolem, stimuluje mikroflóru tlustého střeva a mnohé - 14 -

další. Ve žloutku se také vyskytuje celá řada vitamínů rozpustných jak ve vodě, tak v tucích. Žloutek neobsahuje vitamín C. Jedno vejce obsahuje 270 mg cholesterolu. 100g žloutku obsahuje 1200-1600 mg cholesterolu. Denní doporučené množství cholesterolu je až 300 mg, z čehož vyplývá, že bychom si mohli dát až 1 vejce denně. Doporučná konzumace vajec je ale max. 4ks týdně, a to včetně vajec obsažených v potravinách. Cholesterol je v kontextu výživy člověka nejdůležitějším sterolem. Je obsažen ve všech buňkách, podílí se na stavbě buněčných membrán. V nervových tkáních je součástí myelinových pochev. Dále je výchozím materiálem dalších steroidů: žlučových kyselin, steroidních hormonů kůry nadledvin i pohlavních žláz a vitaminu D (Komprda, 2003). V malém, ale dostatečném množství, je tedy pro člověka nezbytnou látkou.

3.1.3.3 Ocet Ocet se do majonézy přidává z důvodu zvýšení kyselosti, čímž se sníží riziko mikrobiální kontaminace potraviny a zvýší se tak její trvanlivost. Čím je majonéza kyselejší, z hlediska pH, tím je výrobek stabilnější. U klasických majonéz se pH pohybuje v rozmezí 3,5–4. U nízkoenergetických je pH 3,5. Z důvodu kyselosti a nízké aktivity vody (a w ) v prostředí nemohou být majonézy zdrojem nákazy salmonelózou, jak se lidé milně domnívají.

3.1.3.4 Ostatní složky majonézy Další

látky

obsažené

v majonéze

jsou

barviva,

antioxidanty,

modifikované škroby, konzervanty, látky ochucující - cukr, sůl, hořčice či hořčičné semínko nebo další látky jako např. Worchestr.

- 15 -

Modifikované škroby slouží jako zahušťovadlo, brání oddělování vodné a olejové fáze a přispívají k celkové uspokojivé konzistenci výrobku. Modifikované škroby jsou všechny výrobky ze škrobu, které mají zachovanou alespoň jednu původní charakteristickou vlastnost škrobu a jejichž vlastnosti jsou chemicky, biochemicky, termicky, fyzikálně nebo kombinovaným vlivem přizpůsobeny určitém účelu. Cílem výroby modifikovaných škrobů je zvýraznit některou původní vlastnost, jinou potlačit nebo vytvořit vlastnost úplně novou. Modifikované

škroby

se

mohou

použít

prakticky

ve

všech

odvětvích potravinářského průmyslu. U majonéz se nejčastěji používají termoškroby, zesíťované termoškroby, acetylškroby, amylopektiny apod. Barviva se přidávají do majonézy, aby podpořili vizuální vjem konzumenta. Mezi barviva použitá v majonézách testovaných v této práci patří β -karoteny, lutein, barvivo S4, E160a a tartrazin. Lutein patří mezi xanthofyly, které v nízkých koncentracích zbarvují produkt do žluta, ve vyšších do oranžova až červena. β -karoteny jsou kromě jejich barevné reakce také prekurzorem vitamínu A. Tartrazin je syntetické žluté azobarvivo, ozačované také jako E102. E 160a označuje karoteny (potravinářskou oranž). Z konzervantů se používají např. benzoát sodný či sorbát draselný E 202. Najdeme i majonézy bez přídavku konzervantů a to např. u majonézy

Heinz.

Taktéž

výrobci

sojanézy

a

tofunézy

používají

konzervanty v omezené míře. Antioxidant je látka, jejíž molekuly omezují aktivitu kyslíkových radikálů, čímž snižují pravděpodobnost jejich vzniku nebo tyto radikály převádějí do méně reaktivních nebo zcela nereaktivních stavů. Tímto způsobem omezují proces oxidace v organismu nebo směsích, kde se vyskytují. Z tohoto důvodů se také přidávají do potravin, které by jinak oxidace poškodila (http://cs.wikipedia.org/wiki/Antioxidant, 17.11.09). Antioxidanty zajišťující senzorickou kvalitu použitých majonéz jsou

BHA

(kyselina

salycilová) - 16 -

a

EDTA

(kyselina

ethylendiamintetraoctová),

E

385

(sodno

-

vápenatá

sůl

kyseliny

ethylendiamintetraoctové) či sorban draselný.

3.1.3.5 Jakost majonézy Požadavky na jakost majonézy stanovuje vyhláška 326/2001 Sb., §25. (1) Pro účely této vyhlášky se majonézou rozumí studené ochucené omáčky obsahující slepičí vaječné žloutky a získané emulgací jedlých rostlinných

olejů

ve

vodné

fázi

obsahující

ocet

a

případně

jiné

okyselující přísady. (2) Kromě údajů uvedených v zákoně a ve zvláštním právním předpise se na obalu majonézy označí a)doba použitelnosti b)skladovací teplota c) u balení nad 300 g nebo 300 ml informace pro spotřebitele "po otevření urychleně spotřebujte". (3) U balené majonézy jsou přípustné záporné hmotnostní a objemové odchylky uvedeny v příloze č. 10 tabulce 3. (4) Smyslové, fyzikální a chemické požadavky na jakost majonézy jsou uvedeny v příloze č. 10 tabulkách 1 a 2. (5) Majonéza se smí uvádět do oběhu pouze uzavřená v neprodyšných obalech a uchovává se při nekolísavé teplotě prostředí v rozmezí nejméně 0 °C a nejvýše +15 °C (http://www.hespo.cz/zakony.php, 12.10.09).

- 17 -

3.1.3.6 Smyslové požadavky Konzistence a barva má být v závislosti na obsahu oleje pastovitá, krémovitá až polotekutá stejnorodá hmota, olej neoddělen, částice kusovitých přísad rovnoměrně rozptýlené, menší vzduchové dutinky

přípustné,

skořápek,

nečistot,

výrobky

nesmějí

cizích

předmětů

obsahovat a

hrudek

zbytky

vaječných

vaječné

hmoty

(http://www.hespo.cz/zakony.php, 12.10.09).

3.1.3.7 Fyzikální a chemické požadavky
Obsah tuku: 10-85 % podle tržních druhů
Obsah žloutku: min. 2 %
Hodnota pH: max. 4,5 Dále vyhláška stanovuje přípustné hmotnostní a objemové odchylky balení majonéz. Požadavky na zdravotní nezávadnost jsou poté specifikovány vyhláškou č. 304/2004 Sb., kterou se stanoví druhy a podmínky použití přídatných a pomocných látek a Nařízením Komise (ES) č. 2073/2005 ze dne 15. listopadu

2005

o

mikrobiologických

kritériích

pro

potraviny

(http://www.hespo.cz/zakony.php, 12.10.09).

3.1.3.8 Nejčastěji zjišťované nedostatky při kontrole majonéz v tržní síti K nejčastěji zjišťovaným vadám, které se v obchodních sítích objevují,

patří

zejména

chybné

či

neúplné

označování

výrobku.

V ojedinělých případech nejsou dodrženy předepsané senzorické znaky pro

majonézu

nebo

je

porušený

- 18 -

či

nefunkční

obal

výrobku(http://www.szpi.gov.cz/docDetail.aspx?docid=1000427&docTyp e=ART&nid=11327).

3.1.4 Mikrobiologická kvalita majonézy V povědomí salmonelózy.

konzumentů

Tato

klamná

je

majonéza

informace

je

známá

velice

jako

zdroj

a

plyne

rozšířená

z neinformovanosti spotřebitele. Majonéza nikdy nemůže být zdrojem salmonelózy a to hned z několika důvodů. K výrobě majonézy se používají výhradně pasterované vaječné žloutky. Pasterace je tepelný záhřev na teploty zaručující zničení nesporulujících patogenních mikroorganismů. Salmonelźa je termolabilní bakterie, jejíž optimální teploty leží v rozmezí od 37 do 48 °C. Jak již bylo řečeno, žloutky se pasterují při teplotách 65 °C, dojde tedy ke zničení bakterie. Dalším faktorem eliminace salmonelźy v majonéze je snížení pH přídavkem octa. Inhibičně, tedy zastavením množení, na bakterie působí pH < 4 a pH > 8. Majonézy patří mezi rychle se kazící potraviny, a to i přes poměrně nízké pH. Na jejich mikrobiálním kažení se podílí kvasinky Saccharomyces, Candida, Zygosaccharomyces, Debaryomyces, Pichia aj. Tyto kvasinky mohou způsobit bombáže obalů výrobku. Dále představují riziko především psychrotrofní kvasinky, které se množí při 2-7 °C a jsou méně citlivé na povolené chemické konzervanty (k.sorbová, estery k. benzoové). Někdy se na kažení mohou podílet plísně, méně pak bakterie mléčného kvašení – Lactobacillus, Pedicoccus, Leukonostoc. Dostatečné

trvanlivosti

výrobku

se

dá

dosáhnout

důslednou

hygienou výroby, používáním pasterovaných surovin a nízkými teplotami po celou dobu od výroby až po spotřebu.

- 19 -

Majonéza může být také příčinou bakteriální otravy. Původcem této otravy je Staphylococccus aureus, gram- pozitivní kulovitá bakterie (kok). Staphylokoková infekce se do potraviny dostává z nakaženého člověka a zde se pomnoží (Svobodníková, 2009). Bakteriální otrava je akutní onemocnění. Projevuje se za 1-6 hodin po požití inkriminované potraviny. Nemocný trpí průjmy a zvracením. Příznaky odezní za 1-2 dny (Görner a Valík, 2004).

3.1.5 Nízkotučná majonéza Dnes se spotřebitel stále častěji zaměřuje na energetickou hodnotu výrobku a tedy i na obsah tuků. Do povědomí veřejnosti vstoupily nejen pojmy jako civilizační choroby, které jsou s příjmem tuků spojeny, ale společnost také klade vysoké nároky na naše tělesné křivky. Výrobci se tedy v průběhu posledních let soustředili na rozšíření sortimentu

v oblasti

„dietní“

stravy.

Objevili

se

nejen

nízkotučné

majonézy, ale také majonézy s přídavkem jogurtu, sojanézy (viz.kapitola 3.2.) či tufunézy. Problém, který je spojený se snížením obsahu tuku, je zhoršení původní

homogenity

výrobku.

Látky,

které

přispívají

k obnovení

původních fyzikálních vlastností emulze, jsou na bázi škrobů a dalších hydrokoloidů (Stehlíková, 2009). Ke stabilizaci fází lze použít prostředek založený na použití celulózy a karboxymethylcelulózy. Aktivují se jím síly, jejichž úkolem je vytvoření

stabilní

koloidní

trojrozměrné

sítě.

Tato

síť

vykazuje

tixotropní chování a má konstantní složení. Při tomto způsobu výroby má majonéza typické vlastnosti a chová se podobně jako majonéza se standardním obsahem tuku (Ungerer, 2007).

- 20 -

3.2 Sojanéza Sojanéza je výrobek ryze rostlinné povahy. Je tedy zajímavým

jak

pro

vegetariány,

tak

pro

vegany.

Pro

běžného konzumenta je možnou náhražkou za majonézu a díky její snížené kalorické hodnotě je vhodným doplňkem při dietách. Hlavními složkami sojanézy jsou rostlinný olej, sója, pitná voda, modifikované škroby a dochucující látky jako hořčice, sůl či ocet. Ocet zde slouží nejen jako ochucující složka, ale přispívá také ke snížení pH a lepší

mikrobiální

kvalitě

výrobku.

Dále

je

sojanéza obohacená o

vlákninu, vitamíny E a C. Obsahuje také lecitin a isoflavony, které mají silný antioxidační efekt. Sojanéza je vhodná pro redukční diety, a také pro diabetiky díky nízkému obsahu sacharidů a škrobů. Vláknina obsažená v sojanéze zpomaluje vstřebávání cukrů a prodlužuje pobyt tráveniny v žaludku, a tedy prodlužuje pocit sytosti (http://www.biolife.cz/clanky/zdrave-potraviny/sojaneza-tofunezajsou-lepsi-nezmajoneza.html, 16.11.09).

3.3 Reologie Reologie je věda zabývající se studiem deformací hmoty. Hledá vztahy mezi napětím, deformací a rychlostí deformace pro jednotlivé druhy látek. Reologie jako vědecká disciplína nachází široké uplatnění při zkoumání kvality, zpracování a manipulaci s potravinami. Potraviny, stejně

jako

strukturálně

potravinářské a

reologicky

polotovary, velmi

složité

velmi

často

materiály,

představují

které

nezřídka

sestávají z pevných a tekutých složek. Reologie se zabývá stavy proudění a deformace složek materiálu a vlivem těchto faktorů na chování materiálu v přechodovém stavu mezi pevným a kapalným skupenstvím.

- 21 -

Kromě toho se reologie snaží popsat a definovat vztah mezi napětím působícím v látce a vzniklou deformací či prouděním (Severa, 2008).

3.3.1 Viskozita Viskozita je fyzikální veličina, která udává poměr mezi tečným napětím a změnou rychlosti v závislosti na vzdálenosti mezi sousedními vrstvami při proudění skutečné tekutiny. Charakterizuje vnitřní tření a závisí především na přitažlivých silách mezi částicemi. Kapaliny s větší přitažlivou silou mají větší viskozitu. Větší viskozita znamená větší brždění pohybu kapaliny nebo těles v kapalině (http://cs.wikipedia.org/wiki/Viskozita, 12.1.10). Viskozita je definovaná kinematickou ( ν ) a dynamickou ( η ) viskozitou, které závisí na teplotě a tlaku. U tekutin se při stálém tlaku a s rostoucí teplotou viskozita snižuje, a to díky snížení přitažlivých sil mezi molekulami tekutin. Viskozita je u tekutin závislá pouze na teplotě (t) a tlaku (p). Dále ale také existují kapaliny u nichž je viskozita závislá také na tečném napětí ( τ ) či na smykové rychlosti (du/dx). Takovéto kapaliny se nazývají nenewtonovské. Jsou to směsi pevných látek s kapalinami či emulze. Považují se za tekutiny s proměnlivou viskozitou, protože to jsou látky, které v podstatě tečou. Podle Newtonova zákona viskozity je definicí vztahu mezi napětím a

rychlostí

deformace

přímá

úměra,

kde konstantou

dynamická viskozita, tzn.

τ =η ⋅

- 22 -

du dx

,

úměrnosti

je

kde τ je tečné napětí v tekutině, u je rychlost toku, x je souřadnice ve směru kolmém na směr proudění a η je dynamická viskozita, která je pro danou teplotu konstantou. (http://cs.wikipedia.org/wiki/Newton%C5%AFv_zC3%A1kon_viskozity, 12.1.10) Na obrázku č.2 je znázorněna závislost dynamické viskozity na teplotě. Je znázorněna na příkladu jogurtu. Jelikož se jedná taktéž o viskoelastickou potravinu, lze jej srovnat s chováním majonézy, Z grafu je patrné, že viskozita prudce klesá při počátečním zvyšování teploty. Po zahřátí majonézy na vyšší teplotu, např. u tohoto obrázku blížící se 20 °C, již dynamická viskozita klesá jen nepatrně.

Obr.2: Závislost dynamické viskozity na teplotě u jogurtu

3.3.2 Metody měření viskozity Viskozita se běžně měří průtokovými, pádovými a rotačními viskozimetry.

Avšak

pouze

poslední

- 23 -

typ

či

speciální

kapilární

viskozimetry dostatečně charakterizují tokovou křivku nenewtonovských kapalin. Pojem nenewtonovská kapalina vysvětluje kapitola 3.3.5.3. K hodnocení konzistence určitých výrobků existuje celá řada přístrojů. Stupnice těchto přístrojů jsou kalibrovány buď newtonovskou kapalinou či ve stupních daných pouze pro konkrétní přístroj. Hodnoty naměřené na těchto přístrojích však nejsou vhodné pro obecné měření a to i přes to, že poskytují cenné informace o změnách vlastností daného produktu.

3.3.2.1 Druhy viskozimetrů

Pádový (tělískový) viskozimetr Měření tímto přístrojem se zakládá na měření rychlosti pádu konkrétního tělíska v kapalině, jejíž viskozitu určujeme. Stokesův

viskozimetr

patří

mezi

nejjednodušší

tělískové

viskozimetry. Dalším přístrojem, který patří této skupiny je technický viskozimetr Höpplerův. U tohoto viskozimetru padá kulička skleněnou trubicí skloněnou od vertikály o 10 o . Trubice má o málo větší průměr než je průměr koule.

Obr.

3.:

Schéma

Höpplerova

(vydavatelstvi.vscht.cz)

- 24 -

kuličkového

viskozimetru

U obou viskozimetrů je měření viskozity převedeno na měření doby pádu kuličky. Výměna kuliček umožňuje kvalitativní zjištění zda viskozita závisí na gradientu rychlosti či nikoliv a zda se tedy zkoumaná kapalina chová jako newtonovská či nikoliv. Reoviskozimetry byly vyvinuty pro měření viskózních kapalin. Obsahují tlačnou kuličku, která je tlačena vzorkem umístěným v nádobě válcovitého tvaru při definovaném zatížení. Toto zatížení lze měnit. Zjistíme tedy i tokové charakteristiky nenewtonovských kapalin.

Průtokové viskozimetry Měření průtokovými viskozimetry je založeno na Poisseuilově rovnici pro laminární výtok kapaliny vlastní hmotností z kolmé trubice kruhového průřezu. Nejznámějšími typy jsou viskozimetr Englerův, Ostwaldův, Kohlův a Ubbelohdeův (zleva doprava).

Obr.4: Englerův, Ostwaldův, Kohlův a Ubbelohdeův viskozimetr (zleva doprava)( vydavatelstvi.vscht.cz)

- 25 -

Měření tokových křivek nenewtonovských kapalin vyžaduje použití průtokových kapilárních viskozimetrů, které mají nastavitelný tlakový spád. Přímým výsledkem měření na kapilárním reometru

je soustava

údajů tlakového spádu a k němu příslušného objemového průtoku.

Rotační viskozimetry U rotačních viskozimetrů je vzorek podrobován smyku mezi dvěma definovanými

plochami.

Jedna

plocha

vykonává

otáčivý

pohyb

a

vyhodnocuje se tak brzký účinek vzorku při odlišných rychlostech otáčení. Nejběžnější typ rotačního viskozimetru s dvěma souosými válci označenými V 1 a V 2 , mezi kterými je měrná kapalina K, je znázorněn na obrázku 3.

válec

-

kužel

-

Obr.5: Rotační viskozimetr (vydavatelstvi.vscht.cz)

Vnější

válec se uvede do

rotačního pohybu stálou úhlovou

rychlostí ω. Poté se registruje moment síly M, který působí na vnitřní válec V 2 . Měří se stočení torzního vlákna T, na kterém je zavěšen válec V 1 a to metodou světelného paprsku odráženého zrcátkem Z.

- 26 -

Obr.6: Rotační viskozimetr Roto Visco 1

Obr.7:

Různé

úpravy

měrného

prostoru

rotačních

viskozimetrů

(vydavatelstvi.vscht.cz)

Reometrů je široká řada a je nutné vybírat vždy podle konkrétních požadavků,

které

plynou

ze

struktury a

typu

viskozitní

kapaliny. Místo dvou souosých válců lze použít hlavně viskóznější povahy uspořádání kužel – deska (obr.5).

- 27 -

anomálie

pro kapaliny

3.3.3 Reologie a senzorická analýza Reologická měření poskytují přesné údaje o vlastnostech materiálů a mohou predikovat jejich chování v konkrétní situaci. Reologická měření jsou rychlá, přesná, levná. Nejdůležitější disciplínou hodnocení potravin, v našem případě majonézy, však přesto zůstává senzorická analýza. Tento fakt platí i přesto, že shoda mezi výsledky uváděnými členy hodnotitelského senzorického panelu nedosahuje hodnot zjištěných objektivními (instrumentovanými) metodami. Nižší hodnoty korelačního koeficientu

(shody)

jednotlivých

jsou

hodnotitelů.

způsobeny většími Potraviny

se

rozdíly mezi

vyrábějí

s

cílem

posudky uspokojit

chuťové vjemy spotřebitele, a tedy opět pouze člověk, v případě senzorické analýzy školený pracovník, může potravinu nejlépe posoudit a klasifikovat. Reologické metody měření se používají pouze pro předběžná hodnocení, např. při vývoji nových receptur (Štern P. et al., 2008). Viskozita majonézy klesá pouze do určité hodnoty rychlosti deformace

(rychlosti

zatížení).

Rychlosti

deformace

používané

při

technologické přípravě majonézy (míchání, plnění apod.) jsou obvykle relativně

vysoké

a

dochází

proto

k dosažení

rovnovážné

hodnoty

viskozity. Naopak při konzumaci (v ústech spotřebitele) jsou tyto hodnoty nižší a je třeba zohledňovat konkrétní hodnoty rychlosti zatěžování. Některé případy zatěžování a jejich hodnoty jsou uvedeny v následující tabulce č.1.

- 28 -

Tab. 1: Hodnoty rychlosti deformace při konkrétní činnosti a příklady použitých materiálů

Aktivita

Rychlost deformace(1/s)

Materiál

Sedimentace jemných částic v suspenzi

10 - 6 až 10 - 4

Ovocný džus

Vyrovnání důsledkem povrchového napětí

10 - 2 až 10 1

Čokoláda, nátěrové hmoty, laky

Kapání způsobené gravitací

10 - 2 až 10 1

Disperzní barvy

Žvýkání, polykání

10 až 100

Sýr, jogurt, majonéza

Míchání, mixování

10 až 10 4

Emulze, směsi polymerů

Sprejování, malování, roztírání

100 až 10 4

Máslo, zubní pasta

Roztírání

10 4 až 10 5

Opalovací a pleťové mléko, masti

Rychleschnoucí nátěr

10 5 až 10 6

Potah papíru

3.3.4 Tixotropie Tixotropní látky se začaly zkoumat již na počátku 20.stol. V této době začali vědci pozorovat stav řídnutí gelů po protřepání, gely ale poté opět ztuhly. To vyvolalo ještě větší zájem vědců o danou problematiku a o pár let později byl již jev řádně popsán a byl zaveden pojem tixotropní látka. Slovo tixotropní se skládá ze dvou řeckých slov tixis a tropos. Tixis znamená v překladu míchání, třepání, tropos pak obrat nebo změnu. Postupně se zkoumala celá řada látek, vyvíjely se také tzv. tixometry a závěry z pokusů byly sepsány do mnoha publikací. Různí

- 29 -

autoři se ve svých definicích tixotropie často lišili a dodnes se odborníci na tixotropii dělí na dvě skupiny, uznávající odlišné definice tixotropie. První skupina uznává tixotropii jako časově závislou změnu mikrostruktury, kterou vyvolá deformační zatížení nebo klidový stav a způsobí tak reologické změny. Druhá skupina jsou příznivci původní definice, kdy je tixotropie popisována jako jev nastávající u gelů o vysoké koncentraci, které jsou schopné dle daných podmínek změnit svoji konzistenci z gelu na tekutinu. Konstantní rychlost a teplota mají za následek opětovný návrat do původního stavu. V této práci jsou dostačující definicí či vysvětlením tixotropního jevu následují věty. Tixotropie je reologická vlastnost systémů, které jsou podrobeny smykovému namáhání. Z počátku jeví vysokou viskozitu, ta postupem času klesá. Pokud je systém v klidu, původní struktury se opět obnovují a viskozita se blíží původní hodnotě. Výrazné tixotropní vlastnosti jsou zřetelné u některých gelů.

Obr.8:

Časová

závislost

zdánlivé

viskozity

tixotropního

systému

(vydavatelstvi.vscht.cz)

3.3.5 Reologická charakteristika viskoelastických potravin Majonéza se řadí mezi viskoelastické kapaliny nebo-li gely. Pro popis

těchto

viskózních

látek

slouží

- 30 -

model

nenewtonské

látky.

Nenewtonské látky nejsou tekutiny v pravém slova smyslu. Jsou to většinou emulze, směsi pevných látek s kapalinami. Přesto to jsou látky, které v podstatě tečou, i když to nejsou fyzikální tekutinová kontinua. Proto se nenewtonovská tekutina považuje za tekutinu s proměnlivou viskozitou (Groda, Vítěz, 2009). Gel

je

charakterizován

jako

koloidní

roztok

pevných

částic

v tekutině. Pevná fáze zde vytváří strukturu, jež do jisté míry blokuje tekutinu a tím vyvolává chování charakteristické pro pevné látky. Gel můžeme také charakterizovat jako výrazně zředěný systém, který známky ustáleného toku nevykazuje. Výchozím skupenstvím pro vznik gelu může být roztok, disperze nebo suspenze. Gelové potraviny mohou vznikat nevratným

procesem

(ireverzibilním)

nebo

procesem

reverzibilním.

Proces gelovatění může mít chemický základ, kdy se tvoří struktura díky kovalentním způsobu

se

vazbám

nebo

struktury

základ

tvoří

fyzikální.

V případě

prostřednictvím

fyzikálního

polymerových

vazeb

(Fairclough and Norman, 2003). Strukturní

sítě

makromolekulárním

v

potravinách

složkám.

se

Těmito

mohou složkami

tvořit jsou

díky

dvěma

proteiny

a

polysacharidy. Společnou charakteristikou těchto materiálů je to, že jsou v zásadě tekuté, ale chovají se jako viskoelastické pevné látky s vysokým stupněm elasticity (Barbosa, 2000, Hamann, 1992; Hvidt and Heller, 1990; Nijenhuis, 1990). Při deformaci obvykle dojde k jejich porušení, spíše než k tečení. Rozrušování gelových potravin je velmi významné při senzorickém hodnocení. Je tedy důležité spojit charakter rozrušení gelových hmot s jejich texturou (Tabilo-Munizaga, 2005). Mechanické vlastnosti poškození struktury se obvykle stanovují deformací vzorku do stavu takzvaného zborcení (někdy se můžeme setkat též s výrazem porušení nebo mezní stav). Deformační síly mohou na gelovité potraviny působit ve formě smyku, tlaku nebo tahu. Při smykovém namáhání dochází ke změně tvaru vzorku, ale nemění se jeho objem. Tlakové zatížení může mít za následek zmenšení a tahové zatížení zvětšení objemu vzorku. Jsou-li tahové nebo tlakové síly omezeny na - 31 -

jeden směr, hovoříme o jednoosém zatížení. Naopak v případě např. hydrostatického tlaku (stejná síla na jednotku povrchu působí kolmo na celý povrch vzorku) dochází ke změně objemu, ale zachování tvaru vzorku. Jednoosý tah nebo jednoosý tlak mohou změnit jak tvar, tak objem vzorku. Na základě testování jednoosým tlakem, tahem a krutem, existuje řada metod stanovení míry poškození potravin. Z těchto metod je nejčastěji používaná metoda stlačováním. Výhodou této metody je fakt, že

se

materiál

nemusí

upevňovat.

Zkušební

stroje

používané

k

jednoosému tahu, lze použít také pro jednoosý tlak. U tohoto postupu však musíme potravinu gelové struktury připevnit, což může způsobit nemalé problémy. Také u zatěžování krutem se požaduje pevné uchycení potravin.

Zkouška,

která se díky snadné přípravě vzorku provádí

nejčastěji, je zkouška tlakem (Severa 2008). Potraviny gelové struktury jsou během zpracování, konzumace potravin či výrobních procesů vystaveny velkým deformacím. Tyto deformace jsou schopné způsobit nevratné deformace nebo porušení struktury.

Díky

mechanických

tomuto

vlastností

vzniká potravin

potřeba gelové

důkladného struktury.

Též

zkoumání je

nutné

vytvoření kvalitního systému hodnocení kvality (Pons and Fiszman, 1996). Pro

charakteristiku

gelových

potravin

se

užívala

metoda

jednobodového měření „pevnosti gelu“. Tento typ materiálu se však chová tak ojediněle, že tyto jednobodové metody nejsou pro popis dostačující. Jednobodové metody jsou často založené na destrukční zkoušce. Gely se od ostatních složených strukturních materiálů, které jsou charakteristické tím, že je v relativně velkém množství tekutiny rozptýleno malé množství pevných látek, odlišují svou mechanickou pevností a odolností proti porušení při smykovém napětí. Gely mají určité vlastnosti, které je přibližují pevným látkám, a to i přes to, že jejich hlavní složku tvoří tekutiny (Severa, 2008).

- 32 -

Pokud hodnotíme vlastnosti gelů z reologického hlediska, musíme zvážit řadu faktorů a skutečností. Prvním z těchto faktorů je složení. Pokud vezmeme např. gely, které vznikly ze směsi polysacharidů a proteinů, záleží na termodynamické a strukturální kompatibilitě obou těchto

složek.

podmínkách

Obě

makromolekuly

gelovatět

nezávisle.

mohou Další

v závislosti

možností

je,

na že

daných jedna

makromolekula může gelovatět, zatímco druhá se ve formě plniva rozptýlí.

3.3.5.1 Gel Gel

je

systém

tvořený

trojrozměrnou

sítí

tvořící

souvislou

strukturu, procházející celým disperzním prostředím. Disperzní podíl a prostředí jsou tedy spojité. Disperzní částice, které se spojí do disperzní struktury již nejsou schopné se samovolně v prostředí pohybovat. Tyto disperzní částice, vytvářející strukturu, jsou nejčastěji koloidní velikosti. Gely dělíme na reverzibilní a ireverzbilní. Reverzibilní gely při vysychání zmenšují svůj objem. Pokud ale opět přijmou disperzní prostředí, tzv. bobtnají, vrátí se do původního stavu. Vznikají tzv. gelací. Ireverzivbilní gely jsou po vysušení porézní a mají takřka původní

objem.

Jsou

schopné pojmout malé množství disperzního

prostředí, ale do původního stavu se nevrátí. Gely můžeme podle chemického složení disperzního podílu také dělit na organické a anorganické. Podle charakteru disperzního prostředí se pak dělí na hydrogely a organogely. Hydrogely mají vodné disperzní prostředí,

organogely

organickou

kapalinu.

Izogely

jsou

zvláštním

případem makromolekulárních gelů. U těchto gelů je disperzní prostředí monomerem disperzního podílu. (http://vydavatelstvi.vscht.cz/knihy/uid_es-001/hesla/gel.html,17.11.09)

- 33 -

Disperzní

prostředí

gelů

je

kapalné,

ale

i

přes

to

mají

gely vlastnosti, které jsou charakteristické pro tuhý stav. To znamená, že odolávají tečnému napětí až do určité hodnoty. Pod touto hodnotou se chovají jako elastická tuhá tělesa. Hodnota kritického napětí závisí na koncentraci vazeb a na jejich pevnosti. Více elastické jsou většinou ty reverzibilní

gely,

které

mají

v jednotce

objemu malý počet vazeb. Pokud je v řetězci velké

množství

vazeb,

sníží

se možnost

změny tvaru molekuly a prostorová síť je rigidnější. Gely, a to jak ireverzibilní, tak reverzibilní,

které

mají

fyzikální

spoje,

vykazují zřetelné tixotropní vlastnosti. U gelů se také může projevit jejich stárnutí. Reverzibilní i ireverzibilní „čerstvé“ gely, které nejsou v termodynamické rovnováze, časem zvyšují počet spojů, čímž se síťovitá struktura

smršťuje

a

z gelu

vytéká

část

původně přítomné kapaliny. Tento stav se nazývá synerze (Severa 2008). Obr.9: Struktura gelu(Severa 2008)

3.3.5.2 Newtonovské kapaliny Viskozita těchto kapalin nezávisí na rychlosti deformace, což znamená, že viskozita je stejná při různých rychlostech zatěžování. Na viskozitu má vliv pouze teplota. Změna teploty o 1 °C může znamenat až 10% změnu viskozity. Mezi tyto kapaliny patří např. voda.

- 34 -

Obr.10: Závislost viskozity vody na teplotě (converter.cz)

3.3.5.3 Nenewtonovské

tekutiny

s časově

závislými

reologickými

vlastnostmi Do této kategorie spadají tzv. tixotropní tekutiny. Tixotropní tekutiny jsou takové, u nichž při působení stálého tečného napětí smyková rychlost roste, nebo obráceně, při stálé smykové rychlosti se snižuje tečné napětí. Výsledně hodnoceno, vnějším projevem vrstvy těchto tekutin s rostoucím časem je, že po sobě lépe klouzají (Groda, Vítěz, 2009).

3.3.5.4 Nenewtonovské

kapaliny

s časově

nezávislými

reologickými

vlastnostmi Jejich

reologické

vlastnosti

jsou

neměnné

s dobou

působení

tečného napětí. Dělí se na tekutiny pseudoplatické, binghamské a dilatantní. Jako tekutiny pseudoplastické se chovají makromolekulární látky – tekutiny. U těchto tekutin roste tečné napětí rychleji než smyková rychlost.

Bighamská

tekutina

se

při - 35 -

větším

napětí

chová

jako

newtonovská kapalina. Do skupiny dilatantních tekutin patří směsi pevných látek a tekutin, jako např. písek s vodou, fluidní směsi ve fluidních dopravních žlabech, fluidní vrstvy ve fluidních sušárnách apod. U těchto roste smykové napětí rychleji než smyková rychlost (Groda, Vítěz, 2009).

Obr.11: Typy reogramů, (1)newtonovská kapalina,(2) pseudoplastická kapalina,

(3)

skutečná

vazkoplastická

kapalina,

(4)

ideálně

vazkoplastická kapalina, (5) dilatantní kapalina (Dvořák A., 2006)

3.3.5.5 Vysoká míra deformace Torzní zkouška Vzorek je prostřednictvím krutu zatěžován smykovým napětím. Tato metoda se používá pro přímé měření smykového napětí. Z výsledku se vytvoří modul pružnosti ve smyku. Tato zkouška má řadu výhod, ale najdou se i negativa jako je nutnost pevného uchycení vzorku nebo náročná příprava vzorku. Vtlačování Díky této zkoušce získáme jednoduše a rychle křivku závislosti deformace a napětí. Tento test spočívá ve vtlačování tělesa tuhého - 36 -

charakteru do určité hloubky tekuté i polotekuté látky. Ze získaných hodnot délky průniku a síly potřebné k průniku, můžeme určit pevnost dané látky. Ohyb Touto zkouškou se hodnotí kvalita vazeb gelu. Pro názornost zkoušky můžeme použít surimi pásek, který ohneme napůl, a pak ještě jednou. Poté zkoumáme množství ohybů potřebných k porušení vazeb a míru tohoto porušení Jednoosé stlačování U této zkoušky můžeme měřit buď deformaci vyvolanou danou silou nebo sílu, která je k deformaci potřebná. Hodnota deformace může odpovídat okamžiku zborcení struktury gelu nebo míře deformace. Tato zkouška se většinou provádí pomocí válcových vzorků, kdy se sníží pomocí tlaku výška a zvýší průměr.

3.3.5.6 Nízká míra deformace Napěťová relaxace V průběhu této zkoušky podrobujeme vzorek deformaci tahem, smykem nebo tlakem. Zatížení volíme tak, aby se vzorek co nejméně poškodil a byl zároveň co nejsenzitivnějším. Během pokusu je zatížení konstantní, sledujeme napětí jako funkci času. Mez toku Hodnota meze toku je velice důležitým faktorem pro zpracování nebo konečné využití produktu. Mezí toku se nazývá úroveň napětí, nezbytná pro iniciaci tečení. Mez toku je spojena se stavem vnitřní struktury materiálu (Severa, 2009). K tečení dojde poté, co je struktura látky rozrušena. Pro tento test

- 37 -

je vhodnější zkouška s řízeným napětím, u kterého je možné toto napětí pomalu zvyšovat až do bodu prvního pohybu, toku (kluzu). Tento bod lépe zaznamenáme. Díky hodnotě meze toku lze lépe rozpoznat rozdíly pevnosti a lze ji tedy použít jako nástroj pro předběžné zhodnocení senzorických vlastností potraviny. Mez toku můžeme stanovit také jinou metodou, kdy se sleduje deformace vzniklá zatížením určitého napětí. Tato metoda se nazývá creep. Testy se tedy provádějí pod různým napětím a při náhlé změně viskozity, jak plyne z testů, nastává mez toku.

Obr.12: Mez toku při relaxačním testu (Severa 2008)

Vibrační zkouška Pro studium viskoelastických materiálů jsou vhodné dynamické reologické zkoušky. Z těchto zkoušek je možné zjistit tzv. modul elasticity, který představuje míru deformační energie nahromaděné v materiálu během jeho namáhání. Jde o elastické chování vzorku. Ztrátový

činitel,

který

taktéž

získáme

z testu,

charakterizuje

viskózní chování a je mírou deformační energie, které bylo využito ve vzorku v průběhu zatěžování. Je-li modul elasticity o hodně větší než ztrátový činitel, materiál se bude chovat spíše jako látka pevného skupenství. Půjde tedy o - 38 -

deformaci elastickou. Naopak bude-li mnohem větší ztrátový činitel, energie, která je potřeba k deformaci bude využita viskózně a materiál se tedy zachová jako kapalina (Severa 2008).

3.3.6 Reologické charakteristiky v praxi Reologických

charakteristik

viskoelastických

potravin

můžeme

plně využít hlavně ve výrobní praxi a také při následném plnění těchto potravin do spotřebních obalů. Ve výrobní praxi je třeba si uvědomit, jaké otáčky můžeme použít, aby nedošlo k deformaci viskoelastického materiálu. Pro mísení těchto materiálů

(newtonovských

i

nenewtonovských)

se

používá

řada

nejrůznějších mixérů a míchadel. Bylo zjištěno, že tyto mixéry se chovají podobně jako viskozimetry používané v laboratoři. Právě proto můžeme poznatky z laboratorních měření využít v praxi.

Ukázky statických mixérů

Ukázky dynamických mixérů

- 39 -

Obr.13: Mixéry vhodné pro mísení viskoelastických kapalin. Obrázky byly převzaty z http://homepage.mac.com/mrbach./system.

Při plnění viskoelastických potravin do spotřebních obalů, musí tyto potraviny procházet potrubím. Proudění potravin gelové povahy je velice složité a popisují jej neméně složité fyzikální rovnice. Základní rovnicí pro proudění skutečných kapalin, mezi něž patří také kapaliny gelové povahy, patří Bernoulliho rovnice. Tato rovnice vychází z rovnice kontinuity, jež popisuje proudění tekutin pomocí tzv. proudnic (Vondra, Lank, 1996). Groda , Vítěz, 2009, popisují dva druhy proudění, a to jsou laminární a turbulentní. Po

dosažení

v blízkosti

stěny

rozproudění potrubí

kapaliny

vystaveny

jsou

částice

nejvyšším

nacházející

hodnotám

se

rychlosti

deformace, ale mají nejnižší rychlost. Proto jsou deformačnímu působení vystaveny déle než částice proudící středem potrubí. To vede k rychlému a delšímu procesu rozpadu vazeb v prostoru poblíž stěny. Vzniká tak vrstva o nízké viskozitě, která účinně napomáhá proudění vnitřních, viskóznějších, vrstev (Severa, 2008).

- 40 -

4 MATERIÁL A METODY

4.1 Materiál Pro vlastní měření bylo použito 6 různých značek majonéz, z nichž jedna byla výrobkem se sníženým obsahem tuku. Všechny testované majonézy jsou komerčními výrobky, běžně dostupnými v prodejní síti. Po celou dobu měření byly vzorky uchovávány v lednici při doporučené chladírenské teplotě (0-15 °C). Z lednice byly vyjmuty vždy až těsně před použitím, a to z důvodu eliminace nežádoucího teplotního nebo deformačního

ovlivnění

vzorku.

V

praxi

to

znamená,

že

každé

dlouhodobější prostoje mezi měřením nebo např. vyšší nárůst teploty, znamenají velké riziko nepřesných výsledků. Při měření byly použity následující majonézy:

TESCO MAJONÉZA(490g)
Složení: rostlinný olej, voda, pasterované vaječné žloutky, kvasný ocet,

hořčice,

sůl,

modifikovaný

škrob

(E

1414,

E

1450),

stabilizátory (E 410, E 412, E 415), konzervant E 202, barvivo E 160a
Výrobce: Záruba M a K, České Budějovice
Laboratorně změřené pH: 3,74
Teplota skladování: 1-15 °C

OAK LANE Mayonnaise (500ml)
Složení: hořčice (voda, hořčičné semínko, kvasný ocet, sůl, cukr, barviva: tatrazin, žluť 84, aroma a konzervant: benzoát sodný),

- 41 -

vaječný žloutek, rostlinný olej (51 %), voda, cukr, modifikovaný bramborový škrob, sušený vaječný žloutek, jedlá sůl, kvasný ocet, kvasnicový extrakt, kyselina vinná, konzervant sorban draselný
Nutriční složení: 100g obsahuje 2040 kJ, 1,8g bílkovin, 3,2g sacharidů, tuků 52,8g: nasycených 3,9g, mononenasycené 35,4g, polynenasycené 13,5g; vlákniny 1,3g, Na 0,6g, soli 1,5g
Vyrobeno v ČR
Prodávající: Tesco
Laboratorně změřené pH: 3,40
Teplota skladování: 1-15 °C

OAK LANE Mayonnaise light(500ml)
Složení: tuk (25 %), rostlinný olej (25 %), hořčice (voda, hořčičné semínko, kvasný ocet, sůl, cukr, barviva: tatrazin, žluť 84, aroma a konzervant: benzoát sodný), vaječný žloutek, cukr, modifikovaný bramborový škrob, sušený vaječný žloutek, jedlá sůl, kvasný ocet, kvasnicový extrakt, kyselina vinná, konzervant sorban draselný, voda
Nutriční složení: 100g obsahuje 1085 kJ, 1,6g bílkovin, 3,9g sacharidů,

26,8g

tuků:

nasycené

2,3g,

mononenasycené

polynenasycené 7g; vlákniny 0,1g, Na 0,9g, soli 2,3g
Vyrobeno v ČR
Prodávající: Tesco
Laboratorně změřené pH: 3,40
Teplota skladování: 1-15 °C

- 42 -

17g,

HELLMANN'S(250ml)
Složení: tuk (75 %), rostlinný olej, voda, žloutek, vejce, sůl, cukr, ocet,

antioxidant

(EDTA,

BHA),

hořčice,

aroma,

barvivo(β -

karoten), omega 3 mastné kyseliny
Nutriční složení: 15ml obsahuje: 100 kcal, cukr 0,5g(1 %), tuk 11g(16 %), nansycené MK 0,9g(5 %), Na 0,06g(3 %)
Obsah gliadinu je nižší než 10mg/100g, je tedy vhodná i pro celiaky
Vyrobeno: UNILEVER ČR, spol.s.r.o., Praha
Laboratorně změřené pH: 3,49
Teplota skladování: 1-15 °C

VITA STAR delikates(250ml)
Složení: rostlinný tuk (75 %), voda, vejce (6 %), ocet, cukr, sůl, hořčičné semínko, antioxidant E 385, barvivo(β -karoten, lutein), koření
Vyrobeno pro Kaufland
Laboratorně změřené pH: 3,34
Teplota skladování: 0-15 °C

HEINZ babiččina (250ml)
Složení: rostlinný olej, voda, pasterovaný žloutek, kvasný ocet, cukr, hořčice, modifikovaný kukřičný škrob, xanthan, worchester, sůl, barvivo β -karoten, kyselina vinná

- 43 -


Bílkoviny: 1g, tuky: 68g, sacharidy: 5g
Laboratorně změřené pH: 3, 48
Teplota skladování: 1-15 °C

4.2 Metody Jak již bylo uvedeno výše, majonéza patří nejen mezi časově závislé látky, ale také mezi látky označované jako emulze. Emulze vzniká smísením dvou za normálních podmínek nemísitelných látek, např. dvou kapalin o různé hustotě. Látka, která je rozptýlená v prostředí se

označuje

jako

dispergovaná

látka,

prostředí

jako

disperzní.

V prostředí se dispergovaná látka vyskytuje ve formě kapiček, jejichž velikost závisí na stupni emulgace.

Obr.14: Olej v majonéze (Severa 2008)

Proces emulgace spočívá v mísení dvou látek, ze kterých se má vytvořit emulze. Při tomto procesu obvykle dojde k rozdělení obou složek do jednotlivých vrstev. Aby bylo možné vytvořit emulzi, je potřeba působit určitou silou, která umožní rozptýlení jedné kapaliny ve

- 44 -

druhé. Toto je možné provést např. mícháním (různé intenzity). Aby byla emulze stálá a nerozpadala se na dvě vrstvy (jako tomu bylo na začátku), lze přidat další složku, která stabilizuje rozptýlené částice v emulzi (www.wikipedia.cz, 2009). Jako stabilizátory v majonéze slouží vaječné žloutky, jejichž funkci zajišťují

proteiny

v nich

obsažené.

Stabilizátory

zabraňují

spojení

jednotlivých kapiček oleje. Proteiny jsou makromolekuly, které jsou složeny z polární a nepolární části. Nepolární části se váží na olej, polární na vodu. Tím je kolem kapičky vytvořen proteinový obal, který zabraňuje spojení kapiček.

4.2.1 Příprava měření Majonézy byly skladovány v chladničce. Pro první měření, kdy byla požadovaná teplota vzorku 10 °C se majonézy použily ihned po vyjmutí z chladničky. Stejně tak bylo na požadovanou teplotu zchlazeno měřicí vřeteno a kyveta. Druhé měření se provádělo po vytemperování vzorku při pokojové teplotě na 20 °C. Teplota je při měření velice důležitým faktorem. Musíme brát ohled na to, aby se teplota majonézy příliš nezvýšila, což by mohlo vést k oddělní tukové fáze od vodné. Po každém měření se vřeteno důkladně očistilo, aby nedošlo ke zkreslení výsledků dalších měření.

4.2.2 Postup měření Dané majonézy se měřily na rotačním viskozimetru značky Anton Paar DV-3P. Tento přístroj měří kroutící moment vřetene, které je ponořené do vzorku, kde vykonává rotační pohyb. Práce je tedy založena na principu měření kroutící síly, která je nezbytná pro překonání odporu rotujícího válce či disku, které jsou ponořené v materiálu.

- 45 -

Motor viskozimetru otáčí válec / vřeteno definovanou rychlostí. Úhel, o který se hřídel pootočí, se měří elektronicky. Přesně nám tedy určí polohu vřetene / hřídele. Hodnota viskozity se zobrazí na displeji na základě

výpočtů

z hodnot

naměřených

na

viskozimetru.

Hodnota

viskozity se udává v mPa.s. U kapalin, které mají konstantní viskozitu platí, že odpor roste s velikostí vřetene. Abychom při měření dosáhli co nejpřesnějších výsledků, je nutné znát základní reologoické vlastnosti daného vzorku a první věc, kterou se tedy musíme zabývat, je zařazení vzorku, jeho klasifikace.

Obr.15: Schematické znázornění mechanismu měření (Severa 2008)

- 46 -

Technické údaje použitého přístroje: Údaje byly převzaty z technické dokumentace dodávané výrobcem zařízení. Rozsahy měření pro standardní vřetena: -

DV– 3 PL: 15*) do 2 000 000 mPa.s = 15 **) do 2 000 000 mPa.s

-

DV –3 PR: 100 *) do 13 000 000 mPa.s =100 **) do 13 000 000 mPa.s

-

DV – 3 PH: 0,16 **) do 106 000 Pa.s = 1,6 *) do 1 060 000 mPa.s

*) Omezeno vlivem turbulence, **) Pro měření odpovídající 10 % plného rozsahu Rozlišení:

Pro adaptér „nízká viskozita“: 0,01 Viskozita < 10 000 mPa.s: 0,1 Viskozita > 10 000 mPa.s: 1

Přesnost:

+/- 1% z plného rozsahu

Opakovatelnost:

+/- 0,2% z plného rozsahu

Hodnoty momentu (plné zatížení):

DV – 3PL: 0,07 mNm DV – 3PR: 0,7 mNm DV – 3PH: 5,8 mNm 0

Teplota místnosti:

10 – 35

Vlhkost:

max. 80 % RH do 31

0

C

max. 50 % RH do 40

0

C

Teplotní senzor Pt 100:

C

Rozsah: 0 – 100 Rozlišení: 0,1

- 47 -

0

0

C

C

Přesnost: +/- 0,25

0

C

Opakovatelnost:

+/- 0,1

Výstupy: RS 232 Zapisovač

1 kanál

0 V do 5 V DC vstup přesnost nejméně 1 % z plného rozsahu Rozměry (d x š x v):

350 x 300 x 500 mm

Materiál vřeten:

AISI 316 nerez ocel

Druh vřetene:

TR 11

Obr.16: Rotační viskozimetr Anton Paar

- 48 -

0

C

4.2.3 Matematický model Matematický model byl vytvořen pomocí softwaru MATLAB  v.7.1.0.246(R14)

Service

Pack

3,

Curve

fitting

application

(The

MathWorks, Inc., USA). Dalším použitým softwarem díky němuž byl vytvořen matematický model byl Microsoft  Excel 2002 (10.6856.6856) Service Pack 3. Přesnost proložených funkcí byla určována pomocí korelačního koeficientu r 2 .

5 VÝSLEDKY A DISKUSE K měření bylo použito šesti vzorků majonéz o min. objemu 400 ml. Všechny vzorky byly měřeny při teplotách 10 °C a 20 °C. Graficky, pomocí matematického modelu, byla stanovena míra závislosti viskozity na rychlosti deformace a dále pak míra viskozity v závislosti na čase. Měření probíhalo na rotačním viskozimetru Anton Paar, za použití vřetene R 11. Výsledky měření viskozity v závislosti na rychlosti deformace, tzv. tokové křivky, znázorňují grafy 1–12, které vycházejí z hodnot naměřených na rotačním viskozimetru Anton Paar a uvedených v tabulkách 2-7. Tabulky č.8 a č.9 zobrazují hodnoty korelačního koeficientu pro dva použité matematické modely – Gaussův a mocninný. Korelační koeficient vyjadřuje shodu experimentu s modelem.

- 49 -

Tab.2: Hodnoty pH, rychlosti deformace a dynamické viskozity pro vzorky majonézy Oak Lane měřené při teplotě 10 °C a 20 °C

Majonéza

Rychlost pH deformace (s- 1 )

Oak Lane

3,4

0,051

teplota 1 (°C)

Dynamická viskozita (mPa.s)

teplota 2 (°C)

Dynamická viskozita (mPa.s)

10

903542

20

758831

0,085

561985

480128

0,102

455665

396316

0,17

294337

263335

0,255

210475

191922

0,34

165468

154105

0,51

119457

112918

0,68

94635

91244

0,85

79192

75209

1,02

68460

64360

1,7

47088

44474

3,4

28969

27787

5,1

21652

20686

8,5

15119

14687

10,2

17068

12752

17

9321

10859

34

5842

6154

- 50 -

Tab.3: Hodnoty pH, rychlosti deformace a dynamické viskozity pro vzorky majonézy Hellman's měřené při teplotě 10 °C a 20 °C

Majonéza

Rychlost pH deformace (s- 1 )

Hellman's 3,49

0,051

teplota 1 (°C)

Dynamická viskozita (mPa.s)

teplota 2 (°C)

Dynamická viskozita (mPa.s)

10

645528

20

631441

0,085

427400

383784

0,102

356951

309703

0,17

237095

200128

0,255

171986

143945

0,34

137190

114431

0,51

100331

82916

0,68

80068

65899

0,85

66767

55067

1,02

57469

47480

1,7

38954

32163

3,4

23278

19058

5,1

17109

13948

8,5

12229

9762

10,2

10632

8837

17

10102

6072

34

4235

3142

- 51 -

Tab.4: Hodnoty pH, rychlosti deformace a dynamické viskozity pro vzorky majonézy Vita Star měřené při teplotě 10 °C a 20 °C

Majonéza

Rychlost pH deformace (s- 1 )

Vita Star 3,34

0,051

teplota 1 (°C)

Dynamická viskozita (mPa.s)

teplota 2 (°C)

Dynamická viskozita (mPa.s)

10

386216

20

336639

0,085

266458

218148

0,102

233796

183293

0,17

170192

137382

0,255

128673

109357

0,34

103325

90037

0,51

77050

67679

0,68

61942

54423

0,85

52796

45317

1,02

45676

39518

1,7

30669

27359

3,4

18876

16702

5,1

13926

12442

8,5

9732

8416

10,2

8246

8295

17

6141

8537

34

3472

3248

- 52 -

Tab.5: Hodnoty pH, rychlosti deformace a dynamické viskozity pro vzorky majonézy Heinz měřené při teplotě 10 °C a 20 °C

Majonéza

Heinz

Rychlost pH deformace (s- 1 ) 3,48

0,051

teplota 1 (°C)

Dynamická viskozita (mPa.s)

teplota 2 (°C)

Dynamická viskozita (mPa.s)

10

481333

20

503179

0,085

318109

318596

0,102

269515

264959

0,17

183950

176282

0,255

136012

129720

0,34

110194

103266

0,51

83438

75228

0,68

65656

61341

0,85

55620

50632

1,02

48278

43742

1,7

33205

29810

3,4

20753

18247

5,1

15662

13780

8,5

11002

9677

10,2

9538

8546

17

6054

8295

34

3542

4992

- 53 -

Tab.6: Hodnoty pH, rychlosti deformace a dynamické viskozity pro vzorky majonézy Tesco měřené při teplotě 10 °C a 20 °C

Majonéza

Tesco

Rychlost pH deformace (s- 1 ) 4,06

0,051

teplota 1 (°C)

Dynamická viskozita (mPa.s)

teplota 2 (°C)

Dynamická viskozita (mPa.s)

10

699242

20

595995

0,085

463898

398588

0,102

372674

341908

0,17

234352

226656

0,255

172125

165748

0,34

139583

132773

0,51

102374

96900

0,68

82262

77431

0,85

69432

65439

1,02

60671

56725

1,7

41788

39094

3,4

25499

24174

5,1

18837

18088

8,5

13546

12869

10,2

15721

11247

17

8091

8142

34

5432

5104

- 54 -

Tab.7: Hodnoty pH, rychlosti deformace a dynamické viskozity pro vzorky majonézy Oak Lane lihgt měřené při teplotě 10 °C a 20 °C

Majonéza

Rychlost pH deformace (s- 1 )

Oak light

3,4

0,051

teplota 1 (°C)

Dynamická viskozita (mPa.s)

teplota 2 (°C)

Dynamická viskozita (mPa.s)

10

587351

20

553299

0,085

397321

377453

0,102

332248

313852

0,17

227440

210254

0,255

169791

154962

0,34

136467

123768

0,51

101530

90642

0,68

82388

74246

0,85

67074

62810

1,02

59032

54863

1,7

40812

38526

3,4

25416

24235

5,1

18972

18439

8,5

13210

13015

10,2

11533

11674

17

10930

11105

34

5142

5032

- 55 -

Tabulka č.8 vyjadřuje hodnoty korelačního koeficientu (shodu modelu s experimentem) pro modely Gaussův a mocninný u vzorků měřených při teplotě 10 °C.

Tab.8: Hodnoty korelačních koeficientů Gaussova a mocninného modelu pro vzorky měřené při 10 °C

Majonéza

Oak Lane

Hellman´s

Vita Star

Gaussův model r2

0,9993

0,9997

0,9964

0,9994 0,9995

0,9988

Model mocninný- r 2

0,9993

0,9998

0,9997

0,9996 0,999

0,9997

Heinz

Tesco

Oak light

Tabulka č.9 vyjadřuje hodnoty korelačního koeficientu (shodu modelu s experimentem) pro modely Gaussuův a mocninný u vzorků měřených při teplotě 20 °C.

Tab.9: Hodnoty korelačních koeficientů Gaussova a mocninného modelu pro vzorky měřené při 20 °C

Majonéza

Oak Lane

Hellman´s

Vita Star

Gaussův model r2

0,9998

0,9997

0,9983

0,9998 0,9989

Model mocninný- r 2

0,9994

0,9988

0,9963

0,9993

Heinz

Tesco

Matematické vyjádření Gaussova modelu:
a1*exp(-((x-b1)/c1)^2) + ... + a5*exp(-((x-b5)/c5)^2

- 56 -

1

Oak light 0,9991 0,9997

Matematické vyjádření mocninného modelu:
a*x^b+c

5.1 Tokové křivky 5.1.1 Majonéza Oak Lane Z grafu 1 vyplývá, že při rychlosti deformace 0,051 s - 1 , tedy nejnižší možné, dosahuje dynamická viskozita nejvyšších hodnot a to 758831 mPa.s. Při dalším zvyšování rychlosti deformace viskozita rapidně klesá, a to až do hodnoty rychlosti deformace 0,17 s - 1 , kdy je viskozita vzorku 263335 mPa.s. Další zvyšování rychlosti deformace, má za následek jen mírný pokles viskozity a od hodnoty 3,4 s - 1 již viskozita neklesá téměř vůbec. Vychýlení

Gaussova

modelu

a

experimentálních hodnot bylo minimální,

modelu

mocninného

od

modely byly tedy zvoleny

vhodně. U emulzí zaručuje stabilitu proti sedimentaci nebo separaci složek vnitřní struktura výrobku a interakce mezi jeho jednotlivými částicemi. Pokles viskozity je způsoben porušením právě těchto vazeb. Podle Severy (2008) je významným indexem emulzí například modul elasticity G´, který popisuje „charakter pevné látky“ vznikající díky její vnitřní struktuře. V důsledku nízké stability produktu může dojít k jeho znehodnocení ještě před spotřebou. Při

separaci

složek

emulzí

dochází

ke

ztrátě

vlastností

odpovídajících pevným látkám a zvyšování „tekutosti“. Měření G´ jako funkce času při zvýšených teplotách představuje jednoduchý způsob posouzení stability emulzí (Franck, 2004).

- 57 -

Graf č.1: Toková křivka majonézy Oak Lane, teplota vzorku 10 °C

Průběh grafu č.2, jehož hodnoty vycházejí z měření při teplotě 20 °C, je velice podobný grafu 1, měřenému při teplotě 10 °C. Hodnota viskozity pro rychlost deformace 0,051 s - 1 je 903542 mPa.s. Viskozita dále intenzivně klesá až do bodu 0,17 s - 1 , kde je její hodnota 294337 mPa.s. Dále je její pokles mírný a od hodnoty 3,4 s - 1 odpovídající viskozitě 28969 mPa.s., zcela nepatrný. Od hodnoty 17 s - 1 , viskozita opět klesá na hodnotu 9321 mPa.s., při 34 s - 1 je viskozita již pouze 5842 mPa.s. Vyšší počáteční hodnoty dynamické viskozity jsou ovlivněny vyšší teplotou měřeného vzorku, myšleno při 20 °C. Tento jev způsobuje vyšší tepelný pohyb okolo molekul, který redukuje mezimolekulární síly, usnadňuje proudění, a tím snižuje viskozitu. Pokles

viskozity

je

také

způsoben

popisující graf č.1.

- 58 -

již

zmíněnými

principy,

Graf č.2: Toková křivka majonézy Oak Lane, teplota vzorku 20 °C

5.1.2 Majonéza Hellmann's Z grafu č.3 vyplývá, že hodnoty dynamické viskozity jsou při rychlosti deformace 0,051 s - 1 645528 mPa.s. Nižší počáteční hodnoty dynamické viskozity oproti majonéze Oak Lane jsou způsobeny vyšším obsahem tuku, respektive sušiny, ve vzorku majonézy Hellmann's. Jak je uvedeno níže, viskozita roste se zvyšujícím se obsahem tuku. Majonéza Hellmann's obsahuje 75 % tuku, Oak Lane 51 %. Průběh tokové křivky je opět podobný jako u majonézy Oak Lane, čili prudký pokles viskozity pokračuje do hodnoty 0,17 s - 1 odpovídající 237095 mPa.s., poté již klesá mírněji. Minimální pokles vikozity nastává při hodnotě 5,1 s - 1 . Princip mechanického porušení vazeb v kontextu se snížením dynamické viskozity viz. 5.1.1. - 59 -

Graf č.3: Toková křivka majonézy Hellmann's, teplota vzorku 10 °C

Hodnoty grafu č.4 opět odpovídají poklesu viskozity způsobeného vyšší teplotou měřeného vzorku. Průběh tokové křivky je opět podobný již zmíněným. Hodnota dynamické viskozity odpovídající rychlosti deformace 0,015 s - 1 je 631441 mPa.s. Poté, se zvyšující se rychlostí deformace,

viskozita

kontinuálně

klesá.

Poslední

měřená

hodnota

odpovídající rychlosti deformace 34 s - 1 je 3142 mPa.s. Také odchylky experimentálního měření majonézy Hellmann's od modelů mocninného a Gaussova byly minimální, modely byly tedy zvoleny vhodně.

- 60 -

Graf č.4: Toková křivka majonézy Hellmann's, teplota vzorku 20 °C

5.1.3 Majonéza Vita Star Velice nízké počáteční hodnoty dynamické viskozity majonézy Vita Star odpovídají nejen vysokému obsahu tuku, 75 %, ale také vyššímu obsahu sušiny. Majonéza Vita Star obsahuje až 6 % vajec. Hodnota dynamické viskozity pro graf č. 5 je při rychlosti deformace 0,052 s - 1 pouze 386216 mPa.s. Jak již bylo zmíněno, jde o hodnotu velice nízkou. Další průběh křivky je ovšem podobný ostatním vzorkům majonéz. K ustálení rapidního poklesu viskozity dochází při hodnotách rychlosti deformace 3,4 s - 1 . Z grafu

č.5

je

patrné

vychýlení

Gausssova

modelu

od

experimentálního měření. Vychýlení modelu od experimentálních hodnot ale

není

extrémní.

Oscilace

vypočtených

hodnot

kolem

hodnot

experimentálních naznačují menší vhodnost použití tohoto modelu. Model mocninný je přijatelný.

- 61 -

Graf č.5: Toková křivka majonézy Vita Star, teplota vzorku 10 °C

Z grafu

č.6

je

také

patrná

odchylka

Gaussova

modelu

od

experimentálního měření. Potvrzuje se tedy ne příliš vhodné použití tohoto modelu. Model mocninný je opět v pořádku. Hodnota dynamické viskozity je pro rychlost deformace 0,052 s - 1 336639 mPa.s. Průběh tokové křivky je stejný jako u ostatních vzorků a platí také jak teplotní, tak mechanické příčiny poklesu dynamické viskozity vzorků. Od rychlosti deformace 8,5 s - 1 již dynamická viskozita klesá velice pozvolně, a to až na poslední měřenou hodnotu, kdy byla její velikost 3248 mPa.s. při rychlosti deformace 34 s - 1 .

- 62 -

Graf č.6: Toková křivka majonézy Vita Star, teplota vzorku 20 °C

5.1.4 Majonéza Heinz Z grafu č.7 vyplývají hodnoty pro dynamickou viskozitu při první měřené hodnotě rychlosti deformace 0,052 s - 1 481333 mPa.s. Na etiketě výrobku nebyla procentuální hodnota obsahu tuku či sušiny, ale na základě relativně nízké hodnoty dynamické viskozity při prvním měření, lze usuzovat na poměrně vysoký obsah tuku, sušiny. Průběh tokové křivky je opět podobný ostatním vzorkům, ovšem s nepatrnou odchylkou od Gaussova modelu. Také mocninný model vykazuje

minimální

odchylku.

Tyto

odchylky

ale

nejsou

nikterak

abnormální, lze tedy použít jak model mocninný, tak model Gaussův. Podle grafu lze také říci, že hodnota dynamické viskozity se při rychlosti deformace 3,4 s - 1 téměř neměnila. I pro tento vzorek platí mechanismy poklesu viskozity jako pro ostatní vzorky. - 63 -

Graf č.8: Toková křivka majonézy Heinz, teplota vzorku 10 °C

Při prvním měření, 0,051 s - 1 , byla naměřená hodnota dynamické viskozity 481333 mPa.s. Intenzivní pokles dynamické viskozity se zmírnil při hodnotě rychlosti deformace 0,34 s - 1 . Hodnota dynamické viskozity při rychlosti deformace 34 s - 1 , tedy nejvyšší možné, byla 3542 mPa.s. Odchylky od modelů Gaussova a mocninného jsou minimální, modely byly použity vhodně.

- 64 -

Graf č.8: Toková křivka majonézy Heinz, teplota vzorku 20 °C

5.1.5 Majonéza Tesco Na obalu majonézy Tesco není uveden údaj o procentuálním obsahu tuku. Z hodnot naměřených při nejnižší rychlosti deformace, v porovnání s ostatními vzorky, lze usoudit, že obsah tuku v majonéze je kolem 50 %, protože vykazuje podobné hodnoty jako majonéza Oak Lane, která obsahuje tuku 51 %. Tento údaj je však jen hypotetický s ohledem na odlišné složení obou majonéz. Z grafu č.9 odečteme hodnotu dynamické viskozity při 0,051 s - 1 699242 mPa.s. Při rychlosti deformace 0,17 s - 1 byla dynamická viskozita 234352 mPa.s. a při dalším zvyšování rychlosti deformace již neklesala tak rapidně. Od rychlosti deformace 5,1 s - 1 byl již pokles viskozity minimální.

- 65 -

Modely Gaussův a mocninný vykazují minimální odchylky, jsou tedy opět pro dané vzorky zvoleny vhodně. Důvody poklesu viskozity u tohoto vzorku jsou totožné s již uvedenými v kapitole 5.1.1.

Graf č.9: Toková křivka majonézy Tesco, teplota vzorku 10 °C

U vzorku majonézy Tesco měřeného při teplotě 20 °C byla hodnota dynamické viskozity Jako

u

klesala.

při rychlosti deformace 0,051 s - 1 595995 mPa.s.

ostatních

vzorků

dynamická

V tomto

případě

nastalo

viskozita zpočátku

zmírnění

poklesu

při

intenzivně rychlosti

deformace 0,255 s - 1 . Hodnota dynamické viskozity v tomto bodě byla 165748 mPa.s. Minimální pokles viskozity nastal podobně jako u vzorku měřeného při 10 °C při rychlosti deformace 5,1 s - 1 . Model Gaussův a mocninný byly zvoleny vhodně, důvody poklesu viskozity viz, kapitola 5.1.1.

- 66 -

Graf č.10: Toková křivka majonézy Tesco, teplota vzorku 20 °C

5.1.6 Majonéza Oak Lane light Majonéza Oak Lane light, je majonéza se sníženým obsahem tuku. Stabilitu struktury zde zajišťují sušené vaječné žloutky, bramborový škrob a také hořčičné semínko, které mimo svých antimikrobiálních účinků, podporuje stabilitu emulze. Obsah tuku v majonéze je 25 %. Toková křivka tohoto vzorku má velice podobný průběh jako vzorky, u nichž nebyl snížen obsah tuku. Hodnota dynamické viskozity pro rychlost deformace 0,052 s - 1 je 587351 mPa.s. Prudký pokles viskozity je z grafu č.11 patrný až po míru rychlosti deformace 0,17 s - 1 , kdy již klesá viskozita mírněji. Při 5,1 s - 1 klesá viskozita již jen nepatrně. Při 34 s - 1 je dynamická viskozita rovna 5142 mPa.s. Také u této majonézy se sníženým obsahem tuku platí stejné principy poklesu viskozity jako u ostatních vzorků. Tyto principy, důvody, popisuje kapitola 5.1.1. - 67 -

Výchylky od modelů Gaussova a mocninného jsou minimální, modely je možné použít i pro tento druh majonézy.

Graf č.11: Toková křivka majonézy Oak Lane light, teplota vzorku 10 °C

Majonéza Oak Lane lihgt měřená při 20 °C měla hodnotu dynamické viskozity při rychlosti deformace 0,052 s - 1 553299 mPa.s. Průběh tokové křivky je opět podobný jakou u ostatních vzorků. Dynamická viskozita intenzivně klesá, při rychlosti deformace 0,255 s - 1 je pokles mírnější a od hodnoty 5,1 s - 1 je pokles minimální. Odchylky od modelů Gaussova a mocninného jsou nepatrné. Důvody poklesu viskozity popisuje kapitola 5.1.1.

- 68 -

Graf č.12: Toková křivka majonézy Oak Lane light, teplota vzorku 20 °C

5.2 Porovnání tokových křivek všech vzorků Následující grafy č.13 a č.14 popisují rozdíly v hodnotě dynamické viskozity u jednotlivých vzorků. Jak již bylo řečeno, rozdíly jsou způsobeny hlavně obsahem tuku a sušiny, kdy platí, že čím je nižší obsah tuku ve vzorku, tím nižší je viskozita a klesá také senzorická stálost výrobku. Není ovšem pravdou, že výrobky se sníženým obsahem tuku jsou méně kvalitní. Dnešní technologie a potravinářské doplňky zaručují kvalitu výrobků se sníženým obsahem tuku, tzv. light. Dalšími faktory, které ovlivňují dynamickou viskozitu výrobku jsou, mimo již zmíněný obsah tuku a sušiny, teplota a složení výrobku. Z grafu č.13 je patrné, že při rychlosti deformace 0,051 s - 1 má nejvyšší dynamickou viskozitu majonéza Oak Lane. Hodnota dynamické viskozity je 903542 mPa.s. Při stejné rychlosti deformace mají pak majonézy následující hodnoty dynamických viskozit: Tesco 699242 mP.s., Hellmann's 645528 mPa.s., Oak Lane light 587351 mPa.s., Heinz

- 69 -

481333 mPa.s., Vita Star 386216 mPa.s. Pro lepší orientaci shrnuje hodnoty tab.4.

Tab.9: Sestupné seřazení hodnot dynamických viskozit všech vzorků majonéz měřených při rychlosti deformace 0,051 s - 1 Majonéza

Dynamická viskozita (mPa.s)

Oak Lane

903542

Tesco

699242

Hellmann's

645528

Oak Lane light

587351

Heinz

481333

Vita Star

386216

Z tabulky č.9 plyne, že rozdíl mezi nejvyšší hodnotou dynamické viskozity a nejnižší je až 42,7 %. Všechny vzorky byly měřeny při teplotě 10 °C, rozdíly jsou tedy způsobeny odlišným složením vzorků. Majonéza Oak Lane light měla až čtvrtou nejvyšší hodnotu dynamické viskozity. Výše zmíněný fakt, že dynamická viskozita klesá se sníženým obsahem tuku tedy nebyl prokázán. Možnou příčinou poměrně vysokých

hodnot

dynamické viskozity je obsah sušených

žloutků, které působí jako emulgátory či obsah bramborového škrobu, který plní funkci zahušťovadla.

- 70 -

Dynamická viskozita (mPa.s)

Tokové křivky 10°C 800000 700000 Tesco Oak Lane light Oak Lane Hellman's Vita Star Heinz

600000 500000 400000 300000 200000 100000 0 0

1

34

Rychlost deformace (1/s)

Graf č.13: Souhrnný graf tokových křivek všech vzorků měřených při 10°C

Na grafu č.14 jsou vynesené závislosti dynamické viskozity na rychlosti deformace. Vzorky byly měřeny při teplotě 20 °C. Počáteční hodnoty viskozity by tedy měly být, jak již bylo popsáno výše, vyšší než při teplotě 10 °C. Nejvyšší hodnota dynamické viskozity byla naměřena u majonézy Oak Lane. Při rychlosti deformace 0,051 s - 1 byla viskozita vzorku 758831 mPa.s. Zde se tedy tvrzení o snížení viskozity vlivem narůstající teploty potvrdilo. Při stejné rychlosti deformace mají pak majonézy následující hodnoty dynamických viskozit: Hellmann's 631441 mPa.s, Tesco 595995 mPa.s, Oak Lane light 553299 mPa.s, Heinz 503179 mPa.s, Vita Star 336639 mPa.s. Pro lepší orientaci shrnuje hodnoty tab.5.

- 71 -

Tab.10: Sestupné seřazení hodnot dynamických viskozit všech vzorků majonéz měřených při rychlosti deformace 0,051 s - 1 Majonéza

Dynamická viskozita (mPa.s)

Oak Lane

758831

Hellmann's

631441

Tesco

595995

Oak Lane light

553299

Heinz

503179

Vita Star

336639

Z tabulky č.10 vyplývá, že rozdíl mezi nejvyšší a nejnižší hodnotou dynamické viskozity je 44,4 %. Důvodem rozdílu dynamických viskozit je opět rozdílné složení různých značek majonéz.

Dynamická viskozita (mPa.s)

Tokové křivky 20°C

1000000 900000 800000 700000 600000 500000 400000 300000 200000 100000 0

Tesco Oak Lane light Oak Lane Hellman's Vita Star Heinz

0

1

34

Rychlost deformace (1/s)

Graf 14: Souhrnný graf tokových křivek všech vzorků měřených při 20°C

- 72 -

5.3 Časová závislost Křivka časové závislosti demonstruje závislost dynamické viskozity na době působení deformace. Důvodem měření této závislosti bylo vytvoření modelu, díky kterému lze určit, jaké bude chování majonézy po různých časových intervalech, kdy byla vystavena účinkům vnějších sil. Při zatěžování 0,075 s - 1 dochází k

menšímu zatížení vnitřní

struktury látky, v našem případě majonézy. Rozpad této struktury je postupný. To je důvodem zaznamenaného poklesu hodnoty dynamické viskozity. Pokles při nižším zatížení není tedy tak intenzivní, jako je tomu v případě vyšších rychlostí deformace. Při vyšších rychlostech deformace

dojde

v

počáteční

fázi

experimentu

k porušení

většiny

vnitřních vazeb. Během prvních 600 až 900 s v případě rychlosti 50 s - 1 docházelo při konstantní rychlosti deformace k rapidnímu poklesu viskozity (dle druhu majonézy).

K

rovnovážnému

dosažení stavu)

konstantní

došlo

po

hodnoty

1300

až

viskozity

2000

s.

(odpovídající

Charakteristické

rychlejším poklesem viskozity a dosažením rovnovážného stavu byly majonézy se sníženým obsahem tuku a s nižším obsahem sušiny. V případě rychlosti 2,5 s - 1 trval intenzivní pokles viskozity 700 až 1000 s. Dosažení rovnovážného stavu v tomto případě nastávalo po 1500 až 3000 s. Průběh časové závislosti viskozity je znázorněn na grafu č.15. Jako v předchozím případě platí, že pro majonézy se sníženým obsahem tuku a nižším obsahem sušiny byl typický rychlejší pokles a dosažení vyrovnané hodnoty viskozity. Tyto vlastnosti majonéz lze vysvětlit funkcí tuku v majonéze, která je strukturně stabilizační. Časově závislé chování majonézy Oak Lane bylo modelováno pomocí modelu Carreau:

η = η∞ +

η0 −η∞ 1 + kt

,

η 0 = 129800 mPas, η ∝ = 12300 mPas, k = 0,012, r 2 = 0,85 - 73 -

Uvedený model Carreau je pro modelování časově závislých kapalin poměrně často s úspěchem používán (Steffe, 1986). Model byl vyhodnocen pro modelování chování majonézy jako vhodný, jelikož shoda modelu s experimentálními daty byla uspokojivá. Tuto shodu prokázal také poměrně vysoký korelační koeficient 0,85.

Graf 15: Rychlost deformace 3,4 s - 1 , teplota 20 °C

5.4 Model Herschel-Bulkley Pro modelování tokového chování bylo použito modelu HerschelBulkley

σ = σ y + K × γ& n (Guilmineau, 2007). Model Herschel-Bulkley je

pro popis tokových vlastností shear thinning materiálů často používán. Dále jej lze také použít pro popis tokového chování majonézy či salátového dresingu. Na grafu č.16 je vynesena experimentální hodnota závislosti smykového napětí a rychlosti deformace majonézy Oak Lane,

- 74 -

kterou prokládá vypočtená modelová křivka. Korelační koeficient r 2 měl hodnotu 0,94. Z této hodnoty lze usoudit, že použitou metodu a zvolený model můžeme považovat za vhodné. Přehled použitých hodnot σ y , K, n a vypočítaných korelačních koeficientů je uveden níže v tabulce.

Tab.11: Použité hodnoty σ y , K, n a korelační koeficient Majonéza Oak Lane K (Pa.s n )

σ y (Pa)

n

r2

8,1

14,2

0,4744

0,94

Graf č.16: Model Herschel-Burlkley

- 75 -

5.5 Vliv obsahu tuku na viskozitu Z níže

uvedených

závislostí

vyplývá,

že

u

majonézy dochází

s narůstající rychlostí deformace k poklesu její viskozity. Majonézy tedy nesporně patří mezi tzv. shear thinning materiály. Průběh křivky a pokles viskozity byl u všech šesti vzorků podobný. V grafu č.15, jsou závislosti majonéz o různém obsahu tuku. Tento obrázek je ale pouze ilustrační, protože byly použity majonézy různého druhu, tedy odlišného složení a je tedy irelevantní vztažení jejich reologického chování pouze k obsahu tuku. Obsah tuku je tedy pouze jeden z faktorů ovlivňující celkové reologické chování majonéz.

Graf č.17: Vliv obsahu tuku na viskozitu

- 76 -

Z grafu č.17 je zřejmé, že s rostoucím obsahem tuku, roste také viskozita. Stále ale platí, že nelze jednoznačně kvantifikovat vliv obsahu tuku na viskozitu a to z důvodu odlišného složení jednotlivých majonéz. Jedním z problémů spojených se sníženým obsahem tuku je fakt, že majonéza může částečně ztrácet svou senzorickou jakost. Právě vyšší obsah tuku způsobuje vyšší stabilitu struktury emulze. Dalším z problémů je destabilizace při deformačním zatížení a také sedimentace při skladování. Také rozdíly v hodnotě viskozity jsou faktorem, který ovlivňuje senzorickou hodnotu majonézy.

- 77 -

6 ZÁVĚR Česká republika patří mezi deset zemí EU s největší spotřebou majonézy. Také spotřeba majonézy v domácnosti je díky její oblibě velice vysoká. V diplomové práci bylo sledováno reologické chování šesti vzorků majonéz, které byly měřeny při teplotách 10 °C a 20 °C. Tyto hodnoty teploty byly zvoleny z důvodu aplikovatelnosti výsledků na reálné podmínky skladování (vyhláška 326/2001 Sb., §25, požadavky na jakost majonézy), případně konzumace (pokojová teplota). Chování majonéz vyjadřovaly tokové křivky, které zobrazovaly závislost dynamické viskozity na rychlosti deformace. Právě viskozita je jednou z nejdůležitějších vlastností majonéz, která zaručuje jejich stálost a senzorickou kvalitu. Měření bylo prováděno na rotačním viskozimetru Anton Paar. Dále byla sledována závislost dynamické viskozity na délce doby působení zatížení. Z tohoto měření byla vyhodnocena tzv. časová závislost. Diplomová práce se také v menší míře zabývala vlivem obsahu tuku na viskozitu. Bylo prokázáno, že nejvyšší dynamickou viskozitu při počáteční rychlosti deformace 0,051 s - 1 , měla majonéza Oak Lane, a to jak při teplotě 10 °C, tak při 20 °C. Důvodem tohoto jevu je pravděpodobně složení dané majonézy a poměrně vysoký obsah tuku 51 %. Rozdíl mezi nejvyšší (903542 mPa.s) a nejnižší (386216 mPa.s) hodnotou dynamické viskozity u vzorků měřených při 10 °C a zatížení 0,051 s - 1 byl poměrně značný, a to 42,7 %. Tyto rozdíly jsou způsobeny rozdílným složením majonéz, jako je odlišný obsah tuku, sušiny, či emulgačních látek a látek plnících funkci zahušťovadla. Při měření vzorků o teplotě 20 °C byly rozdíly mezi nejvyšší (758831 mPa.s.) a nejnižší (336639 mPa.s.) dynamickou viskozitou měřenou při zatížení 0,051 s - 1

44,4 %. Rozdíly jsou opět způsobeny

rozdílným složením jednotlivých druhů majonéz.

- 78 -

Průběh tokových křivek u všech vzorků byl velice podobný. Na počátku zvyšování rychlosti deformace byl pokles dynamické viskozity intenzivní, přibližně od hodnot rychlosti deformace 0,17 s - 1 byl pokles mírnější a od hodnoty 3,4 s - 1 byl již téměř nepatrný. Bylo tedy dosaženo rovnovážného stavu, což je stav popisovaný např. v publikaci Steffe (1996). Tokové křivky u všech vzorků a u obou měřených teplot byly proloženy exponenciálním a Gaussovým modelem. Vzhledem k vysoké shodě mezi experimentálními a modelovými daty, kdy se hodnota korelačního koeficientu pohybovala přibližně na úrovni 0,99, lze tyto modely použít pro predikci chování daného typu majonézy nebo majonéz s obdobným složením. V praxi to tedy znamená, že díky výpočtům podle těchto modelů lze např. dimenzovat čerpadla, plnící stroje nebo zvolit vhodné průměry potrubí. Z časové křivky bylo patrné, že k intenzivnímu poklesu dynamické viskozity dochází po dobu 700-1000 s. Důvodem tohoto poklesu je to, že v počáteční fázi experimentu dochází k rozrušení největšího počtu vnitřních

vazeb,

následkem

čehož

tedy dynamická viskozita klesá

intenzivně. K dosažení rovnovážného stavu dynamické viskozity došlo po 1500-3000s. Křivka časové závislosti byla proložena křivkou modelu Carreau, který je v souvislosti s viskoelastickými materiály velice často používán. Jeho vhodnost je ověřena praxí a řadou publikovaných vědeckých prací (viz. kapitola 5.3.). V diplomové práci byl také uveden model Herschel-Bulkley. Model je často využíván pro modelování tokového chování shear thinning materiálů, majonézy nevyjímaje. Model popisuje závislost smykového napětí na rychlosti deformace. Shoda modelu s experimentálním měřením ukazuje na vhodnost použitého modelu pro potraviny s viskoelastickými vlastnostmi. Důkazem je i poměrně vysoký korelační koeficient 0,94. Graf závislosti dynamické viskozity na obsahu tuku prokázal, že s rostoucím obsahem tuku roste také viskozita a stabilita vzorku. U

- 79 -

výrobků se sníženým obsahem tuku by tedy mohl nastat problém, kdy by majonéza mohla částečně ztrácet svou senzorickou jakost a stabilitu. Není ovšem pravdou, že výrobky se sníženým obsahem tuku jsou méně stabilní, což prokázal také graf č.12. Stabilita a senzorická stálost je zaručena přídavkem sušených žloutků, které působí jako emulgátory či obsah bramborového škrobu, který plní funkci zahušťovadla. Reologická měření mohou být použita pro předběžné hodnocení textury potravin, např. při vývoji nové receptury. Finální výrobek ale musí být vyhodnocen pomocí senzorické analýzy. Jak bylo řečeno, instrumentální metody jsou přesné, rychlé, levné, ale nenahradí chuťové vjemy školeného pracovníka, který danou potravinu klasifikuje. Cílů vytčených v úvodu diplomové práce bylo tedy dosaženo a získaná data a navržené matematické modely mohou být využity jak pro další teoretické hodnocení majonéz, tak pro praktické aplikace např. pro dimenzování technologických zařízení a procesů.

- 80 -

7 SEZNAM POUŽITÉ LITERATURY

ANONYM:http://www.hespo.cz/zakony.php ,[online], [cit.2009-11-05] ANONYM:http://vydavatelstvi.vscht.cz/knihy/uid_es-01/hesla/gel.html, [online], [cit. 2009-11-17] ANONYM:kf.upce.cz/Reologie%20a%20reometrie%20kapalin.doc, [online], [cit. 15.11.2009] ANONYM://http://www.bio-life.cz/clanky/zdrave-potraviny/sojanezatofunezajsou-lepsi-nez-majoneza.html, [online], [cit.2009-10-12] ANONYM:http://www.szpi.gov.cz/docDetail.aspx?docid=1000427&docT ype=ART&nid=11327, [online], [cit.2009-10-12] DVOŘÁK A., Větvené mazací systémy a jejich proudové poměry –tribologicko – hydraulické aspekty, Disertační práce, VUT v Brně, Brno, 2006. 170 str. FAIRCLOUG, J. P. A. and NORMAN, A. I.: Structure and rheology of aqueous gels, Annu. Rep. Prog. Chem., Sect. C, 99, 243-276, 2003 FRANCK, J. A.: Understanding rheology of structured fluids, TA Instruments handbook, 2004 GÖRNER F., Valík L., Aplikovaná mikrobiológia poživatin, 1.vydání, Bratislava: Malé Centrum, 2004. 528str., ISBN 80-967064-9-7 GRODA B., Vítěz T., Mechanika tekutin I., 1.vydání, Brno: Mendelova lesnická a zemědělská univerzita v Brně, 2009. 211str., ISBN 978-807375-283-5 GUILMINEAU, F. and KULOZIK, U., Influence of a thermal treatment on the functionality of hens egg yolk in mayonnaise, Journal of Food Engineering, 78, 648–654, 2007

- 81 -

JAK SE MAJONÉZY VYRÁBĚJÍ, [online], [cit. 2009-10-23]. Dostupné na:
V.

VONDRA

M.,

Fyzika

v kostce,

2.vydání,

FRAGMENT

Havlíčkův Brod, 1999. 120str., ISBN 80-7200-335-6 MAJONÉZA VČERA A DNES, [online], [cit. 2009-11-10]. Dostupné na:
Dostupné

na:

http://www.bio-life.cz/clanky/zdrave-

potraviny/ sojaneza -tofunezajsou-lepsi-nez-majoneza.html STÁTNÍ ZEMĚDĚLSKÁ A POTRAVINÁŘSKÁ INSPEKCE, Majonéza, [online], [cit. 2009-11-02]. Dostupné na:
- 82 -

STEFFE J.F., MOHAMED I.O. and FORD E.W., Rheological properties of fluids: data compilation. In M.R. Okos(Ed.), Physical and chemical properties of food (pp.1-13). St.Joseph, MI, USA: American Society of agricultural Engineers, 1986 STEFFE J.F., Rological methods in food proces engineering, 2.vyd., Freeman Press, 428 str., 1996. ISBN: 0-9632036-1-4 STEHLÍKOVÁ E., Trendy a inovace ve výrobě a jakosti potravin živočišného původu, Diplomová práce(in MS, dep. knihovna MENDELU v Brně), MZLU v Brně, Brno, 2009. 68str. SVOBODNÍKOVÁ P., Onemocnění z potravin, Bakalářská práce(in MS, dep. knihovna MENDELU v Brně), MZLU v Brně, Brno, 2009. 37str. ŠTERN P., POKORNÝ J., ŠEDIVÁ A., PANOVSKÁ Z. (2008): Rheological and sensory characteristics of yoghurt-modified mayonnaise. Czech J. Food Sci., 26: 190– 198. TABILO-MUNIZAGA, G. and Barbosa-Canovas, G. V.: Rheology for food industry, Journal of food engineering 67, 147-156, 2005 UNGERE R., Texturizing Extra Low Fat Mayonnaise, food Marketing and Technology, 2004., ISSN 0932-2744 WIKIPEDIE,

2009:

Emulze.

Encyklopedie

online

[cit.2009-10-26].

Dostupné na:
2009:

[cit.2009-11-11].

Newtonovské

Dostupné

na:

kapaliny.

Encyklopedie

online


%C5%AFv_z%C3%A1kon_ viskozity WIKIPEDIE, 2009: Viskozita. Encyklopedie online [cit.2009-09-29]. Dostupné na: http://cs.wikipedia.org/wiki/Viskozita WIKIPEDIE, 2009: Antioxidant. Encyklopedie online [cit.2009-09-29]. Dostupné na:
- 83 -

WIKIPEDIE, 2009: Omega 3-nenasycené mastné kyseliny. Encyklopedie online[cit.2009-02-11].

Dostupné

na:


Omega3_nenasycen%C3%A9_mastn%C3%A9_kyseliny

- 84 -

Seznam tabulek Tab.1: Hodnoty rychlosti deformace při konkrétní činnosti a příklady použitých materiálů Tab.2: Hodnoty pH, rychlosti deformace a dynamické viskozity pro vzorky majonézy Oak Lane měřené při teplotě 10 °C a 20 °C Tab.3: Hodnoty pH, rychlosti deformace a dynamické viskozity pro vzorky majonézy Hellman's měřené při teplotě 10 °C a 20 °C Tab.4: Hodnoty pH, rychlosti deformace a dynamické viskozity pro vzorky majonézy Vita Star měřené při teplotě 10 °C a 20 °C Tab.5: Hodnoty pH, rychlosti deformace a dynamické viskozity pro vzorky majonézy Heinz měřené při teplotě 10 °C a 20 °C Tab.6: Hodnoty pH, rychlosti deformace a dynamické viskozity pro vzorky majonézy Tesco měřené při teplotě 10 °C a 20 °C Tab.7: Hodnoty pH, rychlosti deformace a dynamické viskozity pro vzorky majonézy Oak Lane light měřené při teplotě 10 °C a 20 °C Tab.8: Hodnoty korelačních koeficientů Gaussova a mocninného modelu pro vzorky měřené při 10 °C Tab.9: Hodnoty korelačních koeficientů Gaussova a mocninného modelu pro vzorky měřené při 20 °C Tab.10: Sestupné seřazení hodnot dynamických viskozit všech vzorků majonéz měřených při rychlosti deformace 0,051 s - 1 (10°C) Tab.10: Sestupné seřazení hodnot dynamických viskozit všech vzorků majonéz měřených při rychlosti deformace 0,051 s - 1 (20°C) Tab.11: Použité hodnoty σ y , K, n a korelační koeficient

- 85 -

Seznam grafů Graf č.1: Toková křivka majonézy Oak Lane, teplota vzorku 10 °C Graf č.2: Toková křivka majonézy Oak Lane, teplota vzorku 20 °C Graf č.3: Toková křivka majonézy Hellman's, teplota vzorku 10 °C Graf č.4: Toková křivka majonézy Hellman's, teplota vzorku 20 °C Graf č.5: Toková křivka majonézy Vita Star, teplota vzorku 10 °C Graf č.6: Toková křivka majonézy Vita Star, teplota vzorku 20 °C Graf č.7: Toková křivka majonézy Heinz, teplota vzorku 10 °C Graf č.8: Toková křivka majonézy Heinz, teplota vzorku 20 °C Graf č.9: Toková křivka majonézy Tesco, teplota vzorku 10 °C Graf č.10: Toková křivka majonézy Tesco, teplota vzorku 20 °C Graf č.11: Toková křivka majonézy Oak Lane light, teplota vzorku 10 °C Graf č.12: Toková křivka majonézy Oak Lane light, teplota vzorku 20 °C Graf č.13: Souhrnný graf tokových křivek všech vzorků měřených při 10°C Graf č.14: Souhrnný graf tokových křivek všech vzorků měřených při 20°C Graf č.15: Rychlost deformace 3,4 s-1, teplota 20 ° C Graf č.16: Model Herschel-Burlkley Graf č.17: Vliv obsahu tuku na viskozitu

- 86 -

Seznam obrázků Obr.1: Stroje na výrobu a plnění majonéz Obr.2: Závislost dynamické viskozity na teplotě u jogurtu Obr.3: Schéma Höpplerova kuličkového viskozimetru Obr.4: Englerův, Ostwaldův, Kohlův a Ubbelohdeův viskozimetr Obr.5: Rotační viskozimetr Obr.6: Rotační viskozimetr Roto Visco 1 Obr.7: Různé úpravy měrného prostoru rotačních viskozimetrů Obr.8: Časová závislost zdánlivé viskozity tixotropního systému Obr.9: Struktura gelu Obr.10: Závislost viskozity vody na teplotě Obr.11: Typy reogramů, (1)newtonovská kapalina, (2)pseudoplastická kapalina,

(3)skutečná

vazkoplastická

kapalina,

vazkoplastická kapalina, (5)dilatantní kapalina Obr.12: Mez kluzu při relaxačním testu Obr.13: Mixéry vhodné pro mísení viskoelastických kapalin Obr.14: Olej v majonéze Obr.15: Schematické znázornění mechanismu měření Obr.16: Rotační viskozimetr Anton Paar

- 87 -

(4)ideálně

- 88 -