專利名稱:淀粉糊化度測(cè)量系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及一種測(cè)量系統(tǒng),特別是指一種淀粉糊化程度的測(cè)量系統(tǒng)。
淀粉與水同時(shí)加熱時(shí),淀粉料體會(huì)吸水膨脹,由懸浮液變化為半透明的膠體,這一過(guò)程,在工業(yè)界稱為淀粉糊化(starch gelat-inization)。淀粉糊化度,除直接影響產(chǎn)品質(zhì)量外,也會(huì)使產(chǎn)品的某些物理性質(zhì)如粘滯度(viscosity)發(fā)生顯著改變,間接影響產(chǎn)品加工過(guò)程中的參數(shù)控制(parameter control)。
目前工業(yè)界測(cè)量淀粉糊化度的方法,以使用差式掃瞄量熱法(differential scanning calorimetry;DSC)為最普遍。然而DSC方法存在著許多缺點(diǎn)1、測(cè)量糊化度時(shí)需要取樣,但無(wú)法在生產(chǎn)線上進(jìn)行;2、測(cè)量糊化度時(shí),樣本須密封在鋁制的小盒內(nèi)加熱,測(cè)量過(guò)程中,溫度感應(yīng)器只能測(cè)量鋁盒溫度,無(wú)法直接測(cè)量樣本溫度;3、儀器成本昂貴(近萬(wàn)美元),使用者須經(jīng)過(guò)專業(yè)訓(xùn)練方能勝任;4、測(cè)量時(shí)淀粉在水中沉淀,無(wú)法均勻混合,導(dǎo)致測(cè)量結(jié)果誤差;5、測(cè)量糊化度必須經(jīng)過(guò)極復(fù)雜的校正步驟,使用極慢的加熱速率(5~10℃/min),至少要1小時(shí)才能得到測(cè)量結(jié)果。
本發(fā)明的目的,在于提供一種測(cè)量淀粉糊化度(degree of st-arch gelatinization)測(cè)量系統(tǒng),其成本降低且可快速、準(zhǔn)確地測(cè)量淀粉糊化度。
本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的,即提供一種淀粉糊化度測(cè)量系統(tǒng),用于測(cè)量含有淀粉物質(zhì)的化工產(chǎn)品或食品,其利用淀粉在糊化過(guò)程中導(dǎo)電度的變化,由曲線積分(curve-integration)計(jì)算出淀粉的糊化度。
本發(fā)明淀粉糊化度測(cè)量系統(tǒng),包括一加熱器(Ohmic Heater)、一振動(dòng)器(Shaker)、一電源裝置、一溫度感應(yīng)器、一數(shù)據(jù)記錄儀(Data Logger)、一電腦。待測(cè)樣本置于加熱器中,該加熱器具有一對(duì)加熱電極板,由于淀粉溶液為懸浮液,測(cè)量過(guò)程中,加熱器架設(shè)在振動(dòng)器上搖晃,確保淀粉樣本均勻,電源裝置與該加熱器電連接,溫度感應(yīng)器測(cè)量加熱器中的樣本溫度,數(shù)據(jù)記錄儀可將加熱過(guò)程中的溫度、電流、電壓記錄數(shù)據(jù)送往電腦分析,以測(cè)出淀粉糊化度。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于,其測(cè)量系統(tǒng)通過(guò)測(cè)量糊化過(guò)程中導(dǎo)電度的變化,計(jì)算出淀粉糊化度,比常用的淀粉糊化度測(cè)量系統(tǒng)成本低,并且可更迅速、準(zhǔn)確地測(cè)出淀粉糊化度。
下面結(jié)合附圖和實(shí)施例詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明,附圖中
圖1為本發(fā)明淀粉糊化度測(cè)量系統(tǒng)的示意圖;圖2為使用本發(fā)明淀粉糊化度測(cè)量系統(tǒng)測(cè)量馬鈴薯淀粉糊化過(guò)程中導(dǎo)電度曲線圖;圖3為使用常用DSC法測(cè)量糊化度的熱流曲線和使用本發(fā)明系統(tǒng)測(cè)量糊化度的導(dǎo)電度曲線圖。
請(qǐng)參閱圖1,本發(fā)明淀粉糊化度測(cè)量系統(tǒng)包括一加熱器10、一振動(dòng)器20、一電源裝置30、一溫度計(jì)40、一數(shù)據(jù)記錄儀50、一電腦60。操作時(shí),將待測(cè)樣本淀粉置于加熱器10中,加熱器10架設(shè)在振動(dòng)器20上振動(dòng),使淀粉樣本處于均勻狀態(tài),電源裝置30與該加熱器10的一對(duì)電極板11電連接,測(cè)量時(shí),將樣本通以30伏特至120伏特電壓的交流電,將其加熱至100℃,溫度計(jì)40置于樣本中記錄溫度變化,數(shù)據(jù)記錄儀50可將加熱過(guò)程中的溫度、電流、電壓記錄并送至電腦60分析。
請(qǐng)參閱圖2,圖2為本發(fā)明淀粉糊化度測(cè)量系統(tǒng)測(cè)量馬鈴薯淀粉糊化過(guò)程中的導(dǎo)電度曲線圖,本發(fā)明測(cè)量系統(tǒng)可使用電壓為30~120伏特的交流電加熱,電壓越高測(cè)定所需時(shí)間越短,如圖2中使用100伏特的電壓,測(cè)定所需時(shí)間僅需不到1分鐘。然而使用低電壓雖然所需時(shí)間較長(zhǎng),卻可提高曲線解析度,增加準(zhǔn)確性。當(dāng)發(fā)現(xiàn)淀粉糊化時(shí),導(dǎo)電度曲線會(huì)出現(xiàn)下凹波峰71那樣的變化。利用這種導(dǎo)電度的變化,即可計(jì)算出其糊化度。關(guān)于導(dǎo)電度與糊化度的計(jì)算方法敘述如下。
導(dǎo)電度的計(jì)算公式σ=L/AR其中σ為導(dǎo)電度,L為加熱器中兩電極的距離,A為加熱器的截面積,R為電阻。
淀粉糊化度的計(jì)算方法如下1、淀粉糊化度的標(biāo)準(zhǔn)值PA0首先將原淀粉(未經(jīng)糊化且與待測(cè)淀粉樣本為相同種類淀粉,其糊化度為0%)混以蒸餾水調(diào)制成懸浮液,經(jīng)本發(fā)明系統(tǒng)測(cè)定,可以得到類似圖2所示的導(dǎo)電度曲線。將下凹波峰積分,可以得到波峰面積,即為淀粉糊化度的標(biāo)準(zhǔn)值PA0。
2、淀粉糊化度補(bǔ)充值PA1將待測(cè)定的已部分糊化的淀粉樣本,經(jīng)本發(fā)明系統(tǒng)測(cè)定,也可得到類似圖2所示的導(dǎo)電度曲線,然而其波峰略小。同樣將波峰積分,所得波峰面積為PA1,其即為淀粉糊化度補(bǔ)充值。
3、淀粉糊化度計(jì)算公式待測(cè)定的已部分糊化的淀粉樣本,其糊化度可由淀粉糊化度補(bǔ)充值PA1與淀粉糊化度的標(biāo)準(zhǔn)值PA0作比較得知。計(jì)算公式如下式(I)。糊化度(%SG)=(1-PA1/PA0)×100%………(I)請(qǐng)參閱圖3,圖3為使用DSC測(cè)量糊化度所得的熱流曲線和使用本發(fā)明系統(tǒng)測(cè)量糊化度所得的導(dǎo)電度曲線的比較示意圖??梢园l(fā)現(xiàn)二者形成的下凹波峰形狀極為相似,且橫座標(biāo)(溫度)位置相同。從而證明本發(fā)明系統(tǒng)可以準(zhǔn)確反映淀粉糊化過(guò)程,其中導(dǎo)電度本應(yīng)隨溫度上升而上升,但在糊化過(guò)程中因淀粉物料吸水膨脹,導(dǎo)致導(dǎo)電度下降。糊化完成后,淀粉懸浮液形成膠體,導(dǎo)電度恢復(fù)隨溫度上升。
本發(fā)明的測(cè)量系統(tǒng)可采用取樣測(cè)量法及生產(chǎn)線測(cè)量法測(cè)量淀粉糊化度。當(dāng)本發(fā)明測(cè)量系統(tǒng)采用生產(chǎn)線測(cè)量法時(shí),測(cè)量得到結(jié)果可以立即反饋(Feed Back)到生產(chǎn)線上的控制主機(jī),以調(diào)整控制參數(shù),確保產(chǎn)品質(zhì)量。如將本發(fā)明測(cè)量系統(tǒng)用在生產(chǎn)線上,只需將本發(fā)明系統(tǒng)的加熱器、溫度計(jì)、電極設(shè)置在生產(chǎn)線中,即可獲得淀粉糊化度的有關(guān)數(shù)據(jù),這些數(shù)據(jù)值可以反饋給控制主機(jī)。例如,在一食品殺菌的生產(chǎn)線上,如食品為濃湯類,富含淀粉物質(zhì),在加熱殺菌過(guò)程中,淀粉物質(zhì)會(huì)產(chǎn)生糊化現(xiàn)象,使得湯汁變稠。這樣會(huì)使湯汁在生產(chǎn)線上流動(dòng)速度減慢,導(dǎo)致過(guò)熱影響食品質(zhì)量。此時(shí)如生產(chǎn)線上裝置有本發(fā)明系統(tǒng),淀粉糊化即可被監(jiān)測(cè)到而反饋給控制主機(jī),加大輸送推力使湯汁加速流動(dòng)以確保食品質(zhì)量。若生產(chǎn)線不需進(jìn)行線上控制(on-line control),也可利用本發(fā)明系統(tǒng)做取樣測(cè)定,得到準(zhǔn)確的測(cè)量結(jié)果。
現(xiàn)描述以馬鈴薯淀粉為例的一實(shí)施例,測(cè)定某種已經(jīng)部分糊化的馬鈴薯淀粉樣品的糊化度。首先,馬鈴薯淀粉的糊化度標(biāo)準(zhǔn)值(PA0)經(jīng)本系統(tǒng)測(cè)定為PA0=0.51;該已經(jīng)部分糊化馬鈴薯淀粉樣品,其糊化度補(bǔ)充值(PA1)經(jīng)本系統(tǒng)測(cè)定,其PA1=0.23,運(yùn)用公式(I)計(jì)算出,該樣品糊化度(%SG)=(1-0.23/0.51)×100%=54.9%。該樣品若使用常用DSC測(cè)量時(shí)其糊化度為55%,與采用本發(fā)明的測(cè)量結(jié)果大致相同。
再以玉米淀粉為例,已經(jīng)部分糊化的某種待測(cè)玉米淀粉樣品,測(cè)定其糊化度。首先,玉米淀粉的糊化標(biāo)準(zhǔn)值為PA0=0.56,該玉米淀粉的糊化標(biāo)準(zhǔn)值的測(cè)定如前所述;待測(cè)樣品經(jīng)本系統(tǒng)測(cè)定,其PA1=0.14;再用公式(I)計(jì)算,待測(cè)樣品糊化度為(%SG)=(1-0.14/0.56)×100%=75.0%。該樣品若使用常用DSC測(cè)量時(shí)其糊化度為75%,與采用本發(fā)明系統(tǒng)所測(cè)得結(jié)果大致相同。
權(quán)利要求
1.一種淀粉糊化度測(cè)量系統(tǒng),其特征在于它包括一加熱器,其容置待測(cè)淀粉樣本,且該加熱器還具有一對(duì)加熱電極板;一電源裝置,可與該加熱器電連接,該電源裝置可以控制供給該加熱器電極板的電流與電壓;一溫度感應(yīng)器,測(cè)量該加熱器中的樣本溫度;一數(shù)據(jù)記錄儀,與該電源裝置及該溫度感應(yīng)器電連接,記錄加熱過(guò)程中的溫度、電流、電壓數(shù)據(jù);以及一電腦,與該數(shù)據(jù)記錄儀電連接,分析數(shù)據(jù)記錄儀記錄的數(shù)據(jù)。
2.按權(quán)利要求1所述的淀粉糊化度測(cè)量系統(tǒng),其特征在于,該溫度感應(yīng)器為一溫度計(jì)。
3.按權(quán)利要求1所述的淀粉糊化度測(cè)量系統(tǒng),其特征在于,該待測(cè)淀粉樣本為含淀粉物質(zhì)的食品或化工產(chǎn)品。
4.按權(quán)利要求1所述的淀粉糊化度測(cè)量系統(tǒng),其特征在于,該加熱器架設(shè)在一振動(dòng)器上。
全文摘要
一種淀粉糊化度測(cè)量系統(tǒng),其包括一加熱器、一電源裝置、一溫度感應(yīng)器、一數(shù)據(jù)記錄儀與一電腦。加熱器可供容置待測(cè)淀粉樣本并具有一對(duì)可供加熱的電極板;電源裝置與加熱器電連接并控制加熱器電極板的電流與電壓;溫度感應(yīng)器測(cè)量加熱器中的樣本溫度;數(shù)據(jù)記錄儀與電源裝置及溫度感應(yīng)器電連接,記錄各種數(shù)據(jù);電腦與數(shù)據(jù)記錄儀電連接,分析數(shù)據(jù),通過(guò)監(jiān)測(cè)淀粉糊化時(shí)導(dǎo)電度的變化,計(jì)算出樣本的糊化度。
文檔編號(hào)G01N27/04GK1158994SQ9610423
公開(kāi)日1997年9月10日 申請(qǐng)日期1996年3月6日 優(yōu)先權(quán)日1996年3月6日
發(fā)明者王維麒 申請(qǐng)人:王維麒