Maitojauheiden tahmeuden mittaaminen

Jauheiden tahmeutuminen on merkittävä ongelma elintarviketeollisuudessa, sillä tahmeutuminen hankaloittaa elintarvikkeiden prosessointia ja heikentää aistittavaa laatua. Tutkielman kirjallisuuskatsauksessa selvitettiin, minkälaisia mittausmenetelmiä tahmeuden mittaamiseen on käytetty, miten jauhe tahmeutuu ja mitkä asiat tahmeutumiseen vaikuttavat. Tutkimuksen kokeellisen osassa tutkittiin maitojauheiden tahmeutumista. Näytteinä oli viisi maitojauhetta, joiden rasva- ja laktoosipitoisuus vaihtelivat. Jauheista määritettiin vesipitoisuus, pintarasvakoostumus, partikkelikoko, veden sorptio ja veden aktiivisuus. Tahmeuden mittauksessa käytettiin viskometristä propellisekoitinmenetelmää, tilavuuden muutoksen mittausta sekä puristamalla ja lämmittämällä valmistetun jauhepaakun vahvuuden mittausta. Lisäksi jauheiden lasisiirtymälämpötila (Tg) määritettiin. Tuloksia analysoitiin PLSR-menetelmällä (engl. Partial Least Squares Regression). Laktoositon täysmaitojauhe sisälsi pintarasvahappoja 42,7 mg/g ja laktoosia sisältävä täysmaitojauhe sisälsi 12,4 mg/g, vaikka molempien jauheiden kokonaisrasvapitoisuus oli sama. BET-sorptioisotermi osoitti, että laktoosittomat maitojauheet adsorboivat enemmän vettä kuin laktoosia sisältävät jauheet. Laktoosia sisältävien maitojauheiden lasisiirtymälämpötilat olivat huomattavasti korkeammat (RH 0 %, 84–87 °C) kuin laktoosittomien maitojauheiden (RH 0 %, 32–40 °C). Jauheen rasvapitoisuudella ei ollut vaikutusta, sillä vain rasvaton osuus jauheesta vaikuttaa lasisiirtymälämpötilaan. Maitojauheiden kriittinen suhteellinen kosteus 25 °C:n lämpötilassa oli 40–42 % laktoosia sisältävillä ja 6–10 % laktoosittomilla maitojauheilla. Viskometrimittausten perusteella laktoosia sisältävät jauheet tahmeutuivat korkeammissa lämpötiloissa kuin laktoosittomat jauheet. Viskometrillä määritetyt tahmeutumispisteet olivat korkeampia kuin lasisiirtymälämpötilat. Rasvattomalla maitojauheella tahmeutumispisteet olivat 11–17 °C ja laktoosittomalla rasvattomalla maitojauheella 34–51 °C suurempia kuin lasisiirtymälämpötilat. PLSR-mallin selitysaste R2 oli 90,3 %, sovitettu selitysaste R2 adj. oli 80,7 % ja ennustusselitysaste Q2 oli 59,9 %. Vain laktoosipitoisuus osoittautui tärkeiksi selittäväksi muuttujaksi (engl. Variable Importance in Projection) mallin kannalta. Tutkimus osoitti, että viskometrinen menetelmä on toimiva jauheen tahmeutumiskäyrän määrittelemistä varten. Myös lasisiirtymälämpötila ennustaa hyvin jauheen tahmeutumista, sillä tahmeutumispiste jonkin verran lasisiirtymälämpötilan yläpuolella. Tutkimuksen perusteella maitojauheen sokerikoostumus vaikuttaa jauheiden tahmeutumiseen rasvapitoisuutta enemmän.

Stickiness of food powders is a major issue in food industry because it causes problems during processing and it deteriorates the perceptible quality. The literature review presents different stickiness testing methods and the reasons and mechanisms for stickiness. The aim of the experimental work was to investigate stickiness of milk powders. Five different spray-dried milk powders were studied. Powders were characterized by measuring the moisture content, water activity, particle size composition, surface fatty acid composition and water sorption. Stickiness was investigated with a viscometer and with penetration test. Glass transition temperatures (Tg) were also determined. The results were analyzed with the PLSR (Partial Least Squares Regression). LF WMP contained much more surface fatty acids (42.7 mg/g) than WMP (12.4 mg/g) though the bulk fat content was same in both powders. According to the BET-sorption models, lactose-free powders adsorpt more water than conventional powders. The glass transition temperatures were much higher in lactose-containing powders (RH 0 %, 84–87 °C) than in the lactose-free powders (RH 0 %, 32–40 °C). Fat content did not affect the Tg because fat is not a water adsorbing component. Critical relative humidity is for lactose-free powders from 6 to 10 % and for lactose containing powders 40 to 42 % at room temperature (25 °C). Viscometric method was used to determine stickiness curves. Lactose-free samples became sticky at much lower temperatures than lactose-containing samples. When comparing the Tg and Tsp of skim milk powders, Tsp was 11–17 °C higher then Tg in SMP and in LF SMP the difference was 34–51 °C. In the PLSR model the coefficient of determination R2 was 90.3 %, adjusted coefficient of determination R2 adj. was 80.7 % and the coefficient of prediction Q2 was 59.9 %. Only lactose content was important according to the variables important in projection (VIP) in the PLSR model. The experimental work indicated that viscometric method is an applicable way to determine powder stickiness curve. Glass transition temperature determination is also reasonable way to predict powders stickiness and sticky point temperature is slightly above the Tg. The study showed that sugar content affected more to stickiness than fat content.