LAB-ammattikorkeakoulun Food Pilot Plant -tuotekehitysympäristö on täydentynyt Stable Micro Systems -laitevalmistajan rakenne- ja tilavuusanalysaattoreilla, joilla elintarvikkeiden rakenteellisia ominaisuuksia voidaan analysoida tutkimukseen vaadittavalla tarkkuudella. Laitteet hankittiin leipomoalan tuotekehitys- ja tutkimuspalveluiden tueksi, mutta niitä voi soveltaa laajasti myös muihin tuoteryhmiin.
Laitteiden avulla on mahdollista kehittää ja tutkia erilaisia tuotteita, esimerkiksi leivonnaisia, makeisia, proteiinituotteita, välipalapatukoita, hiutaleita, keksejä, juustoja, geelejä, pastatuotteita, hedelmiä ja snack-tuotteita (Stable Micro Systems 2024). Tuotekehitys ja laadunvarmistus helpottuvat, kun rakenteellisia ominaisuuksia voidaan analysoida objektiivisesti ja mittaustuloksia voidaan vertailla pitkältä ajalta. Rakenteelle voidaan esimerkiksi asettaa kovuuden suhteen tavoitearvot, joiden sisään tähdätään uuden tuotteen kehityksessä.
Rakenneanalysaattori
Rakenneanalysaattorilla (Texture Analyser) voidaan analysoida materiaalien rakenteellisia ominaisuuksia, kuten kovuutta, kimmoisuutta, haurautta, joustavuutta ja venyvyyttä. Laitteen toiminta perustuu puristus- ja vetotesteihin, joita voidaan muokata materiaalin ominaisuuksien ja mitattavien parametrien mukaan. Testien avulla voidaan määrittää esimerkiksi materiaalin murtumispiste tai hahmottaa, kuinka materiaali käyttäytyy pureskeltaessa.
Food Pilot Plantin rakenneanalysaattoriin on hankittu runsaasti erilaisia mittapäitä mahdollistamaan monipuoliset analyysit (kuvat 1A ja 1B). Laitteeseen kuuluu valmiita mittausohjelmia, mutta ohjelmia voidaan muokata tarpeen mukaan tai kehittää kokonaan uusia.
Esimerkiksi leipomotuotteiden sisusrakenteen analysoinnissa käytetään usein kaksivaiheista puristustestiä (tekstuuriprofiilianalyysiä, TPA), jossa halkaisijaltaan 36 millimetrin sylinterimäinen mittapää puristaa 25 millimetrin paksuuteen leikatun leipänäytteen kahdesti 40 prosentin muodonmuutokseen (Sammalisto ym. 2021). TPA jäljittelee näytteen pureskelemista suussa (Texture Technologies 2024). Ensimmäiseen puristukseen vaadittu maksimivoima kuvaa näytteen kovuutta, ja kahden puristuksen mittausdatasta voidaan tehdä päätelmiä esimerkiksi rakenteen palautumisesta puristusten välillä.
Kuva 2. Tekstuuriprofiilianalyysin (TPA) suoritus kauraleipänäytteestä. (Kuva: Jarkko Nikulin)
Rakenneanalysaattorin lisäosat
Rakenneanalysaattoriin on hankittu käänteisen (kuva 3) ja etenevän ekstruusion määrityssetit, joilla on mahdollista analysoida viskoosien materiaalien, kuten kastikkeiden, lusikoitavien tuotteiden ja taikinoiden, konsistensseja. Käänteisekstruusiomenetelmällä määritetyn taikinan konsistenssin on esimerkiksi raportoitu olevan yhteydessä leivän sisusrakenteen pehmeyteen gluteenittomassa kauraleivonnassa (Sammalisto ym. 2021) ja tattarileivonnassa (Pitkänen 2019).
Crisp fracture rig -lisäosa sopii snack-tuotteiden kuten sipsien ja lastujen rapeuden analysointiin, esimerkiksi reseptiä kehitettäessä (kuva 4A). Teräsetillä (Blade set) voidaan mitata esimerkiksi suklaapatukan leikkausvoima, mikä kertoo materiaalin puruvastuksesta (kuva 4B).
Three point bend rig -lisäosassa tylppä terä katkaisee esimerkiksi näkkileivän, jolloin katkaisuun (tai pehmeämmillä tuotteilla taipumiseen) vaadittava murtumisvoima ja rakenteen hauraus voidaan määrittää. Kolmen kaupallisen rapean tuotteen eroja murtumisvoimassa ja hauraudessa tutkittiin esimerkkikuvassa 5.
Lisäksi Food Pilot Plantiin on hankittu Kiefferin testi, jolla vehnätaikinan venyvyysominaisuudet voidaan määrittää.
Tilavuusanalysaattori
Tilavuusanalysaattorilla (VolScan Profiler, kuva 7) määritetään näytteen tilavuus laserilla, ja tuotteesta piirtyy 3D-kuva. Näytteen massan avulla voidaan laskea tiheys ja ominaistilavuus. Laite soveltuu esimerkiksi leivonta- ja snack-tuotteiden tuotekehitykseen ilmavamman rakenteen aikaansaamiseksi.
Kirjoittaja
Saara Sammalisto (ETT) työskentelee laboratoriovastaavana LAB-ammattikorkeakoulun Food Pilot Plant -tuotekehitysympäristössä, ja hänellä on tutkimustaustaa elintarvikkeiden rakenteellisten ominaisuuksien parista Helsingin yliopistolta.
Lähteet
Pitkänen P. 2019. Gluteenittoman taikinan konsistenssi ja leivontalaatu. Pro gradu. Helsingin yliopisto, Elintarvike- ja ravitsemustieteiden osasto. Helsinki. EKT-sarja 1884. Viitattu 3.1.2025. Saatavissa http://hdl.handle.net/10138/309379
Sammalisto, S., Laitinen, M. & Sontag-Strohm, T. 2021. Baking Quality Assessment of Twenty Whole Grain Oat Cultivar Samples. Foods. Vol. 10 (10), 2461. Viitattu 10.12.2024. Saatavissa https://doi.org/10.3390/foods10102461
Stable Micro Systems. 2024. Texture Analysis Application Areas. Viitattu 10.12.2024. Saatavissa https://www.stablemicrosystems.com/TextureAnalysisApplications.html#food
Texture Technologies. 2024. Texture Profile Analysis. Viitattu 10.12.2024. Saatavissa https://texturetechnologies.com/resources/texture-profile-analysis
