引言

餅干的“酥脆"，是消費者對產(chǎn)品品質(zhì)直觀的判斷。咬下去的那一聲“咔嚓"、入口后瞬間碎裂的輕盈感、咀嚼時不粘牙的爽利——這些體驗共同構(gòu)成了餅干的核心競爭力。然而，“酥脆"一詞高度主觀，不同評價人員對同一款餅干的“酥脆度"可能給出截然不同的結(jié)論；不同批次的餅干，口感一致性也難以通過人工品嘗來精準把控。

質(zhì)構(gòu)分析儀（Texture Analyzer） 的出現(xiàn)，為餅干品質(zhì)評價提供了科學工具。它通過模擬牙齒咬合、切割、擠壓等力學過程，將餅干的“酥脆"“硬度"“斷裂強度"等感官描述轉(zhuǎn)化為力-位移曲線上的精確數(shù)據(jù)。質(zhì)構(gòu)儀可對樣品的物性概念作出數(shù)據(jù)化的表述，可使用統(tǒng)一的測試方法，通過探頭以穩(wěn)定速度進行下壓，其測定結(jié)果具有較高的靈敏性與客觀性，從而避免人為因素對食品品質(zhì)評價結(jié)果的主觀影響。

對于餅干而言，三點彎曲測試、穿刺測試和TPA全質(zhì)構(gòu)分析是三種最核心的測試模式。本文將從餅干的核心質(zhì)地指標體系出發(fā)，系統(tǒng)解析質(zhì)構(gòu)分析儀的測試方法、參數(shù)設(shè)置、數(shù)據(jù)解讀及其在品質(zhì)控制與工藝優(yōu)化中的應用。

一、餅干的核心質(zhì)地指標：消費者口中的“酥脆"到底是什么？

1. 餅干質(zhì)地的多維屬性

消費者對餅干品質(zhì)的評價，并非一個單一維度，而是由多個質(zhì)構(gòu)特性共同構(gòu)成的綜合體驗：

2. 不同餅干類型的質(zhì)地差異

不同種類的餅干，其質(zhì)地特征差異顯著：

• 酥性餅干：以酥松為主，硬度較低、脆性明顯，斷裂強度較小

• 韌性餅干：以酥脆為主，硬度適中、斷裂強度較高，咀嚼時需要一定的力度

• 蘇打餅干：質(zhì)地松脆，層次分明，斷裂強度適中

• 薄脆餅干/威化餅干：以脆為主，斷裂強度低、斷裂位移短

• 曲奇餅干：以酥為主，硬度低、內(nèi)聚性低，入口即化

3. 餅干質(zhì)地的行業(yè)標準

GB/T 20980-2021《餅干質(zhì)量通則》 是目前餅干行業(yè)的標準，對餅干的感官要求（形態(tài)、色澤、滋味與口感、組織）和理化指標作出了系統(tǒng)規(guī)定。標準明確要求餅干應具有“應有的酥脆口感"。AACC 74-09是*際*認的烘焙食品質(zhì)地檢測標準方法，為餅干的硬度、脆性測試提供了可追溯的方法依據(jù)。

二、質(zhì)構(gòu)分析儀在餅干檢測中的三種核心測試模式

模式一：三點彎曲測試——評價餅干酥脆性的“專用方法"

三點彎曲測試是餅干酥脆性檢測的核心方法。其原理為：將餅干樣品放置于兩個支撐點中央，探頭從中心點下壓直至餅干斷裂。斷裂瞬間的峰值力反映餅干的斷裂強度——力值越大，抗破碎能力越大，硬度也就越大。斷裂位移則反映餅干的脆性——顯示樣品能承受多長距離后被破壞。

典型參數(shù)設(shè)置：

• 探頭：三點彎曲專用夾具

• 測試模式：壓縮模式（直至斷裂）

• 測試速度：1.0~3.0 mm/s

• 支撐跨距：根據(jù)餅干尺寸確定（通常20~40mm）

• 觸發(fā)力：5g

• 測試終點：樣品斷裂（力值驟降）

適用場景：酥性餅干、薄脆餅干、威化餅干、蛋卷等薄片狀酥脆產(chǎn)品?？闪炕瘷z測餅干的折斷力、斷裂位移等關(guān)鍵參數(shù)。

模式二：穿刺測試——評價餅干表皮硬度與內(nèi)部結(jié)構(gòu)

穿刺測試使用球形或圓柱形探頭刺入餅干表面，記錄穿刺過程中的力值變化，主要用于評價餅干的表皮硬度、內(nèi)部緊實度和脆性。

典型參數(shù)設(shè)置：

• 探頭：球形探頭（如P/2或P/5）或小直徑圓柱探頭

• 測試模式：穿刺模式

• 測試速度：1.0~2.0 mm/s

• 穿刺深度：3~8mm（或直至穿透）

• 觸發(fā)力：5g

適用場景：評價餅干表面硬度、夾心層強度、涂層脆性。

模式三：TPA全質(zhì)構(gòu)分析——綜合評價餅干質(zhì)地

TPA（Texture Profile Analysis，質(zhì)地多面剖析法） 通過模擬口腔咀嚼，對樣品進行兩次壓縮，一次測試可同時獲取硬度、脆性、咀嚼性、彈性、內(nèi)聚性、回復性等多項質(zhì)構(gòu)參數(shù)。

典型參數(shù)設(shè)置：

• 探頭：P/36R或P/50平底圓柱探頭

• 測試模式：TPA（兩次壓縮）

• 測試速度：1.0~2.0 mm/s

• 壓縮形變量：40%~60%

• 兩次壓縮間隔：3~5 s

• 觸發(fā)力：5g

適用場景：綜合評價餅干的硬度、彈性、內(nèi)聚性、咀嚼性。研究表明，TPA試驗的質(zhì)構(gòu)參數(shù)硬度、酥脆性和咀嚼性與感官評價的酥脆度、口感和吸水性存在極顯著的相關(guān)關(guān)系（p<0.01）。

三、力-位移曲線的解讀：從曲線讀懂餅干“性格"

1. 三點彎曲曲線的典型形態(tài)

第一階段：彈性變形。曲線呈近似線性上升，斜率反映餅干的剛度。

第二階段：裂紋萌生與擴展。曲線偏離線性，餅干內(nèi)部微裂紋萌生擴展，曲線可能出現(xiàn)微小波動。

第三階段：斷裂。力值達到峰值——即斷裂強度。峰值后力值急劇下降——餅干斷裂。峰值位移反映餅干的脆性——位移越短，餅干越脆。

2. 關(guān)鍵參數(shù)的提取與品質(zhì)含義

3. 不同工藝條件下餅干的曲線差異

焙烤溫度過高：餅干硬度偏高、斷裂位移偏短——餅干偏硬偏脆，口感可能發(fā)干。

焙烤溫度過低：餅干硬度偏低、斷裂位移偏長——餅干偏軟偏韌，缺乏酥脆感。

油脂添加量不足：硬度偏高、咀嚼性偏大——口感偏硬，不夠酥松。

水分含量偏高：硬度偏低、內(nèi)聚性偏高——餅干發(fā)軟，失去酥脆性。

四、質(zhì)構(gòu)分析儀在餅干品質(zhì)控制與工藝優(yōu)化中的應用

1. 配方研發(fā)與優(yōu)化

質(zhì)構(gòu)儀為餅干配方優(yōu)化提供了精準的量化依據(jù)。通過系統(tǒng)測試不同配方下的斷裂強度、脆性指數(shù)和咀嚼性，研發(fā)人員可以：

• 確定油脂最佳添加量：油脂影響餅干的酥松度，通過質(zhì)構(gòu)數(shù)據(jù)精準定位“酥而不碎"的最佳添加量

• 優(yōu)化糖油配比：糖油比影響餅干的硬度和脆性，質(zhì)構(gòu)儀可量化不同配比下的口感差異

• 評估面粉筋度的影響：不同筋度面粉制作的餅干斷裂強度差異顯著

• 篩選功能性配料：如膳食纖維、代糖等對餅干質(zhì)地的影響可通過質(zhì)構(gòu)數(shù)據(jù)量化

2. 焙烤工藝的量化控制

焙烤溫度與時間的優(yōu)化：通過質(zhì)構(gòu)儀測試不同焙烤條件下餅干的斷裂強度和脆性指數(shù)，精準確定“酥而不碎"的最佳工藝窗口。

水分含量的控制：水分是影響餅干酥脆性的關(guān)鍵因素。通過質(zhì)構(gòu)儀監(jiān)測不同水分含量下餅干硬度和脆性的變化，確定最佳干燥終點。

3. 批次一致性驗證

在餅干生產(chǎn)線上，質(zhì)構(gòu)儀可作為過程控制工具。通過對不同批次的餅干進行TPA或三點彎曲測試，分析硬度、斷裂強度、脆性等參數(shù)的批次間差異。當批次一致性出現(xiàn)異常時，及時排查原料或工藝問題。研究表明，采用主成分分析法對桃酥質(zhì)構(gòu)指標進行評定，累積方差貢獻率達到97.169%，與感官評價結(jié)果基本一致。

4. 貨架期品質(zhì)監(jiān)控

餅干在儲存過程中，因水分遷移和油脂氧化，酥脆性會逐漸下降。通過定期質(zhì)構(gòu)儀檢測，可以追蹤產(chǎn)品在貨架期內(nèi)的脆性衰減趨勢，為保質(zhì)期設(shè)定和包裝改進提供數(shù)據(jù)依據(jù)。研究表明，水活度升高到0.3以上時，威化餅傾向于逐漸損失其可感知的松脆性。

五、影響餅干質(zhì)構(gòu)測試結(jié)果的關(guān)鍵因素

1. 樣品制備的標準化

樣品尺寸：三點彎曲測試中，餅干樣品的長度、寬度和厚度應統(tǒng)一。厚度不均勻會導致斷裂強度數(shù)據(jù)分散。

取樣位置：應避開餅干邊緣和中心孔洞，從結(jié)構(gòu)均勻的區(qū)域取樣。

環(huán)境平衡：測試前將樣品在23℃±2℃、50%±5%RH標準環(huán)境中平衡不少于24小時。餅干對濕度極為敏感，環(huán)境濕度的波動會顯著改變其力學性能。

2. 測試參數(shù)的統(tǒng)一性

測試速度、壓縮比例、觸發(fā)力等參數(shù)的變化，都會顯著影響TPA測定結(jié)果。只有測試條件相同，測定結(jié)果才具有可比性。

3. 探頭與夾具的正確選擇

• 三點彎曲測試：使用專用三點彎曲夾具，支撐跨距根據(jù)餅干尺寸調(diào)整

• 穿刺測試：球形探頭適用于表皮硬度評價，小直徑圓柱探頭適用于局部強度評價

• TPA測試：P/36R或P/50平底圓柱探頭適用于綜合評價

六、西奧機電的餅干質(zhì)構(gòu)檢測解決方案

濟南西奧機電有限公司（CELTEC西奧）的TEX-FP餅干酥脆度測定儀與TEX系列質(zhì)構(gòu)分析儀，專為餅干等烘焙食品的品質(zhì)評價與工藝優(yōu)化而設(shè)計。

多模式測試能力：TEX系列支持三點彎曲測試、穿刺測試、TPA全質(zhì)構(gòu)分析、壓縮測試等多種模式。三點彎曲測試用于評價餅干的斷裂強度與酥脆性；TPA分析用于綜合評價硬度、彈性、內(nèi)聚性、咀嚼性；穿刺測試用于評價表皮硬度與內(nèi)部結(jié)構(gòu)。

高精度力學測量：采用高精度力量感應元，力值解析精度達0.001N，系統(tǒng)精度優(yōu)于0.5%，位移精度達0.01mm。測試速度0.1-500mm/min無級可調(diào)，覆蓋餅干檢測的推薦速度范圍。

標準化測試流程：儀器內(nèi)置餅干酥脆度測定模板（參考GB/T 20980-2021及AACC 74-09標準方法）。操作人員選擇模板后，儀器自動加載*優(yōu)參數(shù)設(shè)置，一鍵啟動即可完成從探頭定位到數(shù)據(jù)輸出的全流程。

力-位移曲線實時分析：測試過程中實時采集并顯示力-位移曲線，自動提取斷裂強度、斷裂距離、脆性指數(shù)、曲線下面積等關(guān)鍵參數(shù)。多條曲線可疊加對比，直觀評估不同配方或不同批次餅干之間的質(zhì)構(gòu)差異。

數(shù)據(jù)合規(guī)與可追溯：支持三級別多用戶權(quán)限管理與審計追蹤功能，測試數(shù)據(jù)自動記錄存儲，支持導出為報告，滿足食品生產(chǎn)SC審核和ISO質(zhì)量管理體系的數(shù)據(jù)管理要求。

西奧機電的材料測試解決方案還廣泛應用于包裝材料測試、醫(yī)療器械材料及包裝測試、藥品測試、膠粘劑測試、紡織品測試、紙張和紙板容器測試及質(zhì)構(gòu)分析等領(lǐng)域，并可針對特殊測試需求提供定制化服務和自動化改造方案。

七、結(jié)語

餅干的“酥脆"，曾經(jīng)只能通過“咬一口"來判斷。質(zhì)構(gòu)分析儀的出現(xiàn)，將這一主觀感受轉(zhuǎn)化為斷裂強度、斷裂距離、脆性指數(shù)、咀嚼性等客觀、可量化的力學數(shù)據(jù)。

從三點彎曲測試獲取斷裂強度和酥脆性，到穿刺測試評價表皮硬度與內(nèi)部結(jié)構(gòu)，再到TPA全質(zhì)構(gòu)分析綜合評價硬度、彈性、內(nèi)聚性、咀嚼性——三種核心測試模式從不同維度揭示了餅干的力學本質(zhì)。而TPA質(zhì)構(gòu)參數(shù)硬度、酥脆性和咀嚼性與感官評價的極顯著相關(guān)性，則使質(zhì)構(gòu)儀成為連接“儀器數(shù)據(jù)"與“消費者感受"的科學橋梁。

從配方研發(fā)中油脂添加量的精準確定，到焙烤工藝中溫度與時間的量化控制；從批次一致性的驗證，到貨架期酥脆性衰減的追蹤——質(zhì)構(gòu)儀的應用貫穿餅干從實驗室到生產(chǎn)線的全鏈條。濟南西奧機電有限公司（CELTEC西奧）TEX-FP餅干酥脆度測定儀與TEX系列質(zhì)構(gòu)分析儀，以多模式測試能力、高精度力學測量、標準化測試流程、力-位移曲線實時分析為核心優(yōu)勢，為餅干及烘焙食品企業(yè)提供了從品質(zhì)控制到工藝優(yōu)化的全鏈條質(zhì)構(gòu)檢測解決方案，助力企業(yè)以精準的量化數(shù)據(jù)驅(qū)動產(chǎn)品品質(zhì)持續(xù)提升。