本发明属于摩擦装置
技术领域：
：，尤其涉及一种用于食品口感和皮肤感官分析的软摩擦装置。
背景技术：
：食品和消费者偏好以及接受度受到两个最关键的质量参数的影响，即食品和饮料消费引起的质地和口感。一个食品(包括饮料)的口感如何取决于散装食品对初始变形的反应及其进一步的口腔动力学过程，包括减小颗粒大小(固体和半固体食物)，唾液分泌和唾液与食物混合(口腔食物加工的后期阶段)，食物颗粒在口腔内的移动，以及味道和香味化合物的扩散和释放。尽管最初的变形主要取决于食物的流变性质，其在口腔与口腔表面作相应移动时产生的触觉感觉对食物的口腔感官产生很大的影响，这即为我们常称的口腔摩擦学特征。大量的研究已清楚地表明，食物的整体性质与表面特性(润滑的薄膜特性)的组合，即食物的流变学和摩擦学性质组合，对食品的口感和消费者喜好有着直接的影响。数十年前，kokini等人认识到“口腔”摩擦学与感觉知觉(口腔触觉)之间的联系的重要性。然而，直到最近十年，联合利华的一个研究小组开始进行已食品感官为目的的系统的摩擦学研究，以阐明质地特性，如光滑度，奶油质感等，并将其与口腔感觉联系起来。自那时起，在“口腔”摩擦学研究中出现了巨大的兴趣，旨在揭示口腔处理机制给出特定的感官知觉。然而，由于研究技术手段的缺乏，“口腔”摩擦学数据和感官知觉之间的这种联系仍然未被很好的解释，可用的文献非常稀少。近来，摩擦学被认为是揭示口腔加工过程中与口感相关的食物物理特性并进行工具测量的有效工具。虽然食品摩擦学是相当新的研究领域，但这种方法已被用于评估和理解半固体食物的感知口腔质地。dewijk和prinz认为半固体食物的口腔感官知觉与它们的润滑行为有关。摩擦学研究俩个相对运动的表面之间的磨损、润滑的情况。对于食品的口腔感官，舌头与上腭之间在食物和唾液存在下的相对运动和产生的摩擦效果则起着十分重要的作用。在食品摩擦学中，食品的润滑行为可以用众所周知的stribeck曲线来理解。stribeck曲线通常可以分为三种状态-边界状态、混合状态、和流体动力状态，以代表三种非常不同的摩擦润滑情况，和食物在口腔加工的情况下，其存在于舌头和腭之间的食物薄层的厚度变化。三个参数即表面相对运动速度，黏度和施加的载荷的组合给出的长度单位m，其物理意义类似于两个移动表面之间的润滑剂膜的厚度。摩擦学测试中最重要的参数是摩擦系数；定义为摩擦力与表面载荷的比率。尽管这个常数仅取决于相互作用表面(当它们处于干运动中时)的性质，在润滑薄层存在的特殊情况下，它可以随表面负荷和流体黏度以及润滑方式而产生显著变化。人体组织中具有许多柔软性表面，例如膝关节，眼睑接触，舌头与上腭等等。此外，人体皮肤是人体感知外部世界的一个非常重要的渠道，其柔顺表面的摩擦学特性会影响物体被感知的方式。与非柔性表面相比，这些柔性表面呈现出易变形和低接触压力的特点，例如在护肤品的使用过程中的感官认知。软摩擦学涉及可以通过接触压力变形的柔性基底。因此，摩擦测试时最重要的因素之一就是测量表面的特性。在此之前，许多研究人员已经进行了摩擦学研究，使用钢球滑动与硅橡胶弹性体，玻璃钢球作为类似调查的模型接触，stokes等使用由聚二甲基硅氧烷(pdms)衍生或制造的具有相对明确界定的弹性表面。钢或玻璃材料具有非常高的杨氏模量，因而不适合用作模拟口腔或皮肤的摩擦测试。而如pdms可成为一种良好的起始材料，其弹性模量e可调节在800kpa左右，以接近人体的软组织模量。以前的研究集中在将感官知觉例如光滑度，滑动性，奶油度和收敛性与产品的摩擦系数相关联，以便应用摩擦学性质来帮助预测和理解食物质地和结构。由于这些研究所使用的实验装置不同，其中包括缺乏明确定义的表面和几何形状，使得难以确定所观察到的摩擦学响应的基本机制。例如，摩擦学测量包括特别设计的应力控制流变仪的摩擦固定装置，由于缺乏相关的理论和同行验证，被证明很难在实际应用中使用。研究食品口腔摩擦学的基本方法是使用定义良好的底物和配置，以廉价的方式替代那些复杂而昂贵的设计，以及定义明确的模型液体。最近几年在市场上已有几种专门设计的摩擦固定装置的实验技术用于薄膜食品润滑研究，以阐述食品配方和质地感官的摩擦学机理，包括摩擦测试仪，光学摩擦学配置，摩擦学单元，小型牵引机等。但不幸的是，这些设备的高成本一直是建立“口腔”和皮肤软摩擦学研究方面的一大障碍。因此，需要一种便宜且可靠的替代方案。综上所述，现有技术存在的问题是：商业可得的摩擦仪无法模拟口腔和皮肤摩擦条件和环境，需要从新的技术视角来解决口腔质构感官的摩擦学原理和测试方法；现有设备成本较高。技术实现要素：针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种用于食品口感和皮肤感官分析的软摩擦装置。本发明是这样实现的，一种用于食品口感和皮肤感官分析的软摩擦装置包括：商用食品质构仪、锁定装置、移动探头、负载连接器、温控底座、水平支架。商用质构仪通过锁定结构栓接底座；底座上设置有移动探头；移动探头右端连接负载连接器；负载连接器底部设置有水平支架。进一步，底座带有适当温度控制下水循环的不锈钢底座；进一步，移动探头(圆盘)由三个直径为10mm的半球体以等边三角形排列粘在不锈钢园盘上制成；带有三个弹性半球体的圆盘的重量为16.90克，载荷为0.16n左右；进一步，移动探头运动由质构仪的步进电机控制；其平移速度可控制在0.01至40mm/s之间；进一步，底座顶部有一个直径为85mm，深度为4mm的浅圆槽；进一步，移动探头运动由质构仪的步进电机控制；进一步，1mm厚的有机硅弹性体(ndaengineeringequipmentltd，kempston，uk)可以放置在槽中作为摩擦测试的下基板表面；进一步，根据操作，可使用具有粗糙表面的硅氧烷弹性体，增加摩擦力。弹性体表面可根据选择进行设计，以精确控制表面特征。本发明的优点及积极效果为：本发明提供了以高度敏感的方式成功提供研究软摩擦学数据。这些物理测量可以与口感的感官属性在统计学上相关。该装置显示出优异的重现性，易操作性和更便宜的选择。这种新颖的摩擦学装置肯定会使食品研究人员更好地理解薄膜感官特性的基础机制。摩擦学装置最有希望的部件是使用提供低接触压力的柔性表面。该设备为用户提供了根据其应用目的和问题陈述更改和调整各个组件的优势。附图说明图1是本发明实施例提供的用于食品口感和皮肤感官分析的软摩擦装置结构框图。图中：1、商用质构仪；2、锁定结构；3、移动探头；4、负载连接器；5、底座；6、水平支架。具体实施方式为能进一步了解本发明的
发明内容、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下。下面结合附图对本发明的结构作详细的描述。如图1所示，本发明实施例提供的用于食品口感和皮肤感官分析的软摩擦装置包括：商用质构仪1、锁定结构2、移动探头3、负载连接器4、底座5、水平支架6；商用质构仪1通过锁定结构2栓接底座5；底座5上设置有移动探头3；移动探头3右端连接负载连接器4；负载连接器4底部设置有水平支架6。底座5带有适当温度控制下水循环的不锈钢底座；移动探头3(圆盘)由三个直径为10mm的半球体以等边三角形排列粘在不锈钢园盘上制成；带有三个弹性半球体的圆盘的重量为16.90克，自身载荷为0.16n左右。如果需要，移动探头上面还可以放置重量，以取得实验所需要的负重；移动探头3运动由商用质构仪的步进电机控制；底座5顶部有一个直径为85mm，深度为4mm的浅圆槽。1mm厚的有机硅弹性体(ndaengineeringequipmentltd，kempston，uk)可以放置在槽中作为摩擦测试的下基板表面。装置的使用过程如下：1.先将食品质构仪(1)侧放，水平支架(6)用于支撑并用于仪器的水平调整；2.将锁定装置(2)牢固安置在质构仪底座上；3.将摩擦底座(5)平稳放置在锁定装置上；4.将摩擦底座下端的两个水循环孔与恒温水浴相连，以有效控制样品的温度；5.将1mm厚的有机硅弹性体(或根据需要放置其他相同厚度的软质基底)放置在槽中作为摩擦测试的下基板表面；6.将约10ml样品轻轻转移到有机硅弹性基底表面，使之形成均匀的薄层；转移过程中应尽量避免带入空气或气泡；7.将移动探头(3)轻轻置于样品槽中，其三个弹性半球体与弹性基底表面直接接触；8.通过负载连接器(4)将移动探头(3)与质构仪的力学传感器准确相接，并保证移动探头(3)、负载连接器(4)、和力学传感器成水平直线排列；9.待样品温度达到所要求的温度后，通过质构仪控制软件，操作移动探头(3)的水平匀速移动(速度可控制在0.01至40mm/s之间)；探头(3)移动时所产生的摩擦力可以由质构仪的控制软件自动读取(最高读取频率为500次/秒)。10.将读取的摩擦力与探头的负重相除即可得到该摩擦条件下的摩擦系数。11.重复上述的步骤，可以得到不同温度、不同速度、不同负重条件下的摩擦系数。根据需要，可使用具有粗糙表面的硅氧烷弹性体，增加摩擦力。弹性体表面可根据选择进行设计，以精确控制表面特征。本发明的摩擦基座表面从放大倍数为5倍，10倍和20倍的显微镜图像(leicadmc2900，leicamicrosystemsltd.，usa)评估光滑和有纹理的pdms片材(ndaengineeringequipmentltd.，kempston，uk)的表面结构细节的厚度和尺寸heerbrugg，瑞士)。其弹性模数使用ta-xtplus质构分析仪(stablemicrosystems，surrey，uk)配以5mm直径不锈钢圆筒(p/5)压片以0.1mm/s的速度压缩法测量。从15kpa以上的应力-应变曲线评估了两种类型的弹性模量：主要用于机械工程中的初始弹性模量是从0至1％应变的线性区域的斜率计算的，而高应变弹性模量更经常用于食品质地研究，是从最大应力从0到40-90％的线性区域的斜率计算的。以类似的方式测量弹性体球的表观弹性模量。通过改变sylguard184弹性体套件中基料和固化剂的混合比来调节模量。力和位移数据可以以每秒50-500数据点的频率记录。而测量的摩擦力可以在动力学频率范围内被平均，并且通过至少5次实验运行的标准偏差用于误差分析。此外，可以使用黏度和滑动速度数据对总表面负荷计算摩擦系数，并可生成stribeck曲线。质构仪为商用可得，市场价格在10万至35万人民币之间。锁定装置为不锈钢材料所制，用于将本测量装置稳定地固定在质构仪上；移动探头是个移动部件，用于产生相对表面运动和表面摩擦，它由一个金属园版底部附以三个软体半球(直径10mm)；三个软体半球按等三角排列(20mm等边)；负载连接器将移动探头连接到质构仪的力传感器，用于直接测量因表明运动所产生的表面摩擦力；温控底座是个夹心装置连接与循环水浴，以控制实验测量温度；温控底座上面是个5毫米深的浅槽，里面可置pdms软垫或别的材料(1mm厚)作为摩擦的底面，浅槽内可放置少量的测试流体或润滑剂；水平支架是一个可调试高度的支架，用于调试质构的水平放置，以保证移动探头作水平移动。以上所述仅是对本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改，等同变化与修饰，均属于本发明技术方案的范围内。当前第1页12当前第1页12