ความหนืด (viscosity) เป็นสมบัติทางรีโอโรยี (Rheological properties) ของของเหลว ที่บ่งบอกถึงความต้านทานการไหล เป็นสมบัติที่เกี่ยวข้องกับคุณภาพของอาหาร และการยอมรับของผู้บริโภค ในผลิตภัณฑ์กลุ่มอาหารเหลว เช่น

• เครื่องดื่ม น้ำผลไม้น้ำหวาน
• น้ำผลไม้เข้มข้น
• เครื่องปรุงรส เช่น ซอสพริก ซอสมะเขือเทศเข้มข้น น้ำมันหอยน้ำสลัด
• น้ำกะทิซุป มายองเนส

ความสำคัญของความหนืด

ผู้บริโภครับรู้ความหนืดของอาหารได้ทางประสาทสัมผัส ระหว่างการใช้ผลิตภัณฑ์ เช่น การเท การตัก ออกจากบรรจุภัณฑ์ การกวน การปาด การจิ้มการชุบทอด (battering) และระหว่างการรับประทาน อาหารที่มีความหนืดผิดปกติ เช่น ซอสที่เหลวเกินไป หรือแยกชั้น ทำให้ผู้บริโภคไม่ยอมที่จะลิ้มลองทั้งที่ซอสนั้นอาจมีรสชาติที่ดี ดังนั้นเพื่อให้อาหารมีความหนืดตามที่ผู้บริโภคต้องการ ผู้ผลิตอาหารจึงจำเป็นต้องเข้าใจปัจจัยที่มีผลต่อความหนืดของอาหาร และรักษาความหนืดของอาหารให้มีความสม่ำเสมอ

ความหนืดของอาหารยังเป็นตัวแปรสำคัญ ที่ใช้เพื่อการออกแบบกรรมวิธีการผลิต กำหนดชนิด และ ขนาดของเครื่องจักรและอุปกรณ์แปรรูปอาหาร เช่น

• กำหนดขนาดของมอเตอร์และชนิดของใบพัดที่ใช้เพื่อการผสม (mixing) การโฮโมจิไนซ์ (homogenization)
• การปั๊มการเลือกชนิดและขนาดของปั๊ม
• กำหนดชนิดและขนาดของเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน (heat exchanger) รวมทั้งกำหนดเวลาที่ใช้เพื่อกระบวนการแปรรูปด้วยความร้อน (thermal processing) เช่น in-line pasteuriztion, in-line sterilization, การทำให้เข้มข้น

นิยามของความหนืด

ความหนืดของของไหล หมายถึง แรงต้านทานการไหลภายใน เมื่อถูกแรงมากระทำ แรงต้านเกิดขึ้นเนื่องจากการยึดเกาะกันระหว่างโมเลกุลภายในของเหลวนั้น

พิจารณาจากภาพ เมื่อให้ของไหลอยู่ระหว่างแผ่นเรียบ สองแผ่น วางในแนวขนานกัน โดยที่แผ่นล่างยังยึดนิ่งกับที่ เมื่อแรงมากระทำ (F) มากระทำกับแผ่นเรียบด้านบน จะเกิดแรงเฉือน (Shear force) กับของไหล

ของไหลเมื่อมีแรงฉือนมากระทำ จะเกิดการเคลื่อนในลักษณะเป็นชั้นเนื่องจากความเร็วที่แตกต่างกัน ชั้นของไหลที่อยู่ติดกับแผ่นเรียบด้านบน มีความเร็วสูงสุด (V) เท่ากับความเร็วของแผ่นเรียบ และความเร็วจะลดต่ำลงมาเรื่อยๆ จนถึง ชั้นที่อยู่ล่างสุดซึ่งติดกับแผ่นเรียบด้านล่าง ซึ่งไม่มีการเคลื่อนที่ (v =0 )

แรงเค้นเฉือน (Shear stress) คือค่าแรงต่อหน่วยพื้นที่ (F/A) ที่ทำให้แผ่นเรียบเคลื่อนที่

อัตราเฉือน (Shear rateหรือ velocity gradient ,dv/dx ) คืออัตราส่วนระหว่างความแตกต่างความเร็ว (dv) ของแผ่นเรียบ และ ระยะระหว่างแผ่นแผ่นเรียบ (dx)

ความหนืดของของไหล (viscosity หรือ coefficient of viscosity) ได้จาก ความชัน (slope) ของ กราฟความสัมพันธ์ ระหว่าง shear stress กับ shear rate

ของไหลที่มี อัตราเฉือน (shear rate) เป็นสัดส่วนโดยตรงกับ แรงเฉือน (shear stress) ความสัมพันธ์ระหว่าง shar stress กับ shear rate เป็นเส้นตรง เรียกของไหลประเภทนี้ว่า Newtonian fluidความหนืดของของไหลประเภทนี้ จะคงที่

Kinematic viscosity

Dynamic viscosity

หน่วยของความหนืด

• ระบบเดิมเมตริก มีหน่วยเป็น Poise (P) หรือ centipoise (cPs)
• ระบบใหม่ SI มีหน่วยเป็น Pa.s

  1 Pa.s = 10 P

น้ำบริสุทธิ์ที่อุณหภูมิ 20 C มีความหนืด เท่ากับ 1 milli Pascal-second

= 1 centipoise

การแบ่งชนิดของของเหลว

• newtonian fluid
• non newtonian fluid

เครื่องวัดความหนืดของอาหารเหลว

เครื่องวัดความหนืดแบบวัดการแผ่กระจายและการไหล

• Bostwick Consistometer

เครื่องวัดความหนืดแบบหมุน (rotational viscometer)

• cone and plate viscometer
• brookfield viscometer

เครื่องวัดความหนืดของแป้ง (visco amylograph)

• brabender visco amylograph
• rapid visco amylograph

เครื่องวัดความหนืดแบบไหลผ่านท่อ (capillary viscometer)

• Oswald viscometer

บทความที่เกี่ยวข้อง

ความหนืดของอาหารเหลว