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Wie Sie die perfekte Methode für Ihre Texturanalyse finden

Über 300 Werkzeuge und Messsonden stehen für den Texture Analyser von Stable Micro Systems zur Verfügung. Damit kann sich das Gerät perfekt an praktisch jedes zu untersuchende Produkt anpassen, um seine physikalischen Eigenschaften präzise zu bestimmen und so die sensorische Wahrnehmung möglichst direkt erfassen zu können.

Doch wie findet man ein passendes Testverfahren? Welche Werkzeuge und Versuchsanordnungen eignen sich für das jeweilige Produkt am besten? Wie können Vergleichbarkeit und Reproduzierbarkeit gewährleistet werden? Für die optimale Texturanalyse gibt es keine universelle Formel – aber es gibt einige grundsätzliche Vorgehensweisen und hilfreiche Überlegungen, die wir hier zusammengestellt haben.

 

Das korrekte Testverfahren

Für der Texturanalyse steht eine breite Auswahl an Testverfahren zur Verfügung – von Kompression und Penetration über Extrusions-, Biege- und Zugversuche hin zu Bruch- und Schertests. Jedes dieser Verfahren kann bei verschiedenen Produkten erfolgreich eingesetzt werden, aber keines eignet sich für alle Produkte. Deshalb sollte so früh wie möglich das richtige Testverfahren für die jeweilige Anwendung ermittelt werden – andernfalls wird viel wertvolle Zeit vergeudet.

Zuallererst sind Art und Beschaffenheit des Produktes ausschlaggebend dafür, welche Tests überhaupt infrage kommen. Beispielsweise eignen sich Extrusionstests nicht für Backwaren, da diese auch unter Druck nicht „fließen“ können. Ebenso wenig kann Ketchup gebogen oder Schlagsahne gedehnt werden und wenn das Material nicht über ein Mindestmaß an Formstabilität verfügt, kann es auch nicht geschnitten werden. So lassen sich einige Testverfahren direkt aufgrund der Gestalt des Produktes ausschließen.

 

Die ideale Messsonde oder Testvorrichtung

Für das gewählte Testverfahren stehen in aller Regel verschiedene Messsonden zur Verfügung. Ein Schertest beispielsweise kann mit einer einzelnen Klinge durchgeführt werden. Bei heterogenen Proben hingegen werden Mehrfachklingen benötigt, um mehrere Regionen der Probe gleichzeitig untersuchen und auf diese Weise Durchschnittswerte erhalten zu können. Darüber hinaus sollten je nach Abmessungen und Konsistenz der Probe Klingen mit entsprechender Länge und Stärke gewählt werden.

 

Sollte die Probe bei der Untersuchung zerstört werden?

Destruktive Tests zerstören die Strukturen einer Probe, sodass sie nicht für erneute Tests oder andere Zwecke genutzt werden kann. Nach einem zerstörungsfreien Test hingegen entspricht die Probe noch (weitgehend) ihrem Ursprungszustand und kann für weitere Tests verwendet werden. Unter Umständen kann beispielsweise eine ganze Salami auch in der Verpackung auf ihre Festigkeit untersucht werden.

In der Lebensmittelindustrie kommen beide Arten von Untersuchung zur Anwendung. Da das Kauen und Zerkauen von Lebensmitteln allerdings sehr destruktive Prozesse sind, empfehlen sich für Lebensmittel in der Regel auch destruktive Tests.

 

Methodische Nachahmung

Um von den übrig gebliebenen möglichen Testverfahren nun die vielversprechendsten auszuwählen, ist es oft hilfreich, das Verfahren zu imitieren, mit dem Menschen die Textur des Produktes typischerweise (sensorisch) beurteilen – wie zum Beispiel das Sensorik-Panel. Wird die Festigkeit von Käse etwa danach bewertet, wie er sich anfühlt, wenn man mit dem Daumen hineindrückt, bietet sich ein Penetrationstest mit einer Kugel an. Wird ein Produkt hingegen gebogen oder geknickt, um seine Qualität zu beurteilen, kann mit einem entsprechenden Biegetest exakt ermittelt werden, bei welcher Belastung beispielsweise Kekse durchbrechen.

Obwohl es möglich ist, grundlegende Messverfahren anzuwenden, sind empirische und imitative Tests bei der Untersuchung von Lebensmitteln weit verbreitet: Die Interpretation der Ergebnisse ist für gewöhnlich einfacher und die Tests können meistens auch in der Qualitätskontrolle günstig und unkompliziert eingesetzt werden.

 

Die optimale Anzahl an Wiederholungen

Wie viele Versuche durchgeführt werden sollten, hängt von der benötigten Genauigkeit der Messwerte ab. Je größer der Umfang der Stichprobe ist und je häufiger der Test wiederholt wird, desto genauer sind die Ergebnisse – das erfordert jedoch auch mehr Proben und vor allem Zeit.

In den meisten Fällen wird ein Kompromiss zwischen Kosten- und Zeitaufwand des Tests und der benötigten Präzision angestrebt. Fast alle Lebensmittel weisen eine große Varianz zwischen den einzelnen Einheiten innerhalb einer Stichprobe auf. Diese Varianz ist typisch für Lebensmittel und die meisten Naturprodukte und nicht etwa ein Geräte- oder Messfehler – vorausgesetzt natürlich, das Gerät wurde korrekt bedient.

Aufgrund dieser hohen Varianz empfiehlt es sich in der Regel, Untersuchungen so oft wie möglich zu wiederholen. Allerdings ist es bei den meisten Texturuntersuchungen wenig sinnvoll, ein Maximum an Präzision erreichen zu wollen, wenn die Proben untereinander bereits Unterschiede von bis zu 50 Prozent und mehr aufweisen können. Wenn Proben zum Beispiel in Originalbehältnissen getestet werden, reichen meist schon drei bis fünf Messungen pro Stichprobe aus. In der Qualitätskontrolle kann sogar schon eine Messung genügen, wenn der Messwert im Bereich der Vorgaben liegt.

 

Feinjustierung der Versuchsanordnung

Auch wenn ein hohes Level an Präzision bei Texturuntersuchungen eher zweitrangig ist, sollten die Versuchsbedingungen und Betriebsparameter (wie zum Beispiel Stichprobenumfang, Temperatur, Testgeschwindigkeit, Anzahl der Wiederholungen etc.) überprüft und gegebenenfalls angepasst werden, um eine möglichst hohe Korrelation von Messergebnissen und humansensorischer Wahrnehmung zu erreichen.

 

Gegenproben zur Validierung

Nachdem nun das passende Testverfahren und die richtigen Prüfbedingungen ausgewählt und festgelegt sind, muss beides in der Praxis auf das Produkt angewendet werden – und zwar über das komplette Spektrum an Textur- und Qualitätsunterschieden hinweg, die das Produkt aufweisen kann. In der Regel wird empfohlen, dabei mindestens drei Qualitätsstufen für die Textur zu definieren.

Reproduzierbarkeit innerhalb einer Stichprobe ist zwar wichtig, doch letztendlich muss die gewählte Methode klar zwischen unterschiedlichen Produkten unterscheiden können. Wenn der Unterschied zwischen zwei Produkten schon deutlich wird, wenn man sie nur in die Hand nimmt, die Testergebnisse sich aber kaum voneinander unterscheiden, sollte man womöglich noch einmal von vorne anfangen.

 

Probenvorbereitung

  • Die Abmessungen der Probe können einen Einfluss auf deren Textureigenschaften haben – insbesondere dann, wenn die Probe vor der Untersuchung präpariert wird, beispielsweise durch Kochen oder Erhitzen.
  • Für die Probenvorbereitung sollten besonders scharfe Messer oder Ausstecher verwendet werden, um eine Verformung vor dem eigentlichen Test zu minimieren.
  • Die Probenvorbereitung muss reproduzierbar sein.
  • Proben mit Strukturschäden sollten vermieden werden. Werden sie dennoch in die Testreihe einbezogen, muss mit starken Abweichungen in den Ergebnissen gerechnet werden.
  • Bei Zugversuchen sollte die Probe mindestens doppelt so lang wie breit sein. Während der Rissausbreitung wird die für die Fraktur benötigte Energie aus der in den umliegenden Bereichen gespeicherten elastischen Energie bezogen. Die Probe sollte entsprechend so groß sein, dass diese Bereiche außerhalb der Klemmen liegen, mit denen die Probe gehalten wird.

 

Wartung und Pflege der Geräte und Ausrüstung

Prüfkammern, Messsonden, Werkzeuge und weiteres Zubehör müssen stets auf Verschleiß und Schäden kontrolliert und gegebenenfalls ausgebessert werden. Andernfalls kann es zu Fehlern und irreführenden Ergebnissen kommen, beispielsweise Verformungen durch stumpfe Klingen oder zusätzliche Reibungswiderstände durch Ausrichtungsfehler.

 

Testumgebung

Testergebnisse sind nur dann miteinander vergleichbar, wenn die entsprechenden Tests unter identischen Bedingungen durchgeführt wurden. Die Umgebungstemperatur hat beispielsweise großen Einfluss auf die rheologischen Eigenschaften und das Bruchverhalten vieler Produkte. Daher ist es entscheidend, für konstante Bedingungen zu sorgen. Um Ergebnisse einer Texturanalyse korrekt interpretieren zu können, müssen grundsätzlich sämtliche Details zu den Versuchsbedingungen vorliegen.