Ein Cracker kommt frisch aus der Produktion und ist da noch knusprig und kross. Zehn Wochen später öffnet der Verbraucher die Packung und ist enttäuscht: Der Cracker ist weich geworden.
Für diesen Texturverlust können mehrere Faktoren verantwortlich sein: Restfeuchte nach dem Backen, die Porenstruktur des Produkts, das Lagerklima oder die Verpackung können gemeinsam dazu beitragen, dass ein Snack mit der Zeit an Knusprigkeit verliert.
Mit einer Texturmessung lässt sich verfolgen, wie sich das Bruchverhalten über die Lagerzeit verändert. Statt sich allein auf sensorische Eindrücke zu verlassen, entsteht so ein messbarer Verlauf: Wann setzt der Texturverlust ein, wie schnell schreitet er fort – und welche Variante bleibt länger knusprig?
Knusprigkeit mechanisch betrachtet
Ein knuspriges Produkt verformt sich nur wenig, bevor es bricht. Es gibt nicht langsam und gleichmäßig nach wie ein weiches Gebäck, sondern verhält sich spröde: Die Struktur hält zunächst stand und bricht dann plötzlich, oft an mehreren Stellen gleichzeitig oder kurz hintereinander.
Nimmt ein trockener Snack Feuchtigkeit auf, verändert sich dieses Verhalten: Die Struktur wird weicher und plastischer. Statt klarer Bruchereignisse zeigt sich ein gleichmäßiges Nachgeben.
Wie sich Knusprigkeit objektiv erfassen lässt
Ein Texture Analyser misst nicht den Feuchtegehalt eines Produkts. Er erfasst die mechanischen Folgen der Feuchteaufnahme – also zum Beispiel den Verlust der spröden Bruchstruktur.
Welche Prüfmethode geeignet ist, hängt von der Form und Struktur des Produkts ab.
Für flache, feste Produkte wie Cracker oder Kekse bietet sich häufig eine Drei-Punkt-Biegung an. Die Probe liegt auf zwei Auflagern, während ein Stempel von oben mittig auf das Produkt drückt, bis es bricht.
Bei Chips, Extrudaten oder anderen unregelmäßig geformten Produkten sind Penetrations- oder Schertests oft besser geeignet. Häufig werden dabei mehrere Einzelstücke gemeinsam geprüft, wie in einer Kramer-Scherzelle oder Ottawa-Zelle, weil die Unterschiede zwischen einzelnen Proben sonst sehr groß sein können.
Entscheidend ist dabei nicht nur ein einzelner Spitzenwert. Besonders interessant ist der gesamte Verlauf der Kraft-Weg-Kurve.
Bei einem spröden Produkt zeigt die Kraft-Weg-Kurve typischerweise zahlreiche kleine Kraftabfälle. Jeder dieser Abfälle steht für ein Bruchereignis innerhalb der Produktstruktur. Dabei sind die Bruchereignisse selbst sehr schnell und erfordern eine hohe Messrate – die Software Exponent Connect erfasst dafür bis zu 2.000 Messpunkte pro Sekunde. Wie sich diese Bruchereignisse in der Praxis zeigen, veranschaulicht die Kraftkurve einer Cornflakes-Probe in einer Kramer-Scherzelle:
Ein Texture Analyser misst nicht den Feuchtegehalt eines Produkts. Er erfasst die mechanischen Folgen der Feuchteaufnahme – also zum Beispiel den Verlust der spröden Bruchstruktur.
Welche Prüfmethode geeignet ist, hängt von der Form und Struktur des Produkts ab.
Für flache, feste Produkte wie Cracker oder Kekse bietet sich häufig eine Drei-Punkt-Biegung an. Die Probe liegt auf zwei Auflagern, während ein Stempel von oben mittig auf das Produkt drückt, bis es bricht.
Bei Chips, Extrudaten oder anderen unregelmäßig geformten Produkten sind Penetrations- oder Schertests oft besser geeignet. Häufig werden dabei mehrere Einzelstücke gemeinsam geprüft, wie in einer Kramer-Scherzelle oder Ottawa-Zelle, weil die Unterschiede zwischen einzelnen Proben sonst sehr groß sein können.
Entscheidend ist dabei nicht nur ein einzelner Spitzenwert. Besonders interessant ist der gesamte Verlauf der Kraft-Weg-Kurve.
Bei einem spröden Produkt zeigt die Kraft-Weg-Kurve typischerweise zahlreiche kleine Kraftabfälle. Jeder dieser Abfälle steht für ein Bruchereignis innerhalb der Produktstruktur. Dabei sind die Bruchereignisse selbst sehr schnell und erfordern eine hohe Messrate – die Software Exponent Connect erfasst dafür bis zu 2.000 Messpunkte pro Sekunde. Wie sich diese Bruchereignisse in der Praxis zeigen, veranschaulicht die Kraftkurve einer Cornflakes-Probe in einer Kramer-Scherzelle:
Je nach Prüfaufbau und Fragestellung können beispielsweise folgende Parameter ausgewertet werden:
- Bruchkraft: der höchste Kraftwert bis zum Versagen des Produkts
- Weg bis zum Bruch: wie stark sich die Probe vor dem Bruch verformt
- Kurvenanstieg: ein Maß für die Steifigkeit vor dem ersten Bruch
- Anzahl und Höhe der Kraftabfälle: ein Hinweis darauf, wie stark die Struktur beim Bruch fragmentiert
- Fläche unter der Kurve: ein Maß für die während des definierten Prüfwegs aufgewendete mechanische Arbeit
Mit zunehmender Feuchte sinkt bei vielen Produkten die Bruchkraft, während der Verformungsweg zunimmt. Besonders deutlich zeigt sich der Texturverlust jedoch häufig in der Form der Kurve: Die vielen einzelnen Bruchereignisse werden weniger, und der Verlauf wird glatter.
Selbst Proben derselben Charge erzeugen keine identischen Kurven, denn jedes Stück bricht etwas anders. Entscheidend sind deshalb statt deckungsgleicher Kurvenverläufe wiederkehrende, reproduzierbar auswertbare Merkmale. Mehr Informationen zur Interpretation von Kraft-Weg-Kurven inklusive einer detaillierten Kurvenanalyse finden Sie auch auf der Website von Stable Micro Systems: How to measure crispness / crunchiness
Die „vierte Dimension“: Akustik als zusätzliche Messgröße
Knusprigkeit wird nicht nur gespürt, sondern auch gehört. Wer sie umfassender erfassen möchte, kann deshalb zusätzlich die Geräusche beim Bruch messen.
Der Acoustic Envelope Detector (AED) nimmt über ein kalibrierbares Mikrofon direkt an der Probe die entstehenden Schallemissionen auf. Gleichzeitig erfasst der Texture Analyser Kraft, Weg und Zeit.
In der Software lassen sich beide Datenspuren synchron darstellen. Kraftverlauf und Schallsignal können übereinandergelegt werden, sodass sichtbar wird, welches mechanische Bruchereignis mit welchem Geräusch verbunden ist.
Der AED ist speziell für spröde Produkte ausgelegt und erfasst besonders die Frequenzen, die bei solchen Bruchvorgängen entstehen. Maschinen- und Umgebungsgeräusche im Labor werden dabei gezielt herausgefiltert. Zusätzlich lässt sich ein Hochpassfilter einstellen; werkseitig liegt dieser bei 3 kHz. Deshalb ist eine separate Schallkammer für die Messung nicht erforderlich.
Texturverlust über die Lagerzeit verfolgen
Eine einzelne Messung ist nur eine Momentaufnahme. Für Aussagen zur Lagerstabilität braucht es eine Messreihe unter definierten Bedingungen.
Dafür werden Proben derselben Charge unter festgelegten Lagerbedingungen aufbewahrt und in regelmäßigen Abständen geprüft. Der Ausgangswert direkt nach der Produktion dient als Referenz. Alle späteren Messungen lassen sich damit vergleichen.
Besonders aufschlussreich wird eine solche Untersuchung, wenn mehrere Variablen parallel getestet werden – zum Beispiel unterschiedliche Lagerbedingungen, Verpackungsmaterialien oder Rezepturen. So zeigt sich, welche Variante ihre mechanische Struktur unter den jeweiligen Bedingungen am längsten behält.
Wo die akzeptable Grenze liegt, definiert das Unternehmen selbst. Die Messung hilft dabei, eine sensorisch definierte Akzeptanzgrenze mit reproduzierbaren Messwerten zu verknüpfen. So lässt sich beispielsweise eine Spezifikation festlegen, die an verschiedenen Standorten nach denselben Kriterien geprüft werden kann
Wie lange bleibt Ihr Produkt knusprig?
Ob Rezeptur, Prozess, Verpackung oder Lagerbedingungen: Mit einer geeigneten Texturmessung lässt sich nachvollziehen, wann sich die Struktur eines Snacks verändert – und welche Variante ihre Knusprigkeit am längsten behält.
Als exklusiver Vertriebspartner von Stable Micro Systems in Deutschland und Österreich unterstützen wir Sie dabei, eine passende Prüfmethode für Ihr Produkt aufzubauen – von der Auswahl der Vorrichtung über die Festlegung reproduzierbarer Prüfparameter bis zur Auswertung Ihrer Messdaten.
Relevante Produkte:
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Das Flaggschiff unter den Texture Analysern von Stable Micro Systems ist eine flexible und zuverlässige Universalprüfmaschine für den Labortisch. Sie überzeugt durch ihre Vielseitigkeit, Präzision und die nahtlose Integration externer Systeme für umfassende Analyseanwendungen. -
Kalibrierbares Spezial-Mikrofon zur Analyse der Geräusche während Texturanalysen.
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Messstempel für den Texture Analyser zur Penetrations- und Konsistenzmessung.
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Vorrichtung für Bruchfestigkeitsmessungen mit dem Texture Analyser.
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Scherzelle für den Texture Analyser mit 5 oder 10 Klingen zur Untersuchung von (geometrisch) ungleichmäßigen Proben.
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Zelle mit unterschiedlichen Extrusionsplatten zur Untersuchung von geometrisch unbestimmten Proben.
