食品・飲料業界における品質管理は、レオロジーなしでは実現できません

前回クリームチーズをベーグルに塗ったとき、塗るのがどれほど簡単（または困難）だったか気に留めましたか？分離した油と酢を混ぜ合わせるために、普段からサラダドレッシングを振っていますか？どちらの場合も、食事の棚持ち、出しやすさ、食感は、レオロジーの核心的な基本原理によって保証されています。

この科学分野は、物理学と化学の両方の原理を融合させ、さまざまなレベルのストレス下で材料がどのように変形し流動するかを研究します。食品生産において、根底にあるレオロジー的挙動は、品質、顧客満足度、一貫性を維持するために不可欠です。

レオロジーは材料の流動と変形に関する研究であり、製品の挙動を予測し、配合を最適化するために使用されます。食品や飲料の場合、レオメーターは、製品が攪拌、圧搾、塗布、または振られたときにどのように反応するか、加熱または冷却されたときにどのように変化するか、さらには消費されたときにどのように知覚されるかを測定および定量化します。

レオロジーは、新製品や再配合製品の品質を保証するための必須ツールです。食品の配合は、特定の原材料のサプライチェーン問題への対応、新しいフレーバーの提供、植物由来や健康志向の代替品の追加、あるいは製品の出しやすさに影響する環境に配慮したパッケージへの変更など、さまざまな理由で変化します。

新製品や新配合の理由が何であれ、商業的に成功するためには、そのレオロジーが消費者の期待を満たす必要があります。最終製品には、以下のような特性が求められます。

• 魅力的な外観 – 緩すぎず、ダマにならないこと
• 好ましい食感と口当たり – 「濃すぎる」ことも「薄すぎる」こともないこと
• スムーズな出しやすさ – 注ぎやすく、絞り出しやすく、塗りやすいこと、そして垂れないこと
• 輸送中、店頭、そして消費者のキッチンでの棚持ちの良さ

製品の開発や再配合に成功した後、食品メーカーはそれを大規模に生産しなければなりません。原材料や加工条件のばらつきは、消費者の期待を満たさないバッチを生み出したり、コストのかかるリコールを引き起こしたりする可能性があります。製造現場の品質管理試験にレオロジー測定を組み込むことで、製品の一貫性を確保し、工場から出荷されるずっと前に消費者の不満を回避することができます。

食品製造施設の品質管理マネージャーにとって、レオロジーのデータは以下のような疑問に答えるのに役立ちます。

• 当社の製品は、時間の経過に伴う異なるバッチ間や、異なる地域全体で一貫性を保っていますか？
• 新しい設備や原材料の追加によって、製品の一貫性は変化しましたか？
• バッチを不合格にする前に、粘度や降伏応力のどの程度の変動を許容範囲とみなすべきでしょうか？

どのような食品や飲料であっても、製造、輸送、または消費の過程でその製品がどのように振る舞うかを理解するには、4つの主要な測定が必要です。

粘度これは、材料の動きに対する抵抗を表しています。粘度は、濃厚なもの（蜂蜜）からサラサラなもの（コーラ）まで、連続体として存在します。しかし、多くの食品や飲料は非ニュートン流体であり、せん断下で粘度が変化することを意味します。多くの場合、この変化は意図的なものです（例：クリームチーズやマヨネーズなどの調味料をスクイズボトル包装へ移行する市場の変化）。

• ずり減静止時には粘性があるものの、咀嚼、攪拌、振盪、または塗布されると非常にサラサラになる食品もあります。例えば、ピーナッツバターは容器に入っているときは密度が高く濃厚ですが、混ぜると柔らかくなり、塗りやすくなります。

• 降伏応力一部の食品は、最小応力レベルで粘度が変化します。例えば、ケチャップの容器を開けて逆さまにしても、元の粘度によってはケチャップがそのまま留まることがあります。しかし、振ったり絞ったりして容器に圧力をかけると、ケチャップの粒子が分離します。これにより、お客様はハンバーガーやフライドポテトにケチャップをより簡単にかけられるようになります。

• チキソトロピーこれは、製品が応力を受けると最初は粘度が低下するものの、応力が取り除かれると構造が回復する様子を表しています。低チキソトロピーの食品は元の構造に素早く戻りますが、高チキソトロピーの食品は戻るのがより遅くなります。製品が元の状態に戻る速さは、バッチの一貫性と顧客満足度の両方に大きな違いをもたらす可能性があります。マヨネーズのようにチキソトロピーがゼロの材料は即座に構造を回復しますが、ヨーグルトのようにチキソトロピーが高い食品は、混合後に粘度を再構築するのに数日かかる場合があります。

温度、圧力、振動、攪拌などの要因は、製品のテクスチャー、口当たり、性能に影響を与える可能性があります。これらの外乱は、意図的（または誤って）に、製品のライフサイクルのあらゆる段階でその挙動を恒久的に変化させる可能性があります。レオロジーを使用することは、開発から店頭、そして食卓に至るまで品質を確保するために、これら4つの主要分野において不可欠です。

食品の感触が少しおかしいと感じることは誰にでもありますが、それをどのように測定すればよいのでしょうか？レオロジーにより、食品品質管理マネージャーは、製品に求める特性を定量化し、定義することができます。必要な粘度、ずり流動性、降伏応力、チキソトロピーを設定することで、常に同じ製品であることを保証できます。

費用と時間がかかる消費者パネルだけに頼るのではなく、食品生産ラボやメーカーはレオロジーを活用して、バッチの一貫性を検証したり、処方変更の影響を測定したりすることができます。レオロジーデータは消費者パネルと相関させることもでき、ラボから一歩も出ることなく顧客満足度を予測することが可能です。

サプライチェーンの混乱、新しい規制、あるいは味やテクスチャーのわずかな改善により、商業生産中に処方を微調整する必要が生じる場合があります。レオロジー測定は、増粘剤、安定剤、その他の成分の変更が製品全体のテクスチャーにどのような影響を与えるかをより深く理解するのに役立ちます。これらの測定は、改良された処方が測定可能なパラメータの許容範囲内かつ予測可能な範囲内に留まっているかどうかを判断するのに役立ちます。

それらの測定結果によっては、生産中に使用するプロセスや機器の変更が必要になる場合もあります。例えば、成分の降伏応力が異なる新しい低脂肪クリームチーズを導入する場合、異なる力を加えることができる混合・充填装置が必要になる可能性があります。

迅速なバッチごとの品質管理チェックを行うことで、レオロジー測定は、その日のラインから最後に出荷される製品が、最初に出荷される製品と同じ品質を確実に提供できるという自信を与えてくれます。製造プロセスにおけるわずかな、多くの場合目に見えない変動が、ロット間で非常に大きな影響を与える可能性があります。例えば、材料の混合が不十分な場合、最終製品のテクスチャーに必要な特性が得られない可能性があります。

最後に、研究室で苦労して開発した特性が、消費者が実際に口にするものと同じであることを確認する必要があります。たとえ味が美味しく、安全に食べられるものであっても、容器から食卓に至るまでの挙動が、全体的な満足度に影響を与えます。例えば、缶詰のグレービーソースは、加熱されたときでも肉に「絡みつく」のに十分な粘度を維持する必要があります。

レオロジーによる精密な測定は、高コストなリコールや消費者の製品離れにつながるような大きな問題になる前に、潜在的な問題を特定するのに役立ちます。製品が施設から出荷される前にQCレオロジーチェックを実施することで、問題が発生する前に予防的な是正措置を講じるための情報を得ることができます。

この重要な知識を得るために、品質管理マネージャーはDiscovery Core Rheometerのような現場用レオメーターを使用します。

この装置は、懸濁液、ゲル、エマルション、ペースト、その他の非ニュートン食品がさまざまな条件下でどのように変化するかを理解するのに役立ちます。Discovery Core Rheometerの主な機能は以下の通りです。

1. さまざまな実際の保管条件や使用条件下で、製品の完全な粘度プロファイルを捕捉できる機能。
2. 指示や図解を備えた使いやすいタッチスクリーンにより、PCや高度なトレーニングなしで日常的な測定を実行できます。
3. 他のモデルよりも設置面積を75%削減できるコンパクトな設計。
4. 標準操作手順のすべてのステップを組み込めるようにカスタマイズ可能な方法で、仕様に基づき合格または不合格がすぐに表示できます。

レオメーターの仕組みの詳細については、こちらの製品デモをご覧ください。

避けては通れないことです。製品が工場から出荷された後、さまざまなストレス要因にさらされることになります。加熱や冷却、優しく混ぜ合わせたりピューレ状にしたり、スプーンですくったり塗ったり、あるいはすすったり噛んだりされる可能性があります。食品がこれらのさまざまな環境下で一貫した結果をもたらすようにするには、変形と流動を理解することが不可欠です。

レオロジーの原理、そしてそれを測定する機器だけが、お客様が期待する高品質な製品を一貫して提供していることを定量的に保証できます。