在食品工业中，干燥、涂布、成型等工艺的成功与否，往往取决于一个被忽视却至关重要的物理参数——表面张力。它不仅是液体与固体表面相互作用的微观体现，更是影响产品质量、加工效率及最终口感的核心宏观指标。
基于最新发表于Foods 期刊的研究《Influence of Sugars and Surface Properties on Wettability and Adhesion of Starch‑Based Model Suspensions on PTFE and PET Surfaces》，我们得以深入理解表面张力在食品加工中的实际应用价值。
一、表面张力如何影响产品质量评估
产品质量在很大程度上取决于食品物料在加工表面的均匀铺展与干燥后的易脱离性。研究发现，不同糖类（如葡萄糖、蔗糖、果糖）会显著改变淀粉基悬浮液的表面张力，从而影响其在疏水表面（如PTFE、PET）上的润湿行为。图1. 由以下成分组成的模型悬浮液在PTFE上的铺展情况：(a) 水 + 1.98克葡萄糖、果糖和蔗糖；(b) 4%木薯淀粉在PTFE上；(c) 水 + 1.98克葡萄糖、果糖和蔗糖 + 胡萝卜纤维在PTFE上；(d) 4%木薯淀粉 + 1.98克葡萄糖、果糖和蔗糖在PET上。（DOI：10.3390/foods14122033）。
例如，添加蔗糖或混合糖后，悬浮液的表面张力可从约71 mN/m降至65–67 mN/m，表明糖的种类与浓度能够调节液体与固体之间的相互作用力（表1显示）。通过精确测量表面张力，企业可以预测产品在不同设备表面的粘附倾向，从而在质量评估阶段筛选出更易脱模、结构更完整的干燥产品。
表1. 未添加Tween及添加0.1% Tween 20的水果模型悬浮液表面张力对比（DOI：10.3390/foods14122033）。
二、表面张力在加工工艺优化中的应用优势
在干燥工艺（如滚筒干燥、带式干燥）中，液体能否均匀铺展在加热表面上，直接决定了干燥效率与能耗。而这一过程的关键控制参数正是表面张力。该研究表明，添加微量表面活性剂（如Tween 20）虽然对表面张力的降低幅度有限（约1–5 mN/m），但足以显著改善悬浮液在PTFE等疏水表面上的铺展性（见图1）。更重要的是，图2揭示了所有悬浮液均表现出假塑性流变行为，这意味着在剪切作用下（如刮刀涂布），液体的粘度会下降，进一步促进铺展。图2. 果实模型悬浮液在21 ± 2°C下的粘度与剪切速率关系曲线。每幅图中的子图突显了剪切速率在0至100 s⁻¹范围内粘度的初始下降趋势：(a) 4%木薯淀粉悬浮液；(b) 6F悬浮液（每100 g悬浮液含6 g果糖）；(c) 1.98GSF悬浮液（每100 g悬浮液含1.98 g葡萄糖+1.98 g蔗糖+1.98 g果糖）；(d) 6S悬浮液（每100 g悬浮液含6 g蔗糖）。（DOI：10.3390/foods14122033）
- 通过调控表面张力，可实现更均匀的涂布，减少产品缺陷。
- 降低表面张力有助于减少干燥后产品与设备的粘附，提升脱模效率。
- 结合流变特性，可优化泵送、喷涂、刮涂等工艺参数，降低能耗。
三、表面张力与口感改进的潜在联系
虽然表面张力主要作用于加工界面，但它对最终产品的口感也有间接但深远的影响。例如，在糖果、果酱、乳制品等含糖食品中，表面张力的变化会影响其在口腔中的释水行为、唾液混合性及风味感知。本研究中，不同糖类组合（如3S3F、6S等）对表面张力的影响（表1）提示：食品配方的微小调整即可改变其在加工表面的行为，同时也可能改变其在口腔中的润湿与溶解特性。通过科学设计表面张力，制造商可以在不改变主要成分的情况下，优化产品的融口感、顺滑度及风味释放。
四、为何表面张力值得成为您的工艺控制指标？
应用领域 |
表面张力的作用 |
实际收益 |
质量评估 |
预测粘附性、铺展性 |
降低次品率，提升产品一致性 |
工艺优化 |
控制涂布、干燥、脱模 |
提高能效，减少设备残留 |
口感改进 |
影响口腔润湿与风味释放 |
提升消费者满意度 |
五、结论
表面张力并非仅是实验室中的抽象数据，而是连接微观分子间作用与宏观产品品质的桥梁。通过对糖类、表面活性剂及材料特性的合理调控，食品企业可以在不改变核心配方的前提下，显著提升加工效率、产品稳定性和口感表现。贝拓科学KF100专业型表面张力仪：支持铂金环法与铂金板法双模式测量，独创铂金环往返法，测量范围1～1000 mN/m，分辨率0.01 mN/m；配备德国原装进口高精度电磁力传感器（精度0.1 mg）及伺服电机升降系统（步进精度0.1 μm），结合可编程全自动测试软件，一键完成表面张力、界面张力及临界胶束浓度（CMC）自动测定。适用于食品工业存储罐清洁度评价、糖浆与油水界面张力分析、表面活性剂效率评估及药片润湿性测试等，数据精准可靠，操作便捷高效。
文中有删减，更多详细内容请阅览参考文献：
Frabetti, A. C., de Moraes, J. O., Jury, V., Boillereaux, L., & Laurindo, J. B. (2025). Influence of sugars and surface properties on wettability and adhesion of starchbased model suspensions on polytetrafluoroethylene (PTFE) and polyethylene terephthalate (PET) surfaces. Foods, 14(12), 2033.doi.org/10.3390/foods14122033
