超技儀器丨中秋節快樂

月圓情更圓，中秋共團圓

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月餅口感的時間差 - 一個怕放久，一個怕太早吃

同樣是月餅，爲什麽一個要趁早吃，一個要等回油？

中秋吃月餅，常聽到兩種截然不同的說法。

蘇式酥皮 月餅講究酥、松、脆，通常更强調出爐後較早階段的口感；

廣式月餅 常需要經過一段時間的回油，讓餅皮與餡料逐漸融合，口感才會更加柔潤。

這背後其實有很明確的烘焙與材料結構原因。為了看看不同保質期階段的月餅究竟發生了什麽變化，本次以力量衰减峰分析法進行測試，將下降梯度作為觀察餅皮破裂與皮餡結構變化的重要指針，同時比較餅皮硬度、餡料平均硬度與緻密性。

結果發現，蘇式與廣式月餅雖然都會隨存放時間改變，但變化方向並不相同。

蘇式酥皮的新鮮是黃金窗口期

酥來自清楚的層次結構，久放失去靈魂

生產初期的蘇式月餅，餅皮硬度達到 187.672 g，明顯高于保質期後期的 149.784 g。

這與蘇式月餅的起酥結構有直接關係。烘焙過程中，水分蒸發使餅皮形成多層、較乾爽的酥皮結構，因此入口時容易產生明顯的破裂與掉屑感。

更值得注意的是表皮後的下降梯度，生產初期為 -53.468 g/sec，保質期後期則變為 -45.754 g/sec。如果看下降速度的絕對值，可以發現前者下降得更快。這代表探頭穿過酥皮時，力值會出現比較明顯的瞬間下降。換句話說，酥皮的層次越清楚，破裂感通常越集中；隨著存放時間增加，水分與油脂逐漸重新分布，酥皮層次受到影響，結構變得較柔軟，力值下降也就沒那麽突然。

餡料平均硬度也從 77.203 g 降至 57.734 g，顯示存放過程中餡料本身的結構同樣會發生變化。

所以對蘇式月餅而言，關鍵不只是「放多久」，而是酥皮層次能維持多久。

廣式漿皮月餅，剛出爐差點意思

回油才是靈魂，讓餅皮與餡料慢慢融合

數據的變化則完全不同，餅皮硬度由 74.790 g 降至 66.830 g，變化幅度不大，但下降梯度却由 -1.265 g/sec 變成 -5.050 g/sec，呈現與蘇式月餅不同的變化方向。

這與廣式月餅的製作方式有關，廣式餅皮以糖漿、油脂和麵粉形成具有一定粘彈性的連續結構。剛出爐時，餅皮與餡料仍處于較明顯的烘焙後狀態；經過一段時間後，油脂與水分逐步重新分布，餅皮會變得更加柔軟、潤澤，這就是常說的回油。因此，廣式月餅的「等待」並不是單純放久，而是讓皮餡之間逐漸達到更穩定的水分與油脂分布。

從數據來看，餡料平均硬度由 64.059 g 變為 64.933 g，幾乎沒有明顯變化。這也說明廣式月餅在這組測試中，主要的質地變化集中在餅皮與皮餡界面，而不是餡料本身。

下降梯度的變化，則可能反映存放過程中皮餡結構與界面狀態的改變。

 為什麼蘇式與廣式月餅，保職期內的口感變化不一樣？

答案其實藏在「皮」裏。

蘇式月餅的核心是分層，油脂起酥形成多層結構，烘焙後水分降低，讓餅皮具備較明顯的脆裂特性。隨著存放時間增加，水分與油脂重新分布，層次結構逐漸受到影響，因此硬度與瞬間破裂特徵會發生變化。

廣式月餅的核心則是融合，糖漿型餅皮本身具有較好的延展性與粘彈性，出爐後仍會持續發生水分與油脂的遷移。經過適當的回油時間，餅皮逐漸柔軟，皮餡之間的口感也更加協調。

所以，同樣是「放幾天」，對兩種月餅代表的其實是不同的結構演變，蘇式追求的是酥皮層次，廣式等待的是皮餡融合。這也解釋了為什麽月餅的口感幷不存在一個單一的「越新越好」答案。真正影響口感的，是配方、制程、油脂與水分遷移，以及不同產品在保質期內的結構變化。

當「酥、脆、松、潤」這些感官描述遇上質構數據，月餅在不同保質期階段的口感變化，也就有了更清楚的量化依據。

烘焙產品「怎麼壓」很重要

從探頭大小、材質、樣品厚度到壓縮深度，看懂一個硬度值背後的力學邏輯

標準方法的測試條件，不是無中生有

一個好的硬度測試，關鍵不是壓出多大的力，而是確認「這個力究竟從哪裡來」。

同樣一片吐司，用不同大小的探頭、換一種探頭材質，或把壓縮程度從 25% 改成 50%，測得的「硬度」都可能不一樣。這並不代表哪一組資料一定是錯的，而是因為質構儀量到的從來不只是一個材料固有的數字，而是材料在特定幾何與受力條件下所產生的力學響應。

也因此，成熟的標準方法會對探頭尺寸、探頭形式、樣品厚度與壓縮程度做出設定。這些條件並不是「無中生有」，也不是單純沿用習慣，而是背後都對應著實際的材料力學考慮：探頭太小，局部氣孔、邊緣剪切與應力集中容易被放大；探頭太大，受壓區域又可能過度接近樣品外緣，使側邊界開始影響變形。樣品太薄，底部剛性平臺可能加入受力；壓縮太深，則會逐漸混入孔隙塌陷、側向擴張、摩擦與緻密化等非線性效應。

因此，標準方法真正做的事情，是在「能穩定看見材料差異」與「降低非材料本身的干擾」之間取得平衡。換句話說，標準化不是把測試條件寫死，而是把可能干擾硬度判讀的力學因素控制住。

01探頭大小｜太小在「切」，太大邊界在「擋」

測量吐司、蛋糕這類多孔食品時，探頭尺寸首先決定了測試所觀察的結構尺度。直覺上，小探頭似乎更靈敏，大探頭似乎更穩定；但從力學角度來看，兩端都可能帶來額外干擾。

探頭太小時，不只是容易剛好壓在單一大氣孔、孔壁或局部緻密區。對圓形探頭而言，接觸面積 A = πr²，而邊緣周長 P = 2πr，因此 P/A = 2/r。半徑越小，邊緣周長相對於受壓面積的比例越高，探頭邊緣的局部應力集中、剪切、孔壁彎曲與破裂就更容易在量測中佔有較高比重。

此時測到的力可能逐漸由「整體壓縮」轉向「局部壓入、剪切與破壞」的混合回應。因此，探頭並不是越小越靈敏；小到一定程度，測試的物理意義可能已經從 compression 逐漸靠近 indentation 或 penetration。

反過來，探頭也不能一味放大。材料受到軸向壓縮時，同時會產生側向變形，探頭下方的應力與應變場會向周圍擴展。如果受壓區離樣品外緣太近，變形場就會受到有限尺寸與側邊界影響，量到的力量開始包含「材料無法自由側向變形」所產生的額外阻力。這就是側邊界／有限尺寸效應（Edge / Finite-size Effect）。

 

為什麼「約 1/3」是一個有意思的實務尺度？

若探頭直徑 d 約為樣品切面寬度 D 的 1/3，且探頭置中，則探頭外緣到樣品邊緣的距離為 (D − d)/2 = D/3。也就是說，探頭左右各保留約一個探頭直徑的材料空間。

例如 90 mm 寬的樣品搭配 Ø30 mm 探頭，可以簡化理解為：30 mm 邊界空間｜30 mm 探頭｜30 mm 邊界空間。

這並不是一條所有材料都適用的「1/3 定律」，而是一個容易理解的幾何設計概念：探頭要大到足以平均局部氣孔差異、降低邊緣剪切的相對影響；同時又要小到讓受壓區與樣品外緣保有足夠距離。對要求更嚴格的軟材料壓痕測試，文獻甚至會採用樣品橫向尺寸至少約為探頭直徑 4 倍等更保守的條件，以降低有限尺寸效應。

02探頭材質｜柔軟的烘焙組織，不需要一支「過重」的探頭

決定探頭尺寸之後，下一個容易被忽略的問題是材質。吐司、海綿蛋糕等烘焙產品具有大量氣孔與薄孔壁，整體質地柔軟，測試力量通常遠低於硬質材料。因此，探頭首先要具備足以視為剛體的剛性，但並不是越硬、越重越好。

以相同體積而言，不銹鋼密度約 7.8–8.0 g/cm³，鋁合金約 2.7 g/cm³，POM（聚甲醛）約 1.4 g/cm³。當探頭直徑較大時，如果全部採用實心不銹鋼，探頭總品質會明顯增加；使用鋁合金或 POM，則可在維持足夠剛性的同時降低不必要的機械品質。

低力量測中的動態條件下，探頭開始運動、接觸、加速或減速時，系統仍遵循 F = ma。探頭品質越大，動態控制與慣性作用越值得注意；當樣品本身只有很小的力量訊號時，探頭品質、load cell 量程、基線穩定性與動態回應的相對重要性都會提高。

因此，對大尺寸、低力量的烘焙壓縮測試而言，POM 或輕量鋁合金具有清楚的工程邏輯：足夠剛性、較低品質，並減少不必要的機械負擔。探頭材質的選擇，應以「相對樣品足夠剛、相對量測不過度增加品質」為原則，而不是單純追求最高密度或最高硬度。

03樣品厚度｜太薄，底座也會被「測進來」

除了左右兩側的邊界，探頭下方還有另一個邊界：測試平臺。當樣品足夠厚時，探頭造成的應力與變形可以主要在食品內部傳遞與衰減；但如果樣品太薄，應力場很快就會接近下方的剛性平臺。

此時材料向下與側向變形的空間受到限制，測得力量會額外升高。量到的便不再只是「樣品本身的抗壓阻力」，而是樣品阻力加上底部剛性平臺造成的約束，這就是 Bottom / Substrate Effect（底座效應）。

因此，同一塊蛋糕切成 10 mm 或 25 mm 進行相同比例的壓縮，得到的硬度不一定具有相同的物理意義。樣品太薄時，看起來是食品變硬了，實際上可能是底座開始參與測試。這也是為什麼標準化測試必須固定樣品厚度，而不能只固定探頭與速度。

04下壓深度｜標準方法下壓25%作為判讀依據

即使探頭大小、材質與樣品厚度都控制好了，還有最後一個關鍵問題：到底要壓多深？

麵包與蛋糕屬於多孔材料。隨著壓縮程度增加，材料經歷的並不是單一、線性的「越壓越硬」，而是從初始孔壁變形，逐漸進入孔隙塌陷、結構破壞與緻密化。因此，不同壓縮深度所代表的力學意義並不相同。

硬度不是「壓得越深，看得越清楚」，而是在結構被充分感知、又尚未被過度破壞之前讀取它。

第一階段：壓得太淺：訊號可能不足

剛開始受壓時，主要是表面接觸、氣孔壁彎曲與初始結構變形。這個區域最接近原始組織，但如果壓縮程度過小，力量訊號可能偏低，表面起伏、單一氣孔或切面差異也容易在結果中占較高比例。

第二階段：約 25%：在訊號與結構完整性之間取得平衡

當壓縮進一步增加，更多孔壁開始共同承受力量，訊號較穩定，也能平均部分局部結構差異；同時，在適當的測試幾何下，材料通常尚未進入高度塌陷與緻密化階段。因此，約 25% 的壓縮可視為一個實務上常用的中等變形區域，用來取得具有比較性的 Firmness／硬度指標。

這裡的重點不是「25% 是唯一正確答案」，而是它代表一個測試設計思路：壓得足夠深，讓材料結構真正參與受力；但又不要深到讓原本想評估的組織狀態被大量破壞。

第三階段：壓得太深：硬度開始混入更多非線性效應

如果繼續壓到 40%、50% 甚至更高，氣孔體積大幅下降，孔壁彼此靠近、彎折、屈曲甚至破裂，材料側向擴張也更加明顯。此時探頭與食品之間的介面摩擦、局部剪切以及幾何約束都可能增加；再繼續壓縮，材料還可能逐漸進入 densification（緻密化）區域，力量會快速上升。

因此，深度壓縮所增加的不只是「剪切力」。更精確地說，是孔隙塌陷、局部剪切／破裂、側向擴張、介面摩擦、大變形與緻密化等效應同時變得更加顯著。此時最大力值已不再單純反映原始組織的 Firmness，而是混合了更多結構破壞後的力學行為。

05四個條件｜其實都在控制同一件事

探頭大小、材質、樣品厚度與壓縮程度，看似是四個不同的測試參數，背後其實都在回答同一個問題：如何讓量到的力量，盡可能來自材料本身，而不是測試邊界與方法造成的額外干擾？

06不規則樣品怎麼測？｜球形探頭讓測試從「標準壓縮」走向「模擬咬壓」

標準化測試的優勢，在於通過統一的樣品尺寸、測試位置與探頭幾何條件，提高不同批次、不同實驗室之間的資料可比性。

因此，按照 AACCI、AIB 等標準開展質構測試時，通常需要先對樣品進行規範化處理，例如借助裁切模具獲得尺寸一致、厚度統一、接觸面平整的待測樣品，再配合 P/36R、P/1R、P/18R 等平底圓柱探頭進行壓縮測試。

對於吐司、蛋糕、漢堡胚等形態相對規整的產品，這種方式能夠有效控制測試邊界條件，獲得穩定、可重複的 Firmness 資料。

但不是所有面製品，都適合「先切平再測」

花卷、花式饅頭、酥皮面點以及具有明顯層次結構的中式面製品，本身就具有不規則曲面、褶皺、層次或易掉渣等特徵。

如果為了使用平底圓柱探頭而強行裁切，可能在測試開始之前就已經改變了樣品原有結構：

層次被切斷、孔隙被破壞、表皮與內部組織比例改變，甚至發生擠壓、掉渣或局部塌陷。

此時雖然得到了一個「標準形狀」的樣品，卻未必還代表消費者實際吃到的產品。這也帶出質構測試中的另一個重要原則，當制樣本身造成的結構破壞，大於標準化所帶來的好處時，就需要重新考慮測試幾何。

外形不規則、層次複雜且不易裁切的產品，球形探頭則更具優勢。球形探頭由小面積開始接觸，隨著壓入逐漸擴大接觸區域依序，小面積接觸 → 局部壓入 → 接觸擴大 → 周圍結構參與變形。這種漸進式接觸不要求樣品具有完全平整的表面，可減少裁切造成的結構破壞；同時球面沒有銳利底緣，可降低局部切割與剪切干擾，更適合觀察產品由表層到內部的結構變化。相較於平面壓縮，球形探頭的局部壓入過程也更接近「咬壓」時接觸面積逐漸增加的過程，可用於比較表皮破裂、內部鬆軟度、層次塌陷及力－距離變化，但不等同於完整的人體咀嚼模擬。

關鍵在於測試點要固定

球形探頭屬於局部測試，測在頂部、穀部、層間或側面，可能得到不同結果。因此，使用球形探頭時仍需標準化，測試位置、方向、擺放方式、觸發力、壓入深度與球徑，球徑也不是越小越好，太小容易偏向局部穿刺，放大單一孔隙或裂紋；較大則能涵蓋更多結構，但可能跨越不同褶皺區域。球形探頭不是取代標準探頭，而是在不破壞原始結構的前提下，讓測試更適應不規則產品。

標準化真正控制的，是「力量從哪裡來」

為什麼標準方法要指定探頭大小？

為什麼大型柔軟食品測試會考慮使用較輕的 POM 或鋁合金探頭？

為什麼樣品厚度需要固定？

為什麼 Firmness 不需要把麵包壓到 50%、70% 才叫測得完整？

因為好的硬度測試，目的從來不是把材料「壓得越徹底越好」，而是在足以辨識材料差異的前提下，盡可能降低探頭邊緣、樣品邊界、探頭品質、接觸摩擦、底座與過度變形對結果的干擾。

探頭不能太小，也不能太大；探頭要足夠剛，卻不需要不必要地增加品質；樣品不能太薄，壓縮也不能一味求深。當這些條件被控制之後，儀器上的最大力值，才更有機會反映配方、制程、保存與組織結構所造成的真正硬度差異。

標準方法不是把參數寫死，而是把干擾降下來；

真正要標準化的，是材料受力的方式。

二次發酵，讓吐司更細膩?

從一次與二次發酵，看吐司氣孔如何重新組織

吐司制程中，「一次發酵」與「二次發酵」看似只是程式上的差異，但對製造端而言，多一道發酵不僅延長制程，也讓氣泡與麵筋網路獲得更多發展與重新調整的時間。因此，真正需要比較的，不只是多花了多少時間，而是這段時間如何改變吐司的內部組織與最終口感。

本次以相同產品比較一次與二次發酵，分別透過 VolScan 體積分析、SMS 質構測試與 C-CELL 組織影像分析，從成品體積、氣孔尺寸與分佈、組織均勻性及方向性等面向進行比較，觀察這些結構差異如何反映在吐司的柔軟、Q彈、細緻、掉屑與黏牙等實際口感。

從 VolScan 結果可以看出，兩種發酵方式的成品體積與比容相當接近。這表示二次發酵帶來的差異，並未直接反映在吐司的外觀大小，而更可能藏在內部組織之中。若只以「體積越大＝發酵效果越好」作為判斷依據，便容易忽略氣孔結構與分佈狀態的變化。

進一步從 C-CELL 影像觀察可以發現，二次發酵並未明顯增加帶蓋吐司（Pullman loaf）的氣孔數量，平均孔徑的變化也十分有限。真正拉開差異的，是氣孔的空間分佈與組織均勻性。

二次發酵後，氣孔非均勻性與粗／細孔聚集程度均有所下降，顯示氣泡與麵筋網路在後續發酵過程中持續調整，使原本較不一致的氣孔分佈逐漸趨於均勻，組織也更加細緻而連續。

因此，發酵次數改變的，不只是吐司「發得多大」，更重要的是——原有氣孔最後被組織成什麼樣子。這些外觀看不見的結構差異，最終才會反映在一口吐司所呈現的柔軟、Q彈、細緻，以及掉屑與黏牙程度。

 二次發酵更軟，但不代表彈性更高

從質構結果來看，一次與二次發酵最明顯的差異不在彈性，而是整體結構強度下降，柔軟度與蓬鬆感提升。

二次發酵後，吐司硬度由 191 g 降至 154 g，下降約 19%；咀嚼性也由 126 降至 98，同時蓬鬆度由 0.223 提升至 0.243。這表示吐司受到壓縮時所需的力量降低，入口時更容易被壓縮與咬斷，整體口感由較扎實轉向柔軟、蓬鬆。

不過，柔軟並不等於彈性更高。二次發酵樣品的彈性由 0.833 降至 0.812，回復性由 0.421 降至 0.405，內聚性則由 0.793 小幅降至 0.782，三項指標的變化均相對有限。由此可見，本次二次發酵並未提升吐司受壓後的回彈能力，而是在維持相近結構完整性與彈性表現的情況下，降低硬度與咀嚼阻力。

抗老化指標由 0.886 略升至 0.896，兩者差異不大，目前僅能作為趨勢觀察。若要判斷二次發酵是否具有較好的抗老化效果，仍需結合不同儲存時間的硬度、失水率及組織變化進一步驗證。

質構儀先看見吐司「變柔軟了」，C-CELL 後面繼續說明，在體積差異不大的情況下，內部組織究竟發生了什麼變化？

 帶蓋限制了體積，卻沒有停止組織調整

帶蓋吐司的發酵與山形吐司不同，麵團最終受到模具與上蓋限制，氣體無法持續自由向外膨脹。因此，當麵團逐漸充滿模具後，後續發酵帶來的變化不一定表現為更多氣孔或更大的成品體積，而更可能反映在既有氣泡的成長、重新分佈以及麵筋網路的調整。

本次 C-CELL 結果也呈現這一特徵。一次與二次發酵的氣孔數量與單位面積氣孔幾乎沒有變化；孔隙延伸率與孔壁厚同樣非常接近。對於帶蓋吐司而言，多一次發酵的意義，並不是「發出更多孔」，而是讓既有氣泡與麵筋網路有更多時間重新調整。

曲率則由 819 降至 776，顯示氣孔邊界形貌出現一定變化。帶蓋吐司在有限空間內，二次發酵並沒有明顯增加氣孔數量，而是讓既有氣泡與麵筋網路進一步調整；最終在維持相近結構骨架的同時，降低組織受壓阻力，使吐司表現得更柔軟、蓬鬆。

二次發酵降低氣孔分佈的不均勻性

雖然一次與二次發酵的氣孔數量、平均孔徑與孔隙體積差異都很小，但從 C-CELL 的組織分佈指標來看，兩者已經出現明顯差異。

其中，非均勻性（Non-uniformity）由 3.350 降至 1.693，下降約 49%，是本組資料中變化最明顯的指標。這表示二次發酵後，不同區域之間的氣孔結構差異縮小，組織由原本局部粗細不一，逐漸趨向一致。

同時，粗／細聚集度（Coarse/Fine Clustering）由 0.0399 降至 0.0336，下降約 16%。從影像也可以看到，一次發酵存在較明顯的粗孔區域集中現象；二次發酵後，粗細結構分佈較為分散，局部聚集程度降低。

平均孔隙直徑僅由 2.600 降至 2.565，孔隙體積由 0.0214 降至 0.0212，變化非常有限。因此，氣孔大小沒有明顯改變，但氣孔被重新組織得更加均勻。

一次發酵呈現較高的黏牙結構風險

從 C-CELL 孔隙分佈影像觀察，一次發酵與二次發酵雖然具有幾乎相同的氣孔數量，但兩者的氣孔空間分佈與組織均一程度已有明顯差異。

透過色階管理圖，可以快速辨識不同尺度氣孔在切面上的比例、聚集程度與空間分佈。一次發酵樣品的深藍與黑色區域較為集中，並伴隨局部較大的淺色孔區，呈現較明顯的區域性差異；二次發酵樣品的色階分佈則相對均勻，不同尺度氣孔的局部聚集現象較少。

這與非均勻性由 3.350 降至 1.693 的結果一致。一次發酵樣品的非均勻性接近二次發酵的兩倍，代表切面不同區域之間的組織差異較大；二次發酵後，氣孔的空間分佈則趨於一致。

孔徑分佈進一步顯示，兩組樣品的差異並非來自氣孔總數，而是不同孔徑級距所占面積的重新分配。二次發酵樣品的 D2、D3 比例略降，D4、D6、D7 等中等孔徑區間略有增加，反映氣孔由局部集中逐漸轉向較平衡的尺度配置。

一次發酵樣品中，粗孔與細孔分佈較不均勻，容易形成局部密實、局部疏鬆的組織差異。咀嚼與吸水後，較細密且連續的區域可能形成較大的口腔接觸面，而不同區域的受力與崩解程度不一致，也可能增加局部糊口、黏附及口感不均勻的風險。

因此，C-CELL 影像並非直接測量「黏牙」，而是從氣孔比例、聚集程度與空間分佈中，找出可能與黏牙相關的組織特徵。後續仍需結合 TA Adhesiveness 負峰或感官黏牙評分交叉驗證，才能確認結構差異是否真正轉化為口腔黏附感。

一次發酵的氣孔並沒有更多，平均孔徑也沒有明顯差異，但粗細孔的局部聚集更為明顯，因此呈現較高的黏牙與糊口結構風險；二次發酵則讓氣孔分佈更加均勻，使組織更細緻，也降低局部黏附感發生的可能性。

 

二次發酵的價值，藏在組織裡

本次一次與二次發酵比較顯示，發酵次數增加，並沒有明顯改變帶蓋吐司最終的體積與氣孔數量，真正發生變化的是內部組織如何被重新整理。

受到模具與上蓋限制，兩組樣品的氣孔數量、單位面積氣孔、平均孔徑、孔壁厚度及氣孔延伸率均十分接近。因此，二次發酵的價值不在於「產生更多氣泡」或「讓吐司發得更大」，而是給予既有氣泡與麵筋網路更多時間持續調整與重新分佈。

這一變化首先反映在組織均勻性。二次發酵後，非均勻性由 3.350 降至 1.693，粗／細孔聚集度由 0.0399 降至 0.0336。結合孔徑分佈與色階影像可以看出，粗細氣孔的局部聚集減少，內部組織由粗細不一逐漸轉向均勻、細緻。

結構調整也進一步反映在質構表現上。二次發酵樣品的硬度由 191 g 降至 154 g，咀嚼性由 126 降至 98，而彈性、內聚性與回復性變化相對有限。說明二次發酵並不是單純追求「更 Q、更彈」，而是在保留基本結構支撐的同時，降低咀嚼阻力，使吐司呈現出更柔軟、蓬鬆而細緻的口感。

相比之下，一次發酵樣品的組織非均勻性較高，粗孔與細孔的局部聚集也更明顯，容易形成區域性的結構密度差異，因此呈現較高的粗糙、糊口與局部黏牙風險。

二次發酵沒有讓吐司長出更多氣孔，而是讓每一個氣孔待在更合適的位置；多出來的時間，換來的不一定是更大的體積，而是更均勻的組織、更低的咀嚼阻力，以及一口真正細緻的吐司。

用麥克斯韋方程式解析黏彈性

硬度之外，凝膠還藏著什麼？

做果凍、寒天凍或其他凝膠產品時，凝膠強度往往是研發與品質評價中最直觀、也最常關注的指標。但真正做過配方的人都會發現，凝膠強度相近，吃起來卻不一定相同；初始受力相似，也不代表持續受壓後的表現一樣。有些凝膠一壓就很硬，卻很快失去支撐；有些凝膠初始並不算硬，卻能在持續受壓後維持一定的抗變形能力。

也就是說，「有多硬」只是凝膠受力行為的一瞬間。當我們進一步問：「受到持續形變後，它的應力會如何變化？」問題就從一個單一的強度數值，進入了一個隨時間變化的力學行為。這也是為什麼，評價凝膠不能只看「硬不硬」，還需要進一步觀察它的黏彈性。

 

為什麼凝膠特別適合做應力鬆弛？

瓊脂凝膠是一種典型的物理凝膠。以瓊脂為例，其中主要的凝膠形成成分是瓊脂糖（Agarose）。在加熱狀態下，瓊脂糖分子鏈較為無序；隨著溫度降低，分子鏈逐漸形成雙螺旋結構，並進一步聚集，最終建立起三維網路，將水分限制在網路結構中。

也正因為如此，瓊脂凝膠並不是一個完全剛性的固體。它既有類似固體的彈性，又具有明顯的時間依賴性。

當凝膠受到一定的壓縮形變，並保持在固定形變狀態時，內部網路結構會持續進行應力重新分配，部分應力逐漸釋放，因此測試到的應力不會一直維持在最初的水準，而是會隨著時間下降——這就是應力鬆弛（Stress Relaxation）。

從這個角度來看，應力鬆弛實際上是在觀察，凝膠受到形變之後，它內部的結構能夠多快地釋放應力，以及經過一段時間後還能保留多少抗力。

這也解釋了為什麼單純測量一次壓縮的膠強度或硬度，無法完整描述凝膠的力學特性。

 為什麼還要做 Maxwell 擬合？

如果只看原始應力－時間曲線，我們可以知道，「哪一條曲線掉得比較快？」

但如果要回答：

「為什麼掉得快？」

「最終還剩多少承載能力？」

「哪一個樣品的暫態彈性較強？」

那麼單純看曲線就不夠了。因此，可以利用廣義 Maxwell 類模型，將複雜的黏彈性行為拆解成不同時間尺度的力學貢獻。

典型的 Maxwell 單元由彈簧與黏壺串聯構成。彈簧代表彈性回應；黏壺則代表隨時間發生的黏性流動。

當多個 Maxwell 單元與平衡彈性部分組合後，就可以用一組參數描述材料從「瞬間受力」到「長時間鬆弛」的完整過程。

這類方法在食品凝膠與固態食品研究中已有充分應用。研究也顯示，對不同食品，鬆弛時間分佈可以反映其內部結構與黏彈性差異。

 

這些參數到底代表什麼？

本次測試採用固定壓縮形變並保持 60 秒，再以模型進行擬合。從實際應用角度，可以把幾個參數理解成：

一、S1｜堅實度 Firmness

「剛開始壓下去時，有多大的抗力？」

S1 反映樣品達到設定形變時的暫態應力，數值越高，代表初始抗壓能力越強，但它只描述一個時間點附近的行為。

二、E₀｜平衡彈性模量 Equilibrium Modulus

「經過鬆弛之後，還能保留多少承載能力？」

E₀ 不建議直接稱為「永久彈性」，更嚴謹地說，它代表模型中的長時間／平衡狀態彈性貢獻，因此，E₀ 可以用來觀察，凝膠經過一段時間鬆弛後，網路仍能維持多少力學支撐。

三、E₁｜衰減彈性模量 Decaying Elastic Modulus

「一開始有多少彈性，是會隨時間消失的？」

E₁ 所代表的是會隨時間鬆弛掉的彈性貢獻。數值越高，代表初始階段存在較強的時間依賴性彈性回應。因此，E₁ 很適合搭配 E₀ 一起看：

E₀ → 留下多少
E₁ → 有多少會鬆弛掉

四、T｜鬆弛時間 Relaxation Time

「應力下降得有多快？」

T 是理解凝膠「快鬆弛還是慢鬆弛」的重要參數，因此，T 特別適合用來比較不同凝膠在持續受壓條件下的差異。

T 越小 → 鬆弛越快
T 越大 → 鬆弛越慢

五、n｜鬆弛曲線的非線性／展寬特徵

n 不建議簡單解讀成「彈性比例」，如果模型採用帶有 n 的非單一指數鬆弛形式，n 更接近描述，鬆弛行為是否集中在單一時間尺度，或呈現較寬廣的時間尺度分佈。因此，n 更適合拿來輔助判斷凝膠內部是否存在較複雜的鬆弛機制，而不是單獨用來判斷「越大越硬」或「越小越黏」。

真正判斷凝膠長時間承載能力，應該把 E₀、E₁、T 與實際鬆弛曲線一起看。

平衡係數(Equilibrium Coefficient) :E0 。

衰減彈性係數(Decay Elastic Coefficient):E1。

非線性指標(NonlinearIndex);n·0<n<1。

鬆弛時間係數(RelaxationTime):T·數值越大表示鬆弛越慢實驗資料

堅實度(Firmness):S1·樣品壓縮到設定形變時所需應力數值·Ib/in2

鬆弛應力(Relaxation Stress):S2·樣品壓縮60秒號的應力數值·Ib/in2。

三款商用瓊脂粉

同步視頻

同樣是凝膠，受壓後的表現卻不同，硬度不同只是第一層，鬆弛行為才真正拉開差異，為了說明這種分析方式，本次選用三款市售食品級瓊脂粉，在相同添加濃度下製備凝膠：

·      佳禾旭日

·      福建石獅高新

·      盛達食品

測試條件如下：

·      瓊脂濃度：1.5%

·      壓縮形變：30%

·      保持時間：60 s

·      探頭：P/36R

·      測試：應力鬆弛

三款樣品的模型擬合 R² 均接近1，代表在本次測試條件下，所採用的模型能夠很好地描述實驗曲線。需要關注的是，三款樣品的差異，並不是單純的「誰比較硬」。

一、佳禾旭日｜高初始抗力、明顯的暫態彈性回應

佳禾旭日的第一個特徵非常明顯，S1、E₀、E₁ 都是三款樣品中最高。也就是說，它在受到壓縮的最初階段具有非常強的抗力，同時模型所對應的暫態／可鬆弛彈性貢獻也較高。

但進入保持階段後，應力仍會明顯下降，60 秒後的 S2 只有 0.15 lb/in²。因此，它更像是，「一開始很有力，但這個力並不會全部保留下來。」這種材料特徵，可能更適合追求較高初始硬度與明顯咬感的產品。

但若產品要求長時間受壓後仍維持形狀，就不能只看到它的 S1 很高，就直接判定它「耐壓」。

二、石獅高新｜應力釋放最快的快速鬆弛型凝膠

石獅高新的初始硬度明顯低於佳禾旭日。值得注意的是，T = 1.41 s，是三款樣品中最小。代表在本次測試條件下，它的應力釋放速度最快。同時，60 秒後 S2 只有0.09 lb/in²，也是三款樣品最低。

換句話說，壓下去之後，它的內部應力最快被釋放。因此，如果產品設計需要的是「受壓後快速卸力」的特性，這類凝膠可能更有利。

但如果應用場景是運輸、堆疊或長時間受壓，則需要進一步評估其長時間抗變形能力。

三、   盛達食品｜初始較軟，但長時間仍保留較高應力

盛達食品蠻有意思，如果只看 S1，1.55 lb/in²，是三款中最低。因此，單看硬度，很容易把它判斷成「最軟」。但進入 60 秒的應力鬆弛階段後，結果卻完全不同，S2 = 0.23 lb/in²，是三款中最高，同時，T = 1.81 s，也是三款中最大，這表示在本次測試條件下，它的應力下降速度較慢，經過持續形變後仍能保留較高的應力。

E₀ = 0.48 MPa 雖然初始 S1 不高，但其平衡彈性貢獻並不低，因此它呈現出一個很典型的現象，初始不一定最硬，但長時間受壓後，反而保留較多的支撐。這正是單一硬度指標最容易忽略的地方。

四、三款樣品放在一起看，真正的差異就出來了

如果只看 初始受力S1，佳禾旭日 ＞ 石獅高新 ＞ 盛達食品，很容易得到一個簡單結論，佳禾旭日最硬，盛達食品最軟。但加入應力鬆弛分析後，材料行為差異分析如下表，這張表其實說明了一個非常重要的問題，「硬」與「耐受持續形變」不是同一件事。

這些差異究竟來自原料、制程，還是成品？

其實三者都有關係，而這也是應力鬆弛測試真正有價值的地方。

一、       原料：

不同來源與制程的瓊脂，本身就可能具有不同的凝膠網路能力，其 agarose 含量、硫酸基含量、3,6-anhydrogalactose 含量、分子量與分子結構都可能不同。

文獻指出，瓊脂的凝膠能力與其化學結構密切相關；較低的硫酸基含量與較高的 3,6-anhydrogalactose 通常有利於凝膠形成，而原料來源、海藻種類及萃取／堿處理條件都會影響最終凝膠性能。因此，同樣都是1.5% 瓊脂，並不代表形成的是「同一種凝膠網路」。所以不同品牌原料，即使添加量相同，S1、E₀、E₁、T 仍可能產生明顯差異。

 二、       制程：

同一種原料，做法不同也可能得到不同凝膠凝膠不是「粉末＋水」這麼簡單。加熱溶解溫度、保溫時間、冷卻速度、凝膠形成溫度、熟化時間，以及配方中的糖、酸、鹽等，都可能改變最終網路。

研究顯示，瓊脂濃度與熱歷史會影響凝膠形成與最終力學性質；冷卻速率也會影響凝膠化過程。因此，在研發階段，如果只固定配方，不控制制程歷史，測到的差異可能同時來自原料與加工條件。說明應力鬆弛測試最好建立標準化的流程。

濃度 → 加熱 → 保溫 → 冷卻 → 熟化 → 測試

 應力鬆弛到底適合用在哪裡？

並不是要取代硬度，更合理的方式是，第一層的硬度說明「產品夠不夠硬？」，第二層的應力鬆弛表徵「受到持續變形後，力會怎麼變？」，第三層透過模型參數進一步回答「這種變化是快速還是緩慢？有多少彈性貢獻會鬆弛？長時間還剩多少支撐？」因此，它特別適合以下幾類工作。

一、   原料篩選

不同品牌、不同批次瓊脂，在相同濃度與制程下進行比較，

不只是挑「最硬」的原料，而是挑最符合產品需求的黏彈性結構。

二、   配方開發

例如調整以下配比，可以觀察配方改變後，S1 是變硬了，還是 E₀ 改變了？

是鬆弛速度改變了，還是長時間承載能力改變了？

比只看一個硬度數字更容易找到配方變化的機制。

·        瓊脂添加量

·        瓊脂與其他膠體比例

·        糖含量

·        酸度

·        鹽類

·        水分

三、   制程優化

當原料與配方都固定時，可以進一步比較，從加熱條件、冷卻速度、熟化時間對凝膠網路形成的影響，這時應力鬆弛參數可以成為制程條件的「結構指紋」。

四、   成品品質控制

如果最終產品真正關心的是，入口咬感、抗壓性、運輸變形、包裝堆疊或儲存期間的結構穩定性，那麼只設定「硬度規格」可能不夠。可以進一步建立，S1 + E₀ + E₁ + T + S2的多參數品質視窗。

 從「一個數位」走向「一條曲線＋一組參數」

三款瓊脂的案例說明，不是要證明哪一款最好。因為「最好」取決於產品需求。如果產品要的是高初始硬度、明顯咬感，佳禾旭日的特徵可能更值得關注。

如果希望受壓後快速釋放應力，石獅高新的快速鬆弛特徵可能更有意義。

如果產品更重視初始柔和，但持續受壓後仍維持一定支撐，盛達食品則呈現出完全不同的材料特徵。所以真正有價值的不是問「哪一款膠最強？」而是「哪一款的黏彈性行為，最符合我的產品需求？」

 

 硬度看「當下」，黏彈性看「過程」

對凝膠而言，硬度只是第一個答案。S1 看的是暫態抗力，應力鬆弛看的是時間依賴行為，E₀、E₁ 與 T 則進一步把這種行為拆解成可以比較的結構參數。

因此，同樣是 1.5% 瓊脂，有的凝膠可能是「一開始很硬，之後快速卸力。」有的可能是「一開始不算硬，但受壓後仍能維持支撐。」

而這些差異，正是單一硬度測試看不到的。從原料篩選、配方設計，到制程優化與成品品質控制，應力鬆弛提供了一個更接近凝膠真實使用狀態的觀察角度，不只測「有多硬」，更要知道「受壓之後，它會怎麼變」。

參考文獻

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