隨著功能性食品市場的蓬勃發(fā)展，以益生菌、酵素等為代表的功能性食品軟膠囊，因其能有效保護活性成分、服用便捷而備受青睞。然而，與普通軟膠囊相比，這類產(chǎn)品對囊殼的物理性能有著更獨特和嚴苛的要求。過硬的囊殼影響服用體驗，過軟或韌性不足的囊殼則可能在生產(chǎn)和運輸中破損，導致價值不菲的活性成分失活。因此，如何科學設(shè)定并精準控制其力學指標，成為保證產(chǎn)品質(zhì)量、提升消費體驗的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。

功能性食品軟膠囊的獨特挑戰(zhàn)與性能要求

功能性食品軟膠囊的力學性能設(shè)定，必須兼顧產(chǎn)品全生命周期的多重需求。益生菌、酵素等核心成分通常對氧氣、濕氣或機械剪切力敏感，這就要求囊殼不僅需要良好的密封性，還必須具備適宜的硬度與韌性，以抵御包裝、運輸過程中的擠壓、震動。

更重要的是，消費者在口服時，對“口感"有明確的期待。囊殼應能提供舒適的咬合感——即易于咬破，又不會在口中產(chǎn)生堅韌或粉砂感。這種體驗直接與囊殼的彈性和破裂力相關(guān)。研究表明，通過仿生咀嚼裝置模擬口腔加工過程，可以定量解析食品凝膠的力學行為與感官質(zhì)地的關(guān)聯(lián)，這為軟膠囊的質(zhì)構(gòu)設(shè)計提供了科學依據(jù)。

因此，一套科學的力學指標，必須將生產(chǎn)可靠性、活性成分保護與終端服用體驗三者統(tǒng)一起來。

核心力學指標的科學設(shè)定方法

1. 硬度與彈性模量：塑造基礎(chǔ)口感與抗壓性

硬度反映了材料抵抗形變的能力。對于功能性軟膠囊，硬度指標需在一個“黃金區(qū)間"內(nèi)尋找平衡。

• 設(shè)定依據(jù)：硬度過低，膠囊在泡罩或瓶裝中易因堆壓而變形、粘連；硬度過高，則導致口服時咬合費力，體驗不佳。建議通過專業(yè)儀器進行壓縮測試，在模擬口腔壓力（通常較小且速率平緩）的條件下，測定使膠囊產(chǎn)生特定微小形變（如10%-20%）所需的力值，以此作為核心硬度參考值。同時，分析力-位移曲線的初始線性段斜率，可獲得彈性模量，更科學地描述材料的“剛度"。

2. 破裂力（穿刺強度）：確保密封完整性與易服用性的關(guān)鍵

破裂力是探頭刺穿囊殼所需的最大力值，它直接評估囊殼的局部強度和密封完整性。

• 設(shè)定依據(jù)：這是保護益生菌等活性成分不泄漏的關(guān)鍵指標。破裂力必須設(shè)定一個明確的下限，以確保其在物流和日常取放中不被意外刺穿。同時，也應設(shè)定上限，以保證消費者能輕松咬破。通過專業(yè)的穿刺測試，使用特定直徑（如模擬牙齒接觸面）的圓柱探頭進行測試，可以精確獲得此數(shù)據(jù)。該指標與韌性密切相關(guān)，韌性好的材料在破裂前能吸收更多能量，避免脆性破裂。

3. 韌性（斷裂功）：抵御沖擊與振動的能力

韌性是材料在破裂前吸收能量和發(fā)生塑性變形的能力。對于需要長途運輸?shù)漠a(chǎn)品尤為重要。

• 設(shè)定依據(jù)：在運輸測試中，包裝件會經(jīng)歷持續(xù)的振動和偶然的沖擊。高韌性的囊殼能更好地緩沖這些動態(tài)應力，防止內(nèi)部微裂紋的產(chǎn)生和擴展。在儀器的測試曲線上，韌性通常由力-位移曲線下的總面積來量化。功能性軟膠囊，特別是內(nèi)容物為混懸液或含有固體顆粒的，應設(shè)定較高的韌性要求，以應對復雜的內(nèi)部應力。

通過CHT多功能軟膠囊綜合性能測試儀實現(xiàn)科學測量與關(guān)聯(lián)分析

科學指標的設(shè)定離不開精準、可靠的測量。CHT多功能軟膠囊綜合性能測試儀為此提供了一體化解決方案。

1. 精準量化指標：該儀器集成了壓縮、穿刺、拉伸等多種測試模式，可在一臺設(shè)備上完成對硬度、彈性、破裂力、韌性等全部核心指標的精確測量。其高精度傳感器和閉環(huán)控制系統(tǒng)，確保能捕捉到功能性軟膠囊微小形變下的力學變化，數(shù)據(jù)重復性滿足嚴格的質(zhì)控要求。

2. 模擬真實場景：儀器可靈活設(shè)定測試速度和變形量。例如，通過設(shè)定極慢的測試速度來模擬口腔咬合，評估口感；通過設(shè)定循環(huán)加載來模擬運輸震動，評估耐疲勞性。所有測試均在標準環(huán)境（如23±2°C，濕度50%±5%）平衡后進行，確保數(shù)據(jù)可比性。

3. 數(shù)據(jù)驅(qū)動決策：儀器生成的完整力-位移曲線是寶貴的分析資料。通過對不同配方、不同工藝批次產(chǎn)品曲線的疊加對比，企業(yè)可以直觀地看到工藝波動對產(chǎn)品力學性能的具體影響。例如，可以明確地知道干燥溫度的變化，主要影響了彈性模量還是破裂力，從而實現(xiàn)從經(jīng)驗調(diào)整到數(shù)據(jù)驅(qū)動的精準工藝優(yōu)化。

4. 建立感官關(guān)聯(lián)：借鑒食品科學的研究方法，企業(yè)可將儀器測試的客觀力學數(shù)據(jù)（如特定形變下的力值、破裂力）與專業(yè)感官評價小組的口感評分（如易咬性、Q彈感）進行統(tǒng)計學關(guān)聯(lián)分析。通過建立回歸模型，最終能以客觀的儀器數(shù)據(jù)預測和把控主觀的消費體驗，實現(xiàn)產(chǎn)品質(zhì)構(gòu)的理性設(shè)計。

為益生菌、酵素等功能性食品軟膠囊設(shè)定合理的力學指標，是一個平衡科學、工藝與體驗的系統(tǒng)工程。它要求企業(yè)超越“軟硬適中"的模糊經(jīng)驗，轉(zhuǎn)向?qū)?span style="font-weight: 600;">硬度、彈性、破裂力、韌性等關(guān)鍵參數(shù)的量化管控。通過專業(yè)的綜合性能測試儀，企業(yè)不僅能建立科學的內(nèi)控標準，更能深入理解產(chǎn)品力學行為背后的原理，從而持續(xù)提升產(chǎn)品質(zhì)量、優(yōu)化消費體驗，在競爭激烈的市場中建立堅實的技術(shù)壁壘。

本文內(nèi)容僅供參考討論，基于有限的研究資料整理而成，如有疑問或發(fā)現(xiàn)錯誤，歡迎與我們溝通指正。

常見問題（FAQ）

問：我們沒有現(xiàn)成的標準，如何開始為新產(chǎn)品設(shè)定初步的力學指標范圍？

答：建議采取“對標-測試-優(yōu)化"三步法。首先，收集2-3款市場上表現(xiàn)優(yōu)秀的同類競品。使用CHT多功能測試儀，對產(chǎn)品進行系統(tǒng)的壓縮測試和穿刺測試，獲取其硬度、彈性、破裂力的基準數(shù)據(jù)范圍。然后，在您的產(chǎn)品研發(fā)中，以此為參考目標進行測試，并結(jié)合小范圍的感官品嘗，確定一個初步的、兼顧性能與口感的指標區(qū)間。最后，在試生產(chǎn)中進行驗證和微調(diào)。

問：對于內(nèi)容物是益生菌凍干粉的軟膠囊，力學測試需要特別注意什么？

答：需要重點關(guān)注測試結(jié)果的離散性（一致性）。凍干粉作為固體內(nèi)容物，可能影響囊殼應力的均勻分布。在測試時，應顯著增加單批次的取樣數(shù)量（例如不少于30粒），并計算關(guān)鍵指標（如破裂力）的平均值和標準偏差。標準偏差過大可能提示內(nèi)容物填充不均或囊殼厚薄不均，需要從工藝上查找原因，確保產(chǎn)品性能均一穩(wěn)定。

問：儀器的測試數(shù)據(jù)如何幫助我們應對運輸過程中的破損問題？

答：儀器的韌性（斷裂功）測試和循環(huán)壓縮疲勞測試對此至關(guān)重要。如果運輸破損率高，首先應檢查產(chǎn)品的韌性是否不足。其次，可以利用儀器的定制化功能，模擬運輸振動頻率進行長時間、小幅度的循環(huán)壓力測試，觀察膠囊是否出現(xiàn)泄漏或形狀不可恢復的塑性變形。這些測試數(shù)據(jù)可以直接指導您優(yōu)化囊殼配方（如調(diào)整明膠與增塑劑比例），使其更能抵抗動態(tài)應力，從而降低運輸損耗。