33283 -1 Applied Rheology Volume 20 · Issue 3 Abstract: Two types of starch gels made with various starch/water concentrations were studied in terms of their mechan- ical behaviour. Indentation tests were performed which revealed a rate independent load-deflection response. An inverse analysis based on the Marquardt-Levenberg optimisation algorithm and Finite Element Analysis was used to derive the stress-strain behaviour from the indentation data. The inverse predictions for the stress-strain curves are in good agreement with the direct measurements from uniaxial compression and shear tests up to high values of strain. The validity of the method was proven for both self-supporting and non self-supporting gels, with initial moduli ranging from a very small 60 Pa to 55 kPa. Thus the indentation characterisation method is proven as a powerful, fast and efficient way of evaluating and/or monitoring the behaviour of gels. Zusammenfassung: Zwei aus unterschiedlichen Stärke/Wasser-Konzentrationen bestehende Stärke-Gel-Arten wurden in Bezug auf ihr mechanisches Verhalten hin untersucht. Eindrucktests wurden durchgeführt, die eine ratenunabhängige Kraftablenkung aufzeigten. Mittels einer auf dem Marquardt-Levenberg-Optimierungsalgorithmus und der Finite-Elemente-Analyse basierenden inversen Analyse wurde das Spannungs-Dehnungs-Verhalten von den Ein- druckdaten abgeleitet. Die inversen Voraussagen für die Spannungs-Dehnungs-Kurven stehen bis zu hohen Deh- nungswerten in gutem Einklang mit den aus direkten Messungen ermittelten uniaxialen Kompressions- und Scherversuchsdaten. Die Gültigkeit der Methode wurde sowohl für die selbsttragenden als auch für die nicht selbsttragenden Gele bewiesen, wobei initiale Moduli Druckwerten ausgesetzt wurden, die von sehr niedrigen 60 Pa bis zu 55 kPa reichten. Somit ist erwiesen, dass die Eindruckcharakterisierung eine leistungsfähige, schnel- le und effiziente Methode der Beurteilung und/oder Überwachung des Verhaltens von Gelen ist. Résumé: Deux types de gels d’amidon, obtenus avec des concentrations variées en amidon et eau, ont été étudiés du point de vue de leur comportement mécanique. Des tests d’indentation ont été réalisés révélant une réponse déflection-charge indépendante de la vitesse. Une analyse inverse basée sur un algorithme d’optimisation de Marquardt-Levenberg et une analyse d’élément fini, a été utilisée afin de dériver le comportement contrainte- déformation à partir des données d’indentation. Les prédictions inverses pour les courbes de contrainte-défor- mation sont en bon accord avec les mesures directes obtenues avec des tests de cisaillement et de compression uni-axiale, jusqu’à des valeurs élevées de déformation. La validité de la méthode est démontrée pour des gels qui se supportent ou non, avec des modules initiaux allant d’un très petit 60 Pa jusqu’à 55 kPa. Ainsi donc, la méthode de caractérisation par indentation se présente comme un moyen puissant, rapide et efficace d’évaluer ou contrôler le comportement des gels. Key words: starch gels, constitutive behaviour, indentation, inverse analysis, finite element analysis, food rheology Predicting the Mechanical Behaviour of Starch Gels through Inverse Analysis of Indentation Data C. Gamonpilas 1,2 *, M.N. Charalambides 1 *, J.G. Williams 1,3 , P.J. Dooling 4 , S.R. Gibbon 4 1 Imperial College London, Mechanical Engineering Department, London SW7 2AZ, U.K. 2 National Metal and Materials Technology Center (MTEC), 114 Paholyothin Road, Pathumthani 12120, Thailand 3 School of Aerospace, Mechanical and Mechatronic Engineering J07, The University of Sydney, Sydney, NSW 2006, Australia 4 Akzo Nobel Research Development and Innovation, Wilton Applied Research Group, Wilton, Redcar, TS10 4RF, U.K. * Email: chaiwutg@mtec.or.th, m.charalambides@imperial.ac.uk Fax: x66.2564.6446 or x44.2078238845 Received: 22.5.2009, Final version: 9.12.2009 © Appl. Rheol. 20 (2010) 33283 DOI: 10.3933/ApplRheol-20-33283