- •Инженерная реология
- •Инженерная реология
- •Оглавление
- •Рекомендуемая литература, Основная:
- •Косой, в. Д. Инженерная реология биотехнологических сред [Текст] / в. Д. Косой, я. И. Виноградов, а.Д. Малышев. – сПб. : гиорд, 2005. – 648 с.
- •Реометрия пищевого сырья и продуктов [Текст] : справочник / под ред. Ю.А. Мачихина. – м. : Агропромиздат, 1990. – 271 с.
- •Дополнительная
- •Максимов, а. С. Реология пищевых продуктов: лабораторный практикум: учебник [Текст] / а. С. Максимов, в. Я. Черных. – сПб : гиорд, 2006. – 176 с.
- •Мачихин, ю. А. Инженерная реология пищевых материалов [Текст] / ю. А. Мачихин, с. А. Мачихин. – м. : Лег. И пищ. Пром-ость, 1981. – 216с.
- •Лекция № 1.Введение
- •Лекция № 2 Классификация структур дисперсных систем
- •Лекция № 3 Виды связи влаги с материалом.
- •Виды связи влаги с материалом.
- •Лекция № 4 Механические модели, отражающие элементарные реологические свойства.
- •Свойства жидкостей.
- •Механическая модель вязкой жидкости (тело Ньютона)
- •Свойства твердых тел.
- •Механическая модель упругого твердого тела (тело Гука) - пружина
- •Лекция № 5 Методы измерений и измерительные приборы
- •Лекция № 6 Вязкость. Вискозиметры.
- •Капиллярные вискозиметры
- •Лекция № 7 Ротационные вискозиметры
- •Формы воспринимающего элемента (ротора)
- •Лекция № 8
- •Лекция № 9
- •Снижение адгезии в технологическом процессе.
- •Лекция № 10
- •Лекция № 12 Консистенция и влияние на неё различных факторов.
- •Способы регулировки консистенции.
- •Лекция № 13
- •Изменения структурно-механических свойств биотехнологических сред от внешних факторов.
- •Лекция № 11
- •С постоянным усилием пенетрации f (при этом определяется глубина пенетрации h);
- •С постоянной глубиной погружения h (измеряется усилие f);
- •С постоянной скоростью погружения (регистрируется усилие в зависимости от глубины погружений).
Изменения структурно-механических свойств биотехнологических сред от внешних факторов.
Сырье (клеточная структура) → интенсивное механическое измельчение + растворение мышечных белков под воздействием поваренной соли→ сырой фарш (вязкопластическая структура) → нагрев, вызывающий денатурацию белка (изменение состояния коллоидной системы: подвижный золь превращается в структурированный гель) → продукт (упруго-эластично-пластичная структура)
Добавки:
повышающие влагосвязывающую способность собственных белков мяса (соль, фосфаты, нитраты);
не влияющие на ВСС белков мяса, но сами хорошо связывающие влагу (мука, крахмал, соевые белки, казеин, гидроколлоиды (гуаровая камедь, пектин, алгинат)).
ВСС – количество воды, которое может удерживаться в белковой структуре (белковая матрица, миофибриллярные белки.).
Ввиду того, что из реологических характеристик фарша сдвиговые более чувствительны к изменению технологических и механических факторов по сравнению с поверхностными и компрессионными, рассмотрим их изменения от влажности.
При изменении влажности фарша колбасы «Докторская» от 60 до 76 % происходит уменьшение сдвиговых характеристик: предельное напряжение сдвига в 6 раз, эффективная вязкость в 5 раз, пластичная вязкость в 4 раза.
Для бесшпиковых колбасных фаршей при температуре от 2 до 35 С предельное напряжение сдвига уменьшается в 5 раз, эффективная вязкость в 3,5 раза, пластичная вязкость в 2,5 раза.
Показатели (сарделечный фарш из говядины с топленым свиным жиром) |
Количество добавленной воды, % к массе сырья |
|||
20 |
30 |
40 |
||
вязкость, кПа∙с |
156 |
106 |
24 |
|
липкость, кПа |
3,93 |
4,69 |
4,60 |
|
Показатели (сарделечный фарш из говядины с топленым свиным жиром) |
температура фарша, °С |
|
||
2 |
17 |
|
||
вязкость, кПа∙с |
400 |
510 |
|
|
липкость, кПа |
4,31 |
3,82 |
|
Одной из важнейших операций при изготовлении колбасных изделий является тонкое измельчение фарша (куттерование). По изменению СМХ процесс измельчения можно разбить на несколько фаз.
В начальный период (период разрушения первоначальной клеточной структуры мяса) СМХ фарша уменьшаются за счет увеличения количества и поверхности частиц, а также выделения межклеточной влаги (разрезание мышечных волокон поперек оси, содержимое волокон вытекает). Уменьшается вязкость, увеличивается липкость
В дальнейшем предельное напряжение сдвига возрастает за счет увеличения поверхности раздела частиц и связывания влаги, что уменьшает толщину водно-белковой прослойки. Вязкость увеличивается, липкость уменьшается.
В следующий период величины СМХ (например ПНС) уменьшаются. В этот период перекуттерования фарш состоит из бесформенной массы с некоторыми включениями измельченной соединительной и мышечной ткани, что способствует выделению влаги в процессе последующей термообработки.
При куттеровании фарша сырокопченых колбас без добавления влаги, в первом периоде СМХ убывают до критического минимального значения за счет выделения влаги и увеличения толщины водно-белковой прослойки. Во втором периоде, за счет увеличения количества частиц и общей их поверхности, толщина водно-белковой прослойки уменьшается, а СМХ увеличиваются. Экстремальные значения СМХ фарша сырокопчены колбас в первом периоде характеризуются минимальной влагосвязывающей способностью, улучшением отделения влаги в процессе сушки, что сокращает его продолжительность.
Таким образом, процесс куттерования фарша можно контролировать и регулировать по СМХ, например, ПНС.
Продолжительность куттерования оказывает влияние на стабильность тонкоизмельченных фаршевых систем, которые при рациональной степени измельчения в процессе термообработки имели наименьшие потери влаги и жира, а готовый продукт – наибольшую степень упругости, недокуттированный фарш в процессе термообработки характеризовался максимальными потерями и самыми малыми значениями модуля упругости.
продолжительность куттерования, мин |
3 |
6 |
9 |
12 |
Потери влаги, % при осадке обжарке, |
7 |
6,7 |
6,9 |
7,6 |
Для компенсации органолептических изменений, в особенности ухудшения консистенции, сопровождающих снижение жирности колбас, следует для вареных колбас на 20-25% сократить введения хлорида натрия, добавлять аскорбиновую кислоту, новые специи, а для сырокопченой – увеличивать степень измельчения фарша.
В процессах измельчения, перемешивания и др. для интенсификации технологических процессов широко используют пониженное давление (вакуум). Вакуум способствует ускорению технологических процессов, удалению воздуха из продукта, что создает более однородную и плотную структуру, увеличивает ВУС. Избыточное давление используют при шприцевании, дозировании фарша, транспортировке фарша, ПНС увеличивается в 2-5 раз.
Введение поваренной соли до 5 % увеличивает эффективную вязкость и ПНС мышечных гомогенизатов, внесение ее в соевые белковые гели изменяет вязкостные свойства (ПНС снижается практически до нуля).
Как следует из вышесказанного, СМХ фарша находятся в тесной взаимосвязи с их биологическими показателями, химическим составом, параметрами измельчения.
Условием стабилизации качества продукции является регулирование реологических характеристик фарша с целью эффективного управления параметрами их структурообразования на дальнейших стадиях технологической обработки (осадка, варка, сушка и т.д.)
Выводы:
на изменение технологических (влажность, жирность и др.) и механических (степень измельчения, давление и др.) факторов наиболее остро реагирует ПНС, которое представляет собой прочность структуры;
наиболее распространенным методом измерения СМХ фарша и колбасных изделий из него является пенетрационный. Данный метод является универсальным, позволяющим измерять наиболее чувствительную характеристику – ПНС вязко-пластичных (фаршеобразных, кислоимолочные, творожно-сырковые) и упругоэластичных (колбасы, мясо, рыба, сыр) продуктов.