Лабораторна робота № 5 дослідження процесу піноутворення і стійкості піноподібних харчових мас

Мета роботи: дослідити процес піноутворення при виготовленні піноподібних харчових продуктів. Вміти визначити і оцінити вплив технологічних факторів на процес піноутворення і стійкість піноподібних харчових мас в присутності гідроколоїдів.

Матеріали і обладнання: сухе знежирене молоко, білок соєвий, білок яйця, лимонна кислота, цукор, сіль, крохмаль, скляні циліндри на 0,5 або 1м³ з наклеєною стрічкою міліметрового паперу, скляні стакани, рН-метр, секундомір, ареометри.

Загальні теоретичні положення

Піни, як і всі дисперсні системи, отримують методами диспергування і конденсації. Методом диспергування піни отримують шляхом перемішування або барботування газів у рідину. Конденсаційний метод заснований на зміні фізичного стану розчину ( при підвищенні температури розчину або зменшення зовнішнього тиску), що призводить до пересиченості його газом.

Першою стадією процесу піноутворення є утворення газової емульсії (емульсії газ – розчин поверхнево активних речовин). На міжфазній поверхні бульбашок утворюється адсорбційний шар поверхнево активних речовин (ПАР). При утворенні бульбашок на поверхні розчинів формується плівчастий каркас піни, який характеризується тим, що прошарки рідини між адсорбційними шарами ПАР на бульбашках піни взаємопов’язані, за рахунок чого утворюється єдина структура.

Структура піни визначається співвідношенням об’ємів газової і рідкої фаз. В залежності від цього співвідношення піни можуть мати сферичну форму чарунки (шарова піна), поліедричною або перехідною чарунковою.

Шарова піна утворюється, якщо об’єм рідкої фази V_р перевищує об’єм газової фази V_г більше, ніж у 10…15 разів. Плівки бульбашок цієї піни мають відносно велику товщину. Чим менше відношення V_р / V_г , тим менша товщина плівки. По мірі старіння піни плівки потоншуються і шарова піна перетворюється у поліедричну.

Структура поліедричних пін описується правилами Плато. Три бульбашки, стінки яких зустрічаються під кутом 120^о, утворюють механічно стійку систему. При їх з’єднанні плівки, що розділяють їх, утворюють трьохгранний стовпчик рідини, який називають каналом Плато-Гіббса. Велика кривизна поверхні в області контакту бульбашок призводить до значного перепаду тиску між газовою і рідкою фазами, внаслідок чого рідина витискається із плівки в канал Плато-Гіббса. Вважаючи на те, що стінки всіх бульбашок повинні бути однаковими, то в одній точці сходяться чотири канала Плато-Гіббса, утворюючи між собою кути 109^о28′. Використовуючи правила Плато, можна передбачити найбільш імовірну форму чарунки піни. Вона являє собою пентагональний додекаедр – фігуру, яка обмежена 12 п’ятикутовими гранями.

Стабілізація пін досягається за допомогою ПАР. Руйнування піни відбувається за трьома механізмами; витікання рідини із піни (синерезис), внаслідок чого відбувається потоншання плівок без зміни об’єму піни; зміцнення великих чарунок піни і зникнення маленьких із-за дифузії газу крізь плівки; розрив плівок, що призводить до руйнування піни. Який з цих механізмів буде переважати при руйнуванні піни, залежить від багатьох факторів.

Стійкість піни обумовлена дією загальних для дисперсних систем факторів стабілізації і специфічним ефектом Гіббса-Марангоні, в основі якого лежить твердження, що тонкі плівки, які містять ПАР, здатні реагувати на локальні зміни товщини плівки. Течія рідини у поверхневих шарах плівки призводить до зменшення вмісту ПАР і, як наслідок, до збільшення ПН. Це викликає появу двомірного тиску, спрямованого у зворотний бік до течії (ефект Марангоні).

Разом з тим збільшення ПН підвищує пружність плівки, яка опирається механічній деформації плівки (ефект Гіббса). Тому в присутності ПАР потоншення плівок відбувається тільки за механізмом витікання рідини між адсорбційними шарами ПАР.

Властивості пін звичайно характеризуються наступними параметрами: кратністю піни (відношення об’єму піни до об’єму розчину, витраченої на утворення піни), стабільністю (час існування елемента піни – бульбашки, плівки або певного об’єму піни), дисперсністю (розподілом бульбашок за розміром або середнім розміром бульбашок).

До найважливіших властивостей пін відноситься знижений (порівняно з атмосферним) рівноважний капілярний тиск в каналах Плато-Гіббса р_σ, який визначається висотою стовпа піни h:

р_σ = p_L + ρgh,

де p_L – тиск у нижньому шарі піни;

g – щільність розчину.

Методика виконання роботи

Наважки білка кількістю 6 г розчиняють у 25 см³ дистильованої води, ретельно перемішуючи до однорідної суспензії, переносять у скляні циліндри на 500 або 1000 см³ з наклеєною стрічкою міліметрового паперу, ретельно змиваючи залишки білка, і доводять об’єм рідини у циліндрі до 300 см³. Циліндри з розчином білка закривають пробками і у горизонтальному положенні струшуються протягом 1 хв з частотою 60 рухів за хвилину. Одночасно проводяться випробування з білком курячого яйця, який служить контролем. Піноутворюючу здатність білка розраховують за формулою

де П  піноутворююча здатність білка, %;

В_п  висота піни над рівнем рідини, см³;

В_р  висота розчину білка до вспінювання, см³.

Стійкість піни оцінювали за висотою піни після 15 хв знаходження циліндрів у спокійному стані і розраховували за формулою:

, (2.5)

де С  стійкість піни, %;

В_п  вихідна висота піни, мм;

В_п.с  висота піни після витримування протягом 15 хв, мм.

Для визначення впливу мінеральних речовин, цукрів та гідроколоїдів на процес піноутворення і стійкість піни, до отриманих розчинів білків об’ємом 300 см³ додаються добавки солі – 0,5 г, цукру – 50 г, крохмалю 0,5 г і з кожною добавкою визначається піноутворююча здатність і стійкість піни. Дослідження проводяться при температурах 20, 25 і 30 ^оС. Отримані дані заносять у табл. 1.

Таблиця 1

Добавки	Висота піни			Висота піни через 15 хв
	Білок яйця	Сухе молоко	Білок соєвий	Білок яйця	Сухе молоко	Білок соєвий
При температурі 20 оС
Без добавок
Сіль
Цукор
Крохмаль
При температурі 25 оС
Без добавок
Сіль
Цукор
Крохмаль
При температурі 30 оС
Без добавок
Сіль
Цукор
Крохмаль

За отриманими даними розраховують піноутволюючу здатність та стійкість піни і результати заносять у табл. 2.

Добавки	Піноутворююча здатність			Стійкість піни
	Білок яйця	Сухе молоко	Білок соєвий	Білок яйця	Сухе молоко	Білок соєвий
При температурі 20 оС
Без добавок
Сіль
Цукор
Крохмаль
При температурі 25 оС
Без добавок
Сіль
Цукор
Крохмаль
При температурі 30 оС
Без добавок
Сіль
Цукор
Крохмаль

Звіт про лабораторну роботу

Протокол повинен містити вступ, короткий огляд літератури, мету дослідження, методику проведення роботи, результати дослідів у вигляді таблиць і

графіків. Будуються графіки залежності об’єму піни і її стійкості від виду добавки і температури розчинів. Наприкінці робиться короткий висновок відносно піноутворюючої здатності білків різної природи в залежності від виду добавок і температури.

Питання для самоконтролю:

1. Які системи називають пінами? Їх класифікація.

2. Які речовини мають здатності до піноутворення?

3. Які фактори впливають на стійкість піни?

4. Дайте характеристику ефекту Гіббса-Марангоні?

5. Як можна попередити утворення піни?

6. Які види піни бувають за структурою?

7. Яким чином стабілізують піноподібні маси?

Література:

1. Кравченко М.Ф. Теоретичні основи харчових технологій: навч. посіб. / М.Ф. Кравченко, А.В. Антоненко. –К.: Київ. нац. торг.-екон. ун-т, 2011. –516 с.

2. Пивоваров П.П. Теоретичні основи харчових технологій: навч. посіб./ П.П. Пивоваров. – Х.: ДУХТ, 2010. – 410 с.

3. Плахотін В.Я. Теоретичні основи технологій харчових виробництв: навч. посіб./ В.Я. Плахотін, Г.П. Хоміч. – К.: Центр навч. літ., 2006. – 640 с.

Лабораторна робота № 6

ДОСЛІДЖЕННЯ РЕОЛОГІЧНИХ ВЛАСТИВОСТЕЙ РІДКИХ

ХАРЧОВИХ ПРОДУКТІВ ЗА ДОПОМОГОЮ КАПІЛЯРНИХ

ВІСКОЗИМЕТРІВ

Мета роботи: знайомство з структурно-механічними властивостями рідких харчових систем, приладами та методами, які застосовуються для визначення їх реологічних властивостей. Вміти визначити і оцінити вплив технологічних факторів на в’язкість рідких харчових систем.

Матеріали і обладнання: капілярний віскозиметр Освальда, плодово-ягідні соки без м’якоті, цукор, скляний циліндр на 250 см³, скляні стакани на 250 см³, набір ареометрів, секундомір.

Загальні теоретичні положення

Структурно-механічні властивості харчової сировини, напівфабрикатів і продуктів дуже різняться і залежать від багатьох технологічних факторів: температури, вологості, тривалості та інтенсивності механічної і теплової обробки, тривалості зберігання тощо.

Реологія – наука про деформацію і течію різних тіл. Предметом реології є дослідження різних видів деформації тіла в залежності від напружень, внаслідок яких виникає деформація.

Деформація – це відносне зміщення частинок матеріального тіла, при якому не порушується безперервність самого тіла. Деформація супроводжується виникненням внутрішніх сил взаємодії між частинками тіла. Величина і характер деформації залежать від властивостей і матеріалу тіла, його форми і способу прикладення зовнішніх сил.

Напруження є мірою інтенсивності внутрішніх сил пружності. Повне напруження складається з нормального і дотичного напруження.

Під напруженням зсуву в реології розуміють опір тіла дії дотичної складової прикладеної сили.

До рідин відносяться такі речовини, в яких при постійному напруженні зсуву спостерігається течія, тобто відбувається деформація з постійною або змінною швидкістю. Наприклад, при постійному зсуві ньютонівської рідини з напруженням τ виникає деформація з певною швидкістю γ . Відношення напруження зсуву до швидкості деформації τ / γ є реологічною константою рідини і називається ньютонівською в’язкістю η :

η = τ / γ (1)

Реологічне рівняння стану ньютонівської рідини має вигляд:

τ = η· γ (2)

Основною властивістю рідин є в’язкість.

В’язкість або внутрішнє тертя – це міра опору течії тобто зміщенню шарів матеріального тіла. Для ньютонівських рідин в’язкість – функція швидкості зсуву, тому її називають ефективною в’язкістю η_еф (Па·с), яка досить повно характеризує поведінку текучого матеріалу, якщо відома швидкість зсуву.

Для характеристики рідин використовують реограми, тобто криві течії, які являють собою залежність напруження зсуву від швидкості зсувної деформації в умовах простого зсуву. Реограми ньютонівських рідин являють собою пряму лінію, яка проходить через початок координат. Якщо криві відхиляються від прямої лінії, це свідчить що рідини відносяться до неньютонівських рідин. У деяких неньютонівських рідин ефективна в’язкість залежить від тривалості зсуву t :

τ / γ = η (γ, t) = η _еф (t) . (3)

Режим руху характеризується критерієм Рейнольдса Re, який являє собою безрозмірне числове значення, яке пропорційне відношенню кінетичної енергії потоку mω²/2 (де m – маса; ω – середнєоб’ємна швидкість) до роботи сил в’язкого опору Pl (де Р – сила опору; l – довжина):

Re = ρdω / η , (4)

де ρ – густина рідини, кг/м³;

d – діаметр трубки, м;

η – в’язкість рідини, Па·с, або її еквівалент.

У загальному випадку теорія віскозиметрії розглядає рівномірний (сили інерції дорівнюють нулю), прямолінійний (відцентрові сили дорівнюють нулю) рух в горизонтальній трубці (сила тяжіння проектується на вісь, яка збігається з напрямком руху, і дорівнює нулю).

Дотичне напруження θ на боковій поверхні виділеного циліндра

θ = (ρ/2l)·r. (5)

Для лінійної ньютонівської рідини γ(θ) = θ / η використовують рівняння Пуазейля, яке являє собою основний теоретичний закон капілярної віскозиметрії ньютонівської рідини

η = . (6)

Віскозиметри капілярного типу використовуються для визначення в’язкості матеріалів, які мають відносно невелику її величину: соків без м’якоті, сиропів, концентратів, розчинів цукру, кухоннкої солі, тощо.

В капілярних віскозиметрах задаються постійною у всіх дослідах витратою дослідної рідини, або постійним перепадом тиску у капілярах. У віскозиметрах з постійною витратою рідини вимірюється перепад тиску між кінцями капіляра, у приладах з постійним тиском – витрати рідини.

Принцип дії капілярних віскозиметрів заснований на безперервному зсуві в капілярі рідини, яка постійно надходить, і постійному виносі теплоти з матеріалом, який витікає з капіляра.

В дослідах на капілярних віскозиметрах отримують залежність витрати маси Q від перепаду тиску Δ p.

Віскозиметри Освальда, Уббелоде, Освальда-Фенске, Канон-Фенске та ін. відносяться до скляних капілярних віскозиметрів, які являють собою U-подібні трубки, в одному з колін яких міститься капіляр.

У віскозиметрі Освальда перетікання рідини із одного коліна в друге відбувається під дією гідростатичного тиску. З ємності з рисками (m₁ – m₂) дослідний матеріал протікає через капіляр в ємність з рискою m₃ під дією власної маси. Визначаючи час витікання, знаходять в’язкість за рівнянням Пуазейля.

Для визначення в’язкості молока, непрозорих сиропів та інших рідких харчових продуктів використовується віскозиметр Хеплера з падаючою кулькою. Цей прилад показує час, необхідний для проходження металевою або скляною кулькою певної відстані у трубці, яка заповнена дослідною рідиною. Шляхом підбору маси і діаметра кульки по відношенню до діаметра стовпа рідини можна визначати в’язкість різноманітних рідин.

Методика виконання роботи

При роботі на віскозиметрі Освальда підбирають такий об’єм дослідної рідини, щоб після заповнення лівого коліна до верхньої мітки в нижній частині правої ємності ледь виступав меніск рідини. Прилад поміщають у водяний термостат і закріплюють його вертикально. Рідину витримують в термостаті протягом 20-25 хв для надання рідині певної температури, після чого за допомогою гумової трубки рідину засмоктують в ліве коліно до такого положення, щоб меніск був на 2-3 мм вище верхньої мітки, і дають рідині вільно стікати через капіляр. Коли меніск рідини буде на рівні верхньої мітки, включають секундомір і вимірюють час проходження рідини між верхньою і нижньою мітками.

Звичайно в’язкість на приладі Освальда визначають по відношенню до відомої в’язкості стандартної рідини (вода, касторова олія, гліцерин).

В’язкість двох рідин, яка вимірюється при рівних умовах в одному і тому ж капілярі, буде відноситися як

або η = η₀ [ ], (7)

де η₀, η – в’язкість відповідно контрольної (стандартної) і дослідної

рідини, Па·с;

ρ₀, ρ – густина відповідно стандартної і дослідної рідини, кг/м³;

τ₀, τ – час витікання відповідно стандартної і дослідної рідини, с.

Для визначення в’язкості цукрового сиропу з різною концентрацією цукру в скляних стаканах на 250 см³ готуюсь сиропи з концентрацією цукру 5, 10, 15, 20, 25 і 30 %. За якості контрольну рідину використовуют дистильовану воду.

В’язкість дистильованої води і розчинів цукру визначається в однакових умовах (температура, ступінь заповнення трубки віскозиметра рідиною).

На початку роботи необхідно визначити густину дистильованої води і дослідних розчинів при температурі проведення дослідів за допомогою набору ареометрів, які підбирають так, щоб ареометри знаходились у завислому стані.

Необхідно дослідити залежність в’язкості дослідних рідин від концентрації цукру і від температури розчинів: 20 і 25 ^оС.

Густина дослідних розчинів і стандарту, а також час проходження дослідних рідин через капіляр визначається не менше 3-х разів, заноситься в таблицю (табл. 1) і використовується для розрахунку в’язкості дослідних рідин.

За отриманими даними будуються 2 графіки залежності в’язкості від концентрації цукру у розчинах і залежність в’язкості розчинів від температури.

Таблиця 1

Дослідні рідини	Час проходження рідини через капіляр			Густина розчинів	В’язкість розчинів
	τ1	τ2	τ3	ρ, кг/м3	η, Па·с
При температурі 20 оС
Вода (контроль)
Розчини цукру:
5 %
10 %
15 %
20 %
30 %
При температурі 25 оС
Вода (контроль)
Розчини цукру:
5 %
10 %
15 %
20 %
30 %

Звіт про лабораторну роботу

Протокол повинен містити вступ, короткий огляд літератури, мету дослідження, методику проведення роботи, результати дослідів у вигляді таблиць і

графіків. Будуються графіки залежності в’язкості від концентрації цукру у розчинах і залежність в’язкості від концентрації і температури. Наприкінці робиться короткий висновок відносно залежності в’язкості ньютонівських рідин від концентрації цукру і температури розчинів.

Питання для самоконтролю

1. Що таке в’язкість? Дати визначення.

2. Які рідини відносяться до ньютонівських?

3. Які фактори впливають на в’язкість?

4. Наведіть рівняння Пуазейля.

5. Які прилади можна використовувати для визначення в’язкості ньютонівських рідин?

6. Що таке реологія як наука? Дати визначення.

7. Що таке деформація?

Література:

1. Кравченко М.Ф. Теоретичні основи харчових технологій: навч. посіб. / М.Ф. Кравченко, А.В. Антоненко. –К.: Київ. нац. торг.-екон. ун-т, 2011. –516 с.

2. Пивоваров П.П. Теоретичні основи харчових технологій: навч. посіб./ П.П. Пивоваров. – Х.: ДУХТ, 2010. – 410 с.

3. Плахотін В.Я. Теоретичні основи технологій харчових виробництв: навч. посіб./ В.Я. Плахотін, Г.П. Хоміч. – К.: Центр навч. літ., 2006. – 640 с.

Лабораторна робота № 7

ДОСЛІДЖЕННЯ РЕОЛОГІЧНИХ ВЛАСТИВОСТЕЙ

ПАСТОПОДІБНИХ ХАРЧОВИХ ПРОДУКТІВ ЗА ДОПОМОГОЮ

РОТАЦІЙНИХ ВІСКОЗИМЕТРІВ

Мета роботи: знайомство з структурно-механічними властивостями пастоподібних харчових продуктів, приладами та методами, які застосовуються для визначення їх реологічних властивостей. Вміти визначити і оцінити вплив технологічних факторів на реологічні властивості пастоподібних харчових систем.

Матеріали і обладнання: консистометр Боствіка, томатна паста або пюре, скляні циліндри на 250 см³, скляні стакани на 250 см³, секундомір.

Загальні теоретичні положення

Харчова сировина рослинного і тваринного походження при переробці у продукти харчування піддається механічній (змішування, різання, подрібнення, протирання, замішування тіста, формування заготовок та ін.) і термічній (розварювання, бланшування, обсмажування) обробці. При цьому виробничі процеси повинні бути організовані таким чином, щоб забезпечити максимально високий рівень якості готової продукції.

Серед харчових мас зустрічаються матеріали, які дуже різняться за своїми реологічними властивостями. Харчові продукти, сировина і напівфабрикати в залежності від складу, дисперсної будови і структури володіють різними реологічними властивостями і текстурними ознаками. Структурно-механічні властивості часто визначають поведінку продуктів в різних процесах і енергетичних полях. Вони є зовнішнім виразом сутності об’єктів, тобто характеризують агрегатний стан, дисперсність, структуру і вид взаємодії усередині продукту.

Дисперсійна система складається з двох або більше фаз, а саме: дисперсійного середовища, яке є безперервною фазою, і роздробленої дисперсної фази. Найбільш складними реологічними властивостями володіють висококонцентровані дисперсні системи з просторовими структурами. Утворення і зміна структур, обумовлені фізико-хімічними, біохімічними або чисто фізичними процесами і завжди приводять до зміни реологічних властивостей харчових систем. Різниця властивостей харчових продуктів обумовлена великим різноманіттям структур і хімічного складу. Харчові продукти бувають тверді, напівтверді або напівжирні і рідкі. Тверді тіла мають кристалічну структуру (кухонна сіль, цукор, тверді жири). Хліб, крупа, макаронні вироби, печиво, м'ясо, риба, плоди і овочі характеризуються капілярно-пористо-колоїдною структурою. Кусковий цукор є капілярно-пористим, а крохмаль, мармелад, желатин – концентрованими драглями.

Харчова сировина, напівфабрикати і вироблені з них продукти є реальними тілами, які володіють пружністю, пластичністю, в’язкістю і плинністю. В’язкість або консистенція - це найбільш важливі характеристики, які визначають стан речовини. Вони характеризують опір, який здійснює речовина при переміщенні одних шарів речовини відносно інших.

В’язкість – це показник якості багатьох харчових продуктів, таких як сироп, майонез тощо. Вона активно впливає на технологічні процеси, такі як перемішування, фільтрування тощо. В’язкість характеризується коефіцієнтом динамічної в’язкості (Па·с) і коефіцієнтом кінематичної в’язкості. Значення динамічних і кінематичних коефіцієнтів в’язкості для кожного продукту індивідуальні і залежать від температури, тиску, вологості або жирності, концентрації сухих речовин. В’язкість харчових продуктів зменшується при підвищенні вологості, температури, жирності і зростає з підвищенням концентрації розчинів та ступеня їх дисперсності.

Зсув – це дуже важливий вид деформації в реології. Простий зсув розглядається як плоска деформація, яка паралельна нерухомій площині, внаслідок дії на гранях паралелепіпеда дотичних напружень. Простий зсув являє собою особливий випадок ламінарного потоку, при якому можна вважати, що тіло складається із безперервних тонких шарів. Ці шари не деформуються, а тільки ковзають один по одному. Плинність – це здатність продукту безперервно деформуватися під дією постійного навантаження.

Напруження зсуву – це опір продукту дії дотичної складової прикладеної сили. Воно дорівнює відношенню цієї сили до поверхні зсуву. Мінімальна сила, яка необхідна для проведення зсуву (переміщення шарів на площі зсуву), визначається величиною граничного напруження зсуву.

Ротаційні віскозиметри широко використовують майже у всіх галузях харчової промисловості. Вони більш універсальні порівняно з капілярними, тому що поряд з в’язкістю і граничним напруженням зсуву дозволяють визначити інші реологічні характеристики. Для малов’язких рідин ротаційні віскозиметри застосовуються рідко, але широко використовуються для вимірювання реологічних характеристик високов’язких, високопластичних систем. За їх допомогою контролюють якість вихідної сировини і готової продукції, а також технологічні процеси виробництва. Віскозиметри ротаційного типу використовують для роботи з сиропами, молоком, кремами, шоколадом, м’ясними і рибними фаршами, сирними кисломолочними масами та ін.

Ротаційні віскозиметри – теоретично обґрунтовані прилади, які дозволяють отримати практично однорідні поля напруги і деформацій при дуже малих і великих деформаціях зсуву.

Теорія ротаційної реометрії використовує принципово ті ж допущення і обмеження, які діють в теорії капілярної віскозиметрії. Для коаксіального зазора ротаційного віскозиметра, вважаючи, що лінійна швидкість и елементарного шару і кутова швидкість ω на відстані r (в м) від осі обертання пов’язані співвідношенням и = ω r, критерій Рейнольдса Re набуває наступного вигляду:

Re = ρΩR² / η = ΩR² / ν,

де ρ – густина дослідної речовини, кг/м³;

Ω – кутова швидкість, с^-1;

R – радіус циліндра, що обертається, м;

η – динамічна в’язкість, Па·с;

ν = η / ρ – кінематична в’язкість, м²/с.

В загальному випадку, коли математична модель деформаційної поведінки продукту невідома, ефективну в’язкість можна виразити через окружну швидкість ω (м/с) обертання ротора:

η _еф = В (ω/ ω₁)^n-1 = B· ω ,

де В – ефективна в’язкість, Па·с, при відносній окружній швидкості ω_*= 1;

ω₁ – одиничне значення окружної швидкості, м/с (аналогічні одиничному значенню градієнта швидкості γ₁;

n - 1 = m – темп руйнування структури.

Модулі пружності при зсуві G (Па·с) визначають за законом Гука і графічними залежностями відносної деформації від часу дії постійного напруження

θ = γ·G або G = (γ/θ)^-1

де θ – напруження зсуву, Па;

γ – відносна деформація продукту;

γ/θ – відносна деформація, приведена до одиниці напруження зсуву, 1/Па;

γ = ,

де δ – відхилення стрілки приладу, м;

ΔR = R_н – R_В – товщина шару продукту між стаканом і ротором, м;

R_В, R_н – радіуси відповідно ротора і стакана;

l – довжина стрілки, м.

Найбільшу ефективну в’язкість (Па·с), яка відповідає початку в’язко-

пластичної течії, знаходять за рівнянням Ньютона:

= або = ,

де Δτ – інтервал часу, с;

Δγ/Δτ – швидкість деформації для прямолінійного відрізку кривої.

Існує велика кількість віскозиметрів, які знайшли використання при дослідженні реологічних властивостей харчових матеріалів.

Слід відзначити, що всі ці прилади громіздкі, потребують певних умов використання, що дуже важко забезпечити під час роботи приладів, та часу для проведення реологічних досліджень харчових продуктів. Їх неможливо використовувати під час контролю технологічних процесів, пов’язаних з концентруванням, випаровуванням, уварюванням. Тому в умовах виробництва користуються експресними методами контролю консистенції, зокрема плинності харчових продуктів або напівфабрикатів.

Для цього використовують компактні прилади, які дозволяють швидко визначити консистенцію продукту під час технологічного процесу і які легко можна перенести з місця на місце.

Методика виконання роботи

До приладів, які легко використовувати для дослідження технологічних процесів і якості готової продукції відноситься консистометр Боствіка, призначений для контролю плинності пюреподібних, густих і в’язких продуктів. Прилад застосовують для визначення консистенції пюреподібних, густих і в’язких продуктів, шляхом вимірювання швидкості плинності матеріалу під впливом власної ваги у певний відрізок часу. Прилад має прямокутний лоток із нержавіючої сталі, нахил якого регулюється, і резервуар певного об’єму із затвором. На початку роботи прилад встановлюють у чітке горизонтальне положення за допомогою рівня, використовуючи урівнюючі гвинти. Після заповнення резервуара дослідним продуктом затвор підіймається і продукт починає пливти по мірному жолобу під дією власної ваги протягом 30 с. Контролюється шлях, який пройшов дослідний продукт протягом визначеного часу.

Для проведення досліджень використати томатну пасту з вмістом сухих розчинних речовин 28 % і приготувати з неї пюре з різною концентрацією сухих розчинних речовин – 25, 20, 15 %. За отриманими даними будуються 2 графіки залежності розтікання томатопродуктів від концентрації сухих розчинних речовин і від температури дослідних продуктів розчинів від температури.

Таблиця 1

Томатопродукти	Плинність продуктів протягом 30 с			Плинність томатопродуктів
	Х1	Х2	Х3	Х сер.
При температурі 20 оС
Томатна паста, 28 %
Томатне пюре:
25 %
20 %
15 %
При температурі 25 оС
Томатна паста, 28 %
Томатне пюре:
25 %
20 %
15 %

Звіт про лабораторну роботу

Протокол повинен містити вступ, короткий огляд літератури, мету дослідження, методику проведення роботи, результати дослідів у вигляді таблиць і

графіків. Будуються графіки залежності розтікання томатопродуктів від концентрації сухих розчинних речовин і залежність розтікання від концентрації і температури. Наприкінці робиться короткий висновок відносно залежності консистенції ньютонівських рідин від концентрації сухих розчинних речовин у томатопродуктах і температури.

Питання для самоконтролю

1. Що таке в’язкість? Дати визначення.

2. Які рідини відносяться до неньютонівських?

3. Які фактори впливають на в’язкість?

4. Наведіть рівняння Ньютона.

5. Які прилади можна використовувати для визначення в’язкості неньютонівських продуктів?

6. Що таке зсув і напруга зсуву?

7. Що таке деформація?

Література:

1. Кравченко М.Ф. Теоретичні основи харчових технологій: навч. посіб. / М.Ф. Кравченко, А.В. Антоненко. –К.: Київ. нац. торг.-екон. ун-т, 2011. –516 с.

2. Пивоваров П.П. Теоретичні основи харчових технологій: навч. посіб./ П.П. Пивоваров. – Х.: ДУХТ, 2010. – 410 с.

3. Плахотін В.Я. Теоретичні основи технологій харчових виробництв: навч. посіб./ В.Я. Плахотін, Г.П. Хоміч. – К.: Центр навч. літ., 2006. – 640 с.

Лабораторна робота № 8