3. Компрессионные и прочностные характеристики молочных продуктов, плотность
Компрессионное уплотнение продуктов сопровождается, как правило, изменением их фазового состояния. Фазовое состояние высокобелковых молочных продуктов, являющихся пористыми дисперсными телами можно охарактеризовать фазовыми объемами (объемной пористостью), которые определяют по формулам:
п = (Vг +Vж)/V, (65)
г = Vг /V, (66)
где п - общая пористость продукта, м3/м3; г - пористость продукта по газу, м3/м3; V, Vж,Vг - соответственно объем всего продукта и объем пор (полостей), заполненных жидкой и газообразной фазой.
Пористость материалов часто характеризуют также коэффициентом пористости εп, который связан с общей объемной пористостью соотношением:
εп
=
/(1-
),
(67)
Данные, характеризующие общую пористость творога и сыров, приведены в табл.(1.44).
Таблица 44
Общая пористость творога и сыров
Продукт |
Влажность, кг/кг |
Общая пористость, м3/м3 |
Коэффициент пористости |
Творог жирный Творог жирный Сыр угличский пошехонский голландский российский |
0,70 0,60
0,48 0,44 0,40 0,41 |
0,73 0,64
0,54 0,48 0,44 0,49 |
2,76 1,78
1,19 0,94 0,79 0,97 |
Пористость сырной массы по газу зависит от метода формования продукта. Данные, характеризующие объем пустот в сырной массе при разных методах формования, приведены в табл. 45.
Таблица 45
Фазовые объемы пустот сыра при формовании сырной массы разными методами
Характеристика сырной массы |
Пористость по газу, м3/м3 |
Зерненная сырная масса, уложенная в форму насыпью То же, после прессования Отпрессованная сырная масса, сформованная под слоем сыворотки Сыры, сформованные или отпрессованные с применением вакуума – при остаточном давлении, Па 34,5·103 8·103 |
0,170-0,210
0,025-0,079 0,003-0,007
0,008-0,038 0,002-0,004 |
Компрессионные характеристики можно определить по формулам. Эмпирические коэффициенты приведены в табл. 46.
Таблица 46
Коэффициенты для расчета характеристик сжатия творожной массы
Продукт |
аε104 |
а1 |
а2 |
аε 104 |
Творог: жирный полужирный обезжиренный Сырки творожные Сырковая масса особая |
2,1 100,0 7,3 7,4 20,0 |
0,46 0,17 0,37 0,33 0,27 |
0,430 0,250 0,343 0,365 0,310 |
4,2 164,0 13,0 14,3 35,8 |
Величину коэффициента
бокового давления можно получить из
соотношения 12, а, определяя экспериментально
сопротивление трения продукта о стенки
прибора, равное произведению коэффициента
трения f
на коэффициент бокового давления.
Среднее значение величины f
для отпрессованной массы при различном
давлении приведено в табл. 47.
Таблица 47
Средние значения величины fξ отпрессованной сырной массы (W =0,42 0,45) при разных сжимающих давлениях
Давление, Па |
2500 |
70000 |
100000 |
170000 |
225000 |
fξ |
0,143 |
0,071 |
0,068 |
0,051 |
0,036 |
Компрессионные свойства сыров оценивают также методом одноосного сжатия цилиндрической или прямоугольной пробы сыра с постоянной скоростью. При этом за показатель компрессии принимают выражаемое в процентах отношение высоты образца к его высоте до сжатия. Полученные таким образом компрессионные зависимости некоторых видов сыра показаны на рис. 33.
Рис. 33 – Степень компрессии сыра при разных давлении и скорости сжатия:
____ сыр гауда (костромской);
---- ----- сыр белый стилтон (разновидность мягкого плесневого сыра)
Существенный интерес представляют работы В.П. Табачникова и др. по определению компрессионных характеристик сыров, в том числе в условиях наложения вибраций и использования ультразвука для оценки структурно-механических свойств. В частности, определена скорость распространения ультразвука, которая составляет в среднем для сыров различных видов: российского – 1365 м/с, пикантного – 1535, костромского -1645 и голландского брускового – 1650 м/с. Резонансную частоту датчика меняли от 50 до 300 кГц. С уменьшением температуры скорость распространения ультразвука повышается. Она зависит также от длительности хранения сыра, достигая максимума к 30-40 дням.
Компрессионные характеристики плавленых сыров при осевом сжатии изучали с помощью прибора для измерения компрессионных характеристики. Образец сжимали между двумя параллельными пластинами, верхнюю из которых перемещали по вертикали с постоянной скоростью, равной 0,143·10-3 м/с. При одноосном сжатии образцов использовали пластины различной площади: от 5·10-4 м2. Толщину образцов изменяли от 0,0003 м до 0,005 м.
Для описания поведения плавленых сыров в условиях одноосного сжатия использовали обобщенное уравнение стандартного тела (см. уравнение 1.28), которое позволяет определить модуль упругости и период релаксации.
Значительное влияние на упругопластические свойства плавленых сыров оказывает и их химический состав. В исследованном диапазоне изменения влажности плавленых сыров с увеличением содержания влаги в образце уменьшаются модуль упругости и период релаксации (табл. 48).
Таблица 48