Глава 2 физические, физико-химические и структурно-механические свойства мяса и мясных продуктов

В технологических процессах продукты подвергаются внеш­ним воздействиям, интенсивность которых зависит от сопро­тивляемости сырья, т. е. его физических характеристик. Вели­чины сопротивляемости особенно важны при проведении про­цессов с использованием высококонцентрированных источ­ников энергии (инфракрасный и высокочастотный нагревы, высокоскоростная механическая обработка, ультразвук, обра­ботка давлением и др.).

Характеристика продукта складывается из комплекса физи­ческих свойств. Отдельные свойства, например электропровод­ность, не отражают поведения материала даже в простейшем процессе электроконтактного нагрева. Поэтому для эффективно­го решения технологических задач необходимо знание динамики изменения структурно-механических, биохимических и других свойств продукта.

Всестороннее изучение свойств сырья, полуфабрикатов и гото­вой продукции, т. е. одновременное исследование структурно-ме­ханических, физико-химических, электрофизических, биохимичес­ких, микробиологических, гистологических и других характерис­тик, необходимо при обязательной оценке пищевой ценности. Только путем сопоставления и совместного рассмотрения получен­ных данных можно получить ответ на вопрос о возможности при­менения на практике новых способов обработки животного сырья, имеющего столь сложный состав и пищевое назначение.

Комплексное исследование свойств мясопродуктов необходи­мо при обосновании новых физических способов обработки, по­зволяющих интенсифицировать, а в некоторых случаях и механи­зировать пассивные технологические процессы.

Особо важное значение приобретает изучение взаимосвязи и взаимовлияния, казалось бы, различных на первый взгляд харак­теристик. Так, нежность мяса принято характеризовать совокуп­ностью механических свойств. В то же время изменение механи­ческих параметров мяса при его хранении зависит от тангенса угла диэлектрических потерь при частотах порядка 10⁴— 10⁵ Гц. Уста­новлена взаимосвязь между структурно-механическими и элект­рофизическими (tg 5 и г) свойствами животного жира. При этом

190

i

наблюдается полная аналогия характерных точек фазовых пре­вращен и и при изменении температуры. Такие аналогии зна­чительно облегчают исследование комплексных характеристик продукта, так как позволяют на основе знаний одних свойств де­лать прогнозы о характере изменения других, а также создавать приборы контроля и управления с обратной связью, основыва­ясь. например, на измерении неэлектрических величин электри­ческими способами.

Использование комплекса физических методов позволяет по- новому решать ряд технологических проблем на более высокой ступени организации и интенсификации процессов, получить но­вые высококачественные продукты.

Физические свойства мясопродуктов лежат в основе разра­ботки моделей взаимодействия энергетического поля с продук­том, создания безотходных технологий, высокопроизводитель­ного оборудования, гибких автоматизированных производств, а также систем автоматического проектирования (САПР). Зна­чительные различия численных значений физических вели­чин обусловлены чрезвычайной сложностью строения и состава мяса, а также их нестабильностью вследствие биологического происхождения (порода, пол, возраст животного, степень авто­лиза, введение в мясопродукт различных ингредиентов при по­следующей обработке и т.д.). Эти различия достаточно велики. Они проявляются в ходе технологического процесса, когда про­дукт также претерпевает большие изменения. Так, пластические свойства мясного фарша в процессе термической обработки в ре­зультате коагуляционно-денатурационных изменений становят­ся упругими, в процессе посола резко увеличивается электропро­водность и т. д.

Очень важно установить закономерности между численными значениями свойств и качественными показателями продукции как на конечных, так и на отдельных стадиях технологического процесса, применяя соответствующие методы исследования.

2.1. ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА

Мясо и мясопродукты в связи со сложностью микроструктуры имеют большую оптическую плотность. Поглощение и рассеивание излучения определяются в основном четырьмя процессами: резо­нансным поглощением излучения молекулами сухого вещества, а также молекулами структурной и связанной влаги; рассеиванием излучения, обусловленным флуктуациями плотности вещества, а также рассеиванием излучения на молекулах белков, полисахаридов, ионах, на взвешенных коллоидных частицах, клетках, частицах пиг­ментов на оптических неоднородностях — капиллярах и порах.

191

Оптические характеристики могут быть спектральными и ин­тегральными. В первом случае они характеризуют явления, проис­ходящие при определенной длине волны излучения к. во вто­ром—для длин волн л = 0 н- оо Для аналитических целей исполь­зуют спектральные характеристики, для инженерной практики — интегральные.

Структура пищевых продуктов в большинстве случаев тако­ва, что отражение от них является в основном диффузным (рас­сеянным во все стороны). Отражательную способность продук­та можно изучать при помощи коэффициента отражения рл, который показывает отношение светового потока F₂, отражен­ного исследуемым образцом, к световому потоку F_{~, упавшему на образец:

Р *. = /y/v (2.1)

Таким образом, определение коэффициента отражения сводит­ся к определению отношения двух отсчетов по шкале измеритель­ного прибора (гальванометра).

При исследовании диффузно отражательных образцов в ка­честве эталонов используют диффузно отражательные поверхнос­ти с известным спектральным коэффициентом отражения, напри­мер свеженапыленный оксид магния (полный коэффициент отра­жения 0,97-0,98).

Оптические свойства мяса играют весьма важную роль в оценке цветности. Объективно измерение цвета мяса служит для оценки его пригодности как сырья для переработки; ка­чества готового продукта; правильности хода технологических процессов; дополнения или контроля правильности органолеп- тических оценок.

В технологических исследованиях объективное измерение цвета чаще всего применяют в качестве второй по важности (после измерения активной кислотности) качественной провер­ки испытуемого образца. В исследованиях процессов, связанных с сохранением окраски (например, посол мяса), оно выдвигается на первое место.

Мясо имеет специфический цвет благодаря пигменту мио- глобину. Все нормальные мышцы содержат миоглобин, но в разном количестве. Большая реактивность миоглобина прояв­ляется в посмертный период, вследствие чего он может давать производные различного цвета. Схема этих превращений пред­ставлена на рис. 2.1.

Кроме миоглобина и его производных на цвет мяса влияет ряд других факторов, таких, как системы ахроматические и слабо по­глощающие светлые лучи (внутритканевый жир, соединительная ткань); кислотность, изменяющаяся в период посмертного окоче­нения; поверхностная дегидратация и т. п.

192

Рис. 2.1. Схема взаимопревращений дериватов миоглобина

Для определения цвета продуктов в отраженном монохромати­ческом свете используют универсальный монохроматор УМ-2 и спектрофотометры. Измерение коэффициентов отражения при длинах волн 627, 635 и 650 нм дает возможность установить обра­зование метмиоглобина.

Отношение оптических плотностей при определенных длинах волн D₅₄₅/D_6SQ и D₅₈₂/D₆₅₂ в некоторых случаях (хранение в непра­вильных условиях, например смена температур) может указывать на изменения в окраске мяса. Величины D₅₄₅ и Z>₅₈₂ являются ме­рой интенсивности окраски мяса.

По отражению поверхности образца можно определить интен­сивность окраски различных видов мяса, а также некоторых кол­басных и других продуктов.

Неоднородность в строении мышечных волокон мяса ведет к различному поглощению звука отдельными элементами, т. е. наблюдается анизотропия затухания звука. Основными ха­рактеристиками акустического поля являются частота колеба­ний, скорость звука, амплитуда, волновое и удельное акус­тическое сопротивление среды, звуковое давление, интенсив­ность звука.

Удельное акустическое сопротивление является важным пара-

193

мет ром — харакл ери з\с i свойсша среды по ошошенпю к проходя­щей через нее волне:

р с-=р/и, (2.2)

где р — плотность среды. кг/м^;: с--скорость тука. м/с: /> — шукокое давление. МПа; и-- колебательная скорость, м/с.

Энергия звуковых колебаний, проходящая нормально к по­верхности продукта через единицу площади за 1 с. является ин­тенсивностью звука:

/ = р²/рс- (2.3)

Интенсивность звука оценивают по отношению к величине предела слышимости человеческого уха, г. е. определяют силу звука (дБ).

1 дБ = 101g (///„), (2.4)

где /_п — предел слышимости, Вт/м² (/_п = К)"¹² Вт/м²).

Поглощение звука в жидкостях обусловлено вязкостью среды, а также теплопроводностью. Полный коэффициент поглощения

а = а_/. +а_с, (2.5)

где а_г и а_е — коэффициенты поглощения, обусловленные соответственно вязкос­тью и теплопроводностью среды.

Распространение звуковых волн в среде сопровождается поте­рями на рассеивание, которые внешне проявляются в повышении температуры среды (табл. 2.1).

T а б л и ц а 2.1

Относительное повышение температуры продуктов при распространении

звуковых волн

	Относительное			Относительное
Продукт	повышение температуры, °С		Продукт	повышение температуры, °С

Яичный: Жир 12,5

альбумин 1,0 Печень 4,5

коагулированный 1,0 Мозги 4,75 белок — желток 5,5

Примечание. Относительное повышение температуры яичного белка приня­то за единицу. Продолжительность обработки продуктов ультразвуком 30 с; /= 750 кГц; W— 100 Вт.

194

Аномальные отклонения коэффициента поглощения обна­ружены при ультразвуковой обработке ряла органических и биологических жидкостей. Эти отклонения вызваны объемной вязкостью, являющейся функцией изменения объема в местах сжатия и расширения жидкости. При этом характер молекуляр­ного поглощения энергии зависит от продолжительности' вос­становления равновесия молекулярных процессов за один полу­период колебания. Исключение составляет костная ткань, кото­рая в диапазоне частот 500 кГц — 2 МГц не дает отклонений от классической теории.

Показатели поглощения и глубина проникновения для неко­торых животных тканей при обработке частотой 1 МГц приведе­ны в табл. 2.2.

Таблиц а 2.2

Акустические характеристики животных тканей

Продукт	а, м-1	1 /а, м	Продукт	С/, М-1	1/а, м
Вода	0,03	30,0	Печень	17	0,06
Плазма крови	0,7	1,3	Почки	22	0,05
Кровь	2.0	0,5	Жировая ткань	13	0,08
Скелетные мышцы	20-25	0,045	Костная ткань	302	0,0033

(при частоте 800 кГц)

Коэффициент поглощения зависит от частоты ультразвукового поля: линейно возрастает с увеличением частоты независимо от вида ткани, а при облучении суспензий линейно возрастает с уве­личением концентрации. Кроме того, он зависит от диаметра час­тиц суспензии. Характерно, что наиболее резкое затухание коле­баний наблюдается при размерах частиц 1 —Юмкм. Анизотропия поглощения ультразвука особенно сильно проявляется у тканей, состоящих из чередующихся слоев с различными свойствами (шкура, жировые прослойки и др.). В этом случае затухание акус­тической энергии зависит от направления ультразвука — вдоль или поперек слоев. Акустические характеристики различных жи­вотных тканей представлены в табл. 2.3.

Таблица 2.3 Удельное акустическое сопротивление животных тканей

Образец

Удельное акус­тическое со­противление р ■ с. Па ■ с/м

Ткань:

мышечная (говядина) 16—20 1,575—1,578

жировая (свинина) 16—20 1,444

мозговая (свинина) 16—20 1,506

Печень 16-20 1,553

Кость (плотная масса) 16—20 3,37

1033-1048 930 1026 1064 185

1,79 1.32 1,55 1,63 6,23

195

2.2. ТЕПЛОФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА

Аналитическая теория теплопроводности представляет собой теорию распространения теплоты в различных неравномерно на­гретых телах, которые рассматриваются как сплошные среды, не­прерывно заполняющие пространство, без учета молекулярного строения и молекулярных свойств вещества.

В соответствии с этим тела характеризуются так называемыми макросвойствами. К ним относятся коэффициенты теплопровод­ности и температуропроводности, удельная теплоемкость, объем­ная масса, вязкость вещества, коэффициенты диффузии и т.д.

Коэффициент температуропроводности а является основным тепловым параметром при неустановившемся во времени режиме. В этом случае наряду с коэффициентом теплопроводности X на распределение температуры в теле существенное влияние оказы­вают удельная теплоемкость с и плотность р, связанные между собой соотношением

а=Х/(с_рр), (2-6)

которое показывает, что коэффициент температуропроводности ха­рактеризует соотношение между двумя тепловыми свойствами тела: способностью проводить и аккумулировать теплоту.

Теплофизические свойства различных тел зависят от их хими­ческого состава, микроструктуры, пористости, влажности, предва­рительной термообработки, температуры и т. д.

Зависимость тепловых свойств веществ от большого количества взаимно связанных факторов делает эксперимент практически единственным источником получения данных для определения этих свойств. Одновременно с этим эксперимент является источ­ником дополнительной информации о поведении веществ, что позволяет углубить существующие физические представления о механизмах переноса теплоты, поскольку они относятся обычно не к реальным телам, а к их идеализированным моделям. Модель­ные представления о веществе дают возможность построить соот­ветствующие расчетные методы для определения некоторых теп­ловых свойств (рис. 2.2).

Рис. 2.2. Расчетные методы для определения тепло­вых свойств веществ

196

Большинство экспериментальных методов основывается на на­блюдении за температурным полем в исследуемом геле при нагре­вании (охлаждении). Применительно к стационарным условиям используют закон Фурье

п - dt _с

и дифференциальное уравнение теплопроводности для одномер­ного температурного поля

д] к-\ дt _п ■ф - — - = 0, (2.8,

справедливое для тел, физические свойства которых не зависят от температуры,

где к - константа, численные значения которой определяются геометрической формой исследуемого тела; £=1,2, 3 соответственно для пластины, цилиндра и шара; / — температура; /'—текущая координата; // — нормаль к изотермической поверхности.

Приведенные уравнения справедливы для твердых тел. Для жидкостей и газов они могут быть использованы, если отсут­ствуют другие способы переноса теплоты (конвекцией, излуче­нием и т.д.). Эти уравнения не имеют общего решения. Полу­чены их частные решения применительно к телам определен­ной геометрической формы при конкретно заданных условиях однозначности, которые и используются при постановке экс­периментов.

Решив уравнения (2.7) и (2.8) для тел простой геометрической формы при граничных условиях первого рода, можно найти коэф­фициент теплопроводности из соотношения

I- ^Q к

' (2-9)

С, 'с₂

где —температуры на изотермических поверхностях, соответствующих

этим диаметрам; К— коэффициент формы, который выражается в виде зависимо­стей соответственно для неограниченных плоского и цилиндрического слоев ис­следуемого вещества. Его можно определить из соотношений:

К ⁵ • ¹ р

v 1 ^cl2 ¹

где 5 —толщина плоского слоя, м; 5 — r₂ —i\ (или 5 = .y₂-.y₁); /^ — расчетная поверхность, нормальная к направлению теплового потока, м²; d_x и d₂ — соответ­ственно внутренний и наружный диаметры цилиндрического слоя исследуемого вещества, м; / — длина цилиндрического слоя, м.

197

При исследовании тепловых параметров метолом нестационар­ного теплового потока используются решения дифференциальных уравнений, которые имеют вид

с) О })t

с) I д п

(2.12)

dt . f Э²/ к + \ dt)

(2.13)

На основной стадии процесса теплопроводности изменение температуры во времени приобретает упорядоченный характер и математически описывается более простыми функциями, чем на начальной стадии, так как изменение температуры в каждой точке тела перестает зависеть от начальных условий.

Теория теплопроводности на начальной стадии процесса по­зволяет из эксперимента найти одновременно несколько тепло­вых свойств. Теория теплопроводности на основной стадии процесса позволяет построить методики исследования для от­дельных тепловых свойств и для их комплекса. Решения для этой стадии имеют различный вид в зависимости от рода гра­ничных условий.

Метод нестационарной теплопроводности позволяет в ряде случаев проводить измерения при непрерывном изменении тем­пературы до желаемого ее значения. Это дает возможность полу­чить сразу непрерывный ряд значений измеряемого теплового па­раметра в широком диапазоне температур, в то время как во всех стационарных методах такой ряд может быть получен из отдель­ных опытов, соответствующих различным стационарным тепло­вым режимам, число которых обычно ограничено. Измерения тепловых параметров различных веществ проводят при относи­тельно небольших перепадах температур, что приближает их средние значения к истинным. Поэтому нестационарные методы предпочтительны для исследования тепловых параметров влаж­ных материалов.

К недостаткам нестационарных методов относятся трудности получения точно регулируемого во времени изменения темпе­ратуры, а также учета соответствия действительных граничных условий эксперимента принятым в теории. Учесть подобное об­стоятельство очень трудно, но более важно, чем в стационар­ных методах.

Методы исследования тепловых свойств при установившихся и неустановившихся тепловых режимах позволяют на основании одного опыта найти какой-либо один тепловой параметр. Если необходимо иметь данные по ряду физических свойств, то такой

комплекс физических параметров может быть получен путем ком­бинации двух или нескольких приборов. Это связано с использо­ванием нескольких образцов из исследуемого материала и труд­ностями сохранения идентичности свойств при их изготовлении, с увеличением погрешностей, а также затрат времени на проведе­ние измерений. Поэтому в настоящее время стараются одновре­менно получить данные нескольких тепловых свойств из одного опыта, на одной установке и одном образце. Такие методы полу­чили название комплексные, дающие наиболее полное представле­ние о тепловых свойствах и поведении исследуемого вещества, кроме того, они позволяют сократить время на проведение экспе­риментов. Они могут базироваться на теориях начальной и основ­ной стадий процессов нестационарной теплопроводности, на их совокупности, а также на процессах теплопроводности, протекаю­щих в условиях установившихся тепловых режимов.

2.3. ФУНКЦИОНАЛЬНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ

СВОЙСТВА

Мясное сырье многокомпонентно, вариабельно по составу и свойствам, что значительно сказывается на качестве готовой продукции. В связи с этим особенно важное значение приобре­тает информация о функционально-технологических свойствах различных видов основного сырья и его компонентах, влиянии вспомогательных материалов и внешних факторов на характер их изменения.

Под функционально-технологическими свойствами (ФТС) мясного сырья понимают совокупность показателей, характеризу­ющих уровни эмульгирующей, водосвязывающей, жиро-, водо- поглощающей и гелеобразующей способностей, структурно-меха- нические свойства (липкость, вязкость, пластичность и т. д.), сенсорные характеристики (цвет, вкус, запах), величину выхода и потерь при термообработке различных видов сырья и мясных систем. Перечисленные показатели имеют приоритетное значение при определении степени приемлемости мяса для производства пищевых продуктов.

Под функциональными свойствами изолированных белков принято понимать широкий комплекс физико-химических харак­теристик, определяющих их поведение при переработке и хране­нии, обеспечивающих желаемую структуру, технологические и потребительские свойства готовых продуктов.

Физическая структура и свойства не подвергнутого тер­мической обработке мясного фарша близки к классическим эмульсиям.

В классическом определении под эмульсией понимают дисперс­ные системы с жидкой дисперсионной средой и жидкой дисперс-

199

0 X

^ ® ^

Эмульгатор Вода

&

Рис. 2.3. Типы водно-жировых'эмульсий:

а — прямая; и — обратная

ной фазой, диспергированные в коллоидном состоянии. Жир— неполярное вещество и плохо (на 0,5 %) растворимо в воде. Одна­ко при определенных условиях (наличие эмульгаторов и стабили­заторов, высокие температуры, ультразвуковые и импульсные воз­действия) в системах жир — вода могут образовываться водно-жи­ровые эмульсии прямого (жир в воде) и обратного (вода в жире) типа (рис. 2.3).

Стойкость эмульсий во многом зависит от наличия в системе эмульгаторов -— веществ, в состав которых входят полярные и не­полярные группы.

В мясной эмульсии, образованной в результате интенсивного механического измельчения тканей, дисперсная система состоит из дисперсной фазы — гидратированных белковых мицелл и жировых частиц различных размеров и из дисперсионной среды — раствора белков и низкомолекулярных веществ. В мясной эмульсии белок и вода образуют матрицу, которая окружает жир, т. е. колбасный фарш — эмульсия жира в воде, при этом солерастворимые белки являются эмульгаторами и стабилизаторами эмульсии (рис. 2.4). Белки мышечных волокон по убыванию величины эмульгирующей способности (ЭС) располагаются в последовательности: актин (без NaCl), миозин, актомиозин, саркоплазматические белки, актин в растворе соли молярной концентрацией 0,3 моль/дм³.

Солерастворимый белок

Матрица белок - вода

/Л Г

[ Жир ) j Каллаген _/

Рис. 2.4. Схематическое изображение мясной эмульсии

200

Мясные эмульсин подобного рода относятся к коагуляци- онным структурам, частицы которых связаны силами межмо­лекулярного взаимодействия в единую пространственную сетку (каркас). Сопоставление ЭС различных высокомолекулярных веществ показывает, что во всех случаях они стабилизируют эмульсии, образуя трехмерные сетчатые структуры с близкими геометрическими свойствами. Стабилизация эмульсий, обуслов­ленная особыми структурно-механическими свойствами адсорб­ционных межфазных слоев, может привести к повышению ус­тойчивости этих дисперсных систем вплоть до полного фикси­рования. Такая стабилизация носит универсальный характер и необходима при получении высокоустойчивых (особенно кон­центрированных) эмульсий.

При технологической обработке мясного сырья со свойствами белков связаны следующие взаимодействия: белок —белок (геле- образование); белок —вода (набухание, водосвязывающая и жи- роудерживающая способности), а также поверхностно-активные свойства — образование и стабилизация пен и эмульсий.

Мясной фарш — сложная гетерогенная система, функциональ­ные свойства которой зависят от соотношения тканей, содержа­ния в них специфических белков, жиров, воды и морфологичес­ких компонентов.

В составе мяса мышечная ткань оказывает значительное вли­яние на ФТС, так как состоит из комплекса белков, имеющих структурные отличия. При получении мясопродуктов от функ­циональных свойств мышечных белков зависит эффективность образования мясных эмульсий. Количественное содержание бел­ка в системе, его качественный состав, условия среды предопре­деляют степень стабильности получаемых мясных систем, влия­ют на уровень водосвязывающей, жиропоглощающей и эмульги­рующей способности, структурно-механические и органолепти- ческие характеристики.

Количественное содержание наиболее важного функциональ­ного белка — миозина в мышечной ткани составляет 54—60 %. Его молекулы имеют выраженную ферментативную активность, легко взаимодействуют между собой и актином, обладают высо­кой водосвязывающей, гелеобразующей и эмульгирующей спо­собностями.

На характер взаимодействия в системе белок — вода оказывают влияние такие факторы, как растворимость белковых систем, кон­центрация, вид, состав белка, степень нарушения нативной кон- формации, глубина денатурационных превращений, рН системы, наличие и концентрация солей в системе. Знание и направленное использование особенностей связывания влаги различным белок- содержащим сырьем позволяют прогнозировать и регулировать выход, уровень потерь влаги при термообработке и органолепти- ческие характеристики продукта.

201

Влагоудерживающая способность (ВУС). как и раствори­мость, одновременно зависит от степени взаимодействий как белков с водой, так и белка с белком, а также от конформапии и степени денатурации белка. В связи с этим тепловая обработ­ка оказывает сильное влияние на влагоудерживающую способ­ность белков, что, в свою очередь, сказывается на массовом вы­ходе готовых изделий.

В реальных многокомпонентных мясных системах поведение белка как основного стабилизирующего компонента рецептуры рассматривают во взаимосвязи как с другими компонентами (жир, вода, минеральные вещества, морфологические элементы), так и с изменяющимися в процессе технологической обработки сырья ус­ловиями среды.

При изготовлении вареных колбас, сосисок, сарделек, мясных хлебов для направленного регулирования ФТС мясных фарше- вых систем кроме поваренной соли используют пищевые фос­фаты — смеси различных солей фосфорной кислоты в количест­ве 0,3—0,4% к массе фарша. Фосфаты действуют как синергисты поваренной соли, вызывая изменение величины рН среды, повы­шая ионную силу растворов и связывая ионы кальция в системе актомиозинового комплекса, обеспечивают интенсивное набуха­ние мышечных белков, увеличивают уровень водосвязывающей, влагоудерживающей и эмульгирующей способностей.

Особенно эффективно использование фосфатов при перера­ботке размороженного и тощего мяса, сырья с нарушениями нор­мального хода автолиза. В последние годы в связи с увеличением объемов мясного сырья с нарушениями нормального хода автоли­за возникла необходимость расширения диапазона рН фосфатных препаратов, используемых в отечественной промышленности, с 6,9 до 9,0.

Экспериментально установлено, что вареные колбасы имеют в среднем приемлемое качество и удовлетворительную органолеп- тическую оценку при устойчивости фаршевой эмульсии не ниже 85 %, влагоудерживающей способности — приблизительно 85 % общего содержания влаги в фарше, или около 90—92 % связанной влаги в сыром фарше, и жироудерживающей способности — на уровне 95 % содержания жира в фарше.

2.4. СТРУКТУРНО-МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА

Структурно-механические (реологические) свойства характе­ризуют поведение мяса и мясопродуктов в условиях напряженно­го состояния, основными показателями которого при приложе­нии силы являются напряжение, величина и скорость деформа­ции. В зависимости от характера приложения усилий свойства де­лятся на сдвиговые (касательные напряжения), компрессионные

202

(нормальные напряжения растяжения —• сжатия) и поверх­ностные на границе раздела с другим ма1ерпалом (нормальные и касательные).

В реальных условиях имеет место сочеыние всс\ свойств, в то же время в зависимости от направленности процесса превалирует одно из них.

Сдвиговые реологические свойства: предельное напряжение сдвига Oq (Па), вязкость эффективная ц^ (Па - с) и пластичес­кая ii (Па • с), период релаксации т (с) — наиболее полно отра­жают внутреннюю сущность объекта, поэтому их принято счи­тать основными. С их помощью рассчитывают течение продук­тов в трубах, рабочих органах машин и аппаратов, определяют необходимые усилия для перемещения продукта, оценивают ка­чество продукта, обосновывают оптимальные технологические условия процесса.

К основным компрессионным (объемным) свойствам отно­сятся модуль упругости Е (Па), равновесный модуль E_R (Па), период релаксации деформации при постоянном напряжении т_а (с), относительная деформация Эти параметры необходимы для расчета процессов шприцевания, формования, дозирования и течения по трубопроводам пластично-вязких продуктов. Обьемные свойства можно также использовать для оценки ка­чества пластично-вязких (фарши) и упругоэластичных (колбас­ные изделия) продуктов.

Особое место среди структурно-механических характеристик занимают поверхностные свойства (адгезия, коэффициент внеш­него трения и др.). Они характеризуют усилие при взаимодей­ствии между поверхностями контакта при нормальном отрыве или сдвиге. Для пищевых материалов различают три основных вида отрыва: адгезионный, когезионный и адгезионно-когезионный, или так называемый смешанный отрыв.

Поверхностные характеристики необходимы для выбора и разработки новых видов контактирующих материалов с продук­том для оборудования, тары, трубопроводов и т.д., поверхности которых должны обладать малой адгезией и минимальным со­противлением при движении продукта. Кроме того, величины поверхностных свойств частично могут характеризовать консис­тенцию продукта.

Структурно-механические свойства отражают внутреннее строение (структуру) и состав вещества. Наиболее полно они ха­рактеризуют структуру, которая может быть коагуляционной и конденсационно-кристаллизациопной. Для мясопродуктов наибо­лее распространен коагуляционный тип структуры, которая явля­ется следствием взаимодействия между частицами вещества на ос­нове сил Ван-дер-Ваальса через дисперсионную среду. Структу­рам такого типа присуща тиксотропия, т. е. способность восста­навливать свои свойства после снятия напряжения или даже после

203

разрушения. Очевидно, что структурно-механические свойства коагуляиионных систем значительно зависят от содержания во­ды, размеров частиц и прослоек, их физико-химических свойств. Для технологии особенно важна зависимость структурно-меха­нических свойств от изменения размеров частиц, например при измельчении мяса в процессе приготовления колбасного фар­ша, и других факторов. С помощью приборов и оценки струк­турно-механических свойств мясных фаршей можно контроли­ровать любую технологическую стадию и управлять качеством продукции.

Лабораторная работа № 1

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЦВЕТНОСТИ МЯСА И МЯСНЫХ ПРОДУКТОВ

Цель работы. Приобрести практический навык определения цветности мяса и мясных продуктов.

Задачи. Освоить методику определения цветности на монохро- маторе путем снятия спектральных характеристик и расчета опти­ческой плотности по коэффициенту отражения.

Объекты исследования. Образцы мышечной ткани различных анатомических участков разных видов животных и птицы не­одинаковых сроков хранения, мясные продукты кулинарной го­товности.

Материалы, реактивы и оборудование. Миллиметровая бумага; монохроматор УМ-2 (или спектрофотометр); ртутно-кварцевая лампа СВДШ-250.

Методические указания. Для исследования цветности мяса и мясных продуктов в отраженном свете используют монохроматор УМ-2 с лампой накаливания напряжением 12 В, мощностью 40 Вт и ахроматическим конденсором с фокусным расстоянием 90 мм. Напряжение стабилизируют феррорезонансным или электронным стабилизатором.

Монохроматор при снятии спектров отражения используют в комплекте со специальной приставкой, снабженной кольцевым селеновым фотоэлементом, эталоном сравнения и кюветами для измеряемых образцов диаметром 30 мм. Селеновый фото­элемент воспринимает отраженный свет от эталона или измеря­емого образца. Возникший поток измеряется зеркальным галь­ванометром.

Оптическая схема монохроматора приведена на рис. 2.5.

Свет, прошедший через входную щель, попадает на объектив коллиматора и параллельным пучком проходит через диспергиру­ющую призму. Под углом 90° к падающему пучку света размещают выходную трубу монохроматора. При повороте призменного сто-

204

8 7 6 5 4 3 2 1

11 L

Рис. 2.5. Оптическая схема монохроматора:

1 — источник света; 2— защитное стекло кожуха лампы; 3— кон­денсор; -/—защитное стекло входной щели; 5—призма сравне­ния; 6 — щель; 7—объектив коллиматора; 8 — диспергирующая призма; 9 — объектив зрительной трубы; 10 — съемная выходная шель; 11 — защитное стекло выходной щели

лика на различные углы относительно падающего пучка света в выходной щели получают свет различной длины волны, проходя­щий через призму при минимуме отклонения.

Патрубок со щелью можно заменить патрубком зрительной трубы со сменными окулярами. Первый патрубок применяют для выполнения измерений, второй — для градуировки прибора.

Фокусное расстояние объектива для каждой длины волны из­меняется при помощи маховичка. Зависимость фокусировки от длины волны приведена в аттестате прибора.

Сменные фильтры в револьверной оправе предназначены для того, чтобы освещение указателя при работе в каждой области спектра производилось светом той же длины волны.

В качестве источника света при исследовании используют лам­пу накаливания; при градуировке применяют неоновую и ртутную лампы, прилагаемые к монохроматору.

Для измерений в отраженном свете к монохроматору необ­ходимо присоединить специальное приспособление. Это может быть фотометрическая сфера или приставка с кольцевым селено­вым фотоэлементом, которая более проста в изготовлении.

В качестве эталона для построения градуировочного графика и проведения анализа используют молочное стекло с известным коэффициентом отражения, откалиброванное по оксиду магния, или свежеприготовленный оксид магния.

Построение градуировочного графика. После крепления и уста­новки на рельсы к монохроматору подсоединяют плато. Через трансформатор, находящийся на плато, подают питание лампоч­кам для освещения шкалы и указателя в патрубке зрительной тру­бы. На рельс перед входной щелью монохроматора устанавливают

205

iicoi юную лампу мощностью 40 Вт и перед нею для проектирова­ния источника света на щель мо- нохроматора — ахроматический конденсор с фокусным расстоя­нием 00 мм.

("троят гралуировочный гра­фик (рис. 2.6) на миллиметро­вой бумаге размером примерно 40x40 см. Графиком или табли­цей. составленной по этому гра­фику, пользуются при измере­нии исследуемых образцов.

Для построения градуировочного графика источник света ре­комендуется установить на расстоянии 410 мм от плоскости щели, а первую плоскость конденсора — на расстоянии 256 мм. Неоно­вую лампу включают в сеть переменного тока 127 В (в случае не­обходимости через трансформатор).

Ставят диафрагму в боковое продольное отверстие коллима­тора, ограничивая высоту щели 2 мм. Наблюдают за тем, чтобы свет дампы хорошо заполнил входную щель, ширина которой должна быть 0,01—0,02 мм. Коллиматорную трубу монохромато- ра приводят в положение, указанное в аттестате прибора при длине волны 585,2 нм.

Для проведения градуировки в выходную трубу монохроматора вставляют патрубок зрительной трубы с одним из сменных окуля­ров. Указатель освещают через оранжевый светофильтр. В этой области спектра наблюдают линию неона (585,2 нм). Вращая бара­бан измерительного механизма и наблюдая в окуляр спектроскопа, приводят спектральную линию неона (585,2 нм) в центральное по­ложение, совместив ее с указателем в окуляре.

Если отсчет совпадает с данными, приведенными в аттестате монохроматора, то гралуировочный график можно построить по аттестату. При расхождении результатов градуируют заново. Для этого после нескольких отсчетов неоновую лампу выключа­ют и снимают, а на ее место ставят ртутно-кварцевую лампу СВДШ-250, подключают ее к плато и зажигают. Обращаться с включенной лампой нужно осторожно, так как давление в ней достигает 2,9 • 10⁶ Па. Ширина входной щели должна быть при­близительно 0,01—0,02 мм, высота 2 мм. Центрируют источник света на рельсе без конденсора, затем устанавливают конденсор по центру так, чтобы объектив коллиматора был равномерно за­полнен светом. За линиями ртути наблюдают через окуляр спектроскопа. Вращая барабан, приводят нужную спектральную линию в центральное положение, совмещая ее с указателем в окуляре. Для освещения указателя применяют соответствую­щий светофильтр. При подводе линии пользуются данными ат-

206

о
3:
О
о
о
о	ГО
е	о
о	о.
Q.	м
о
СО
о
^
о

2200

1800

1400 -

1000

600

200 400

450 500 550 /., нм

Рис. 2.6. Гралуировочный график к монохроматору

тестатн и дополнительно ири необходимости справочной ли­тературой. выбирая только сильные линии.

Подготовка проб. При определении цвета на монохроматоре УМ-2 мышечную ткань разрезают на ломтики толщиной 4—5 мм перпендикулярно направлению мышечного волокна. Из нарезан­ных ломтиков остро отточенным пробником вырезают образцы. Диаметр пробника должен быть равен диаметру кюветы (30 мм). Вырезанные образцы помещают в чашки Петри, закрывают и вы­держивают в темноте не менее 10 мин. Небольшая выдержка об­разцов на воздухе необходима для превращения миоглобина в ок- симиоглобин, а гемоглобина — в оксигемоглобин. В пределах от 10 мин до 4 ч пробы пригодны для измерения.

Для определения интенсивности окраски из каждой пробы мяса делают 4—5 срезов. В последующем среднеарифметическое измерение 4—5 срезов от каждый пробы является окончательным результатом определения. Для выполнения измерения образцы осторожно, не касаясь поверхности, переносят в кюветы, которые закрепляют в приставке.

При работе на спектрофотометре образцы готовят аналогич­но, используя пробник диаметром 48—50 мм (диаметр кювет 48 мм). Образцы помещают в металлические кюветы для изме­рения отражения.

Порядок проведения анализа. Для снятия спектральных кривых, характеризующих цветность исследуемого образца, измерения проводят в широкой области спектра через 2—3 нм в участках, где наблюдаются характерные изменения спектральной кривой, и че­рез 5—10 нм в менее характерных участках. Для определения ин­тенсивности окраски измерение проводят при одной, двух или трех длинах волн.

Ширину входной и выходной щелей можно изменять для раз­ных длин волн, подбирая наиболее пригодные. Однако опреде­ленные затруднения в работе связаны с тем, что измерения на мо­нохроматоре проводят в темном помещении. Постоянные щели значительно упрощают работу: приемлемая ширина выходной щели 0,1 мм и входной 0,2 мм при работе с приставкой с кольце­вым селеновым фотоэлементом высотой 12 мм.

За 10 мин до начала определений включают источник света (лампу накаливания), лампочку осветителя гальванометра и осве­тительные лампочки на корпусе монохроматора. Перед выходной щелью устанавливают кювету с эталоном, снимают отсчет по шка­ле гальванометра. Затем на место кюветы с эталоном ставят кюве­ту с испытуемым образцом и снова делают отсчет. После опреде­ления при одной длине волны микрометрическим винтом повора­чивают барабан, устанавливают нужную длину волны и снова оп­ределяют отражение света эталоном и образцом.

При работе с шаровой приставкой и фотоэлектронным ум­ножителем удобнее всего использовать ширину входной щели

207

400 450 500 550 600 650 700 к, нм

400 450 500 550 600 650 700 К нм

Рис. 2.7. Кривые отражения среза мы­шечной ткани, снятые на спектрофото­метре СФ-10:

1 — в процентах отражения; 2 — в единицах оп­тической плотности

Рис. 2.8. Кривые отражения некоторых мясных продуктов, снятые на спектро­фотометре СФ-10:

1,2— копченая и вареная колбасы; 3 — яич­ный порошок; 4— сыр Российский

0,1 мм, а выходной такую же или меньше. Последнюю подбирают после включения блока питания с гальванометром и установки эталона против отверстия шара.

В зависимости от отклонения светового указателя гальвано­метра ширину щели увеличивают, начиная примерно с 0,02 мм, до тех пор, пока указатель гальванометра не остановится на делении шкалы примерно 60—68. При вычислении коэф­фициента отражения предварительно из показаний, получен­ных для образца и эталона, вычитают показание, полученное для черного тела.

На основании характера спектральной кривой того или ино­го продукта выбирают 2—3 длины волны, при которых в даль­нейшем измеряют интенсивность окраски (например, интен­сивность окраски говяжьего мяса определяют при длинах волн 545, 582 и 650 нм).

Коэффициент отражения р^ вычисляют путем деления числа, полученного при измерении образца, на число, полученное при измерении эталона для одной и той же длины волны и одних и тех же условий измерения. Коэффициент отражения получают по от­ношению к эталону. Зная отражение эталона, вводят поправку. Например, если коэффициент отражения эталона равен 0,85, то поправочный множитель будет 1,176.

Коэффициенты отражения, выраженные в процентах, перево­дят в оптическую плотность по формуле

£ = lg

100

(2.14)

208

Результаты оптической плотности выражают при длине волны 545 нм (0_Ч5) и 582 нм (Z)-_s2), а также в виде отношений

А45 AS2

и

А>50 Ai5Q

(2.15)

Результаты оформляют в виде кривых отражения (или измене­ний оптической плотности), примеры которых показаны на рис. 2.7 и 2.8. Затем делают вычисления и по результатам состав­ляют заключение по работе, сопоставляя данные с визуальной оценкой продуктов.

Лабораторная работа № 2

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЦВЕТНОСТИ ТВЕРДЫХ ЖИВОТНЫХ ЖИРОВ

Цель работы. Приобрести практический навык определе­ния цветности животных жиров в отраженном свете на фо­тометре ФТ-2.

Задачи. Измерить отражательную способность образцов твер­дых животных жиров.

Объекты исследования. Твердые животные жиры разных видов.

Материалы, реактивы и оборудование. Спектрофотометр ФТ-2 или других аналогичных конструкций; лопатки из плексигласа.

Методические указания. Метод основан на фотометрическом измерении отражательной способности образцов жира. Перед на­чалом работы фотометр включают в сеть для прогрева (примерно на 10 мин), после чего проверяют коэффициент яркости градуиро- вочной пластины, являющейся промежуточным эталоном (если коэффициент яркости пластины был установлен не более чем за 3 дня до опыта, то пользуются имеющимися данными; если пере­рыв больше, то вновь делают проверку). Затем заполняют кювету исследуемым жиром и проводят определение.

В этом методе белизна образцов условно характеризуется вели­чиной монохроматического коэффициента яркости в зеленой час­ти спектра, т. е. в области высокой видимости (измерение со све­тофильтром с длиной волны 510 нм). Второе число показывает от­ношение отражения в двух участках спектра и как бы характеризу­ет желтизну образца. Чем меньше отношение и выше показание при 510 нм, тем белее образец.

Пример. У образца 1 отражение света при светофильтре Чф ⁼ 410 ^нм равно 47,1 %, при = 510 нм — 57,4 %, отноше­ние отражений 1,22; у образца 2 — соответственно 72,2%; 73,5 % и 1,02. Следовательно, образец 2 обладает большей бе­лизной, чем образец 1.

209

Подготовка проб. При определении цветности твердых животных жиров в от­раженном свете на фотометре ФТ-2 обра­зец жира должен иметь температуру около 20 "С. Его помещают в кювету (глубина кюветы 6 мм, диаметр 30 мм) из плекси­гласа (рис. 2.9) и лопаточкой из тою же материала выравнивают поверхность. Ес­ли за 1—3 приема поверхность становится ровной, жир удаляют из кюветы и заменя­ют новой порцией того же образца. Мно­гократное выравнивание поверхности в некоторых случаях может повлиять на до­стоверность результатов.

Если исследуют легкоплавкий жир, который при указанной температуре име­ет жидкую консистенцию, можно с некоторой степенью по­грешности наполнить кювету жиром непосредственно после ох­лаждения в холодильнике. Все операции необходимо выпол­нять очень быстро.

Порядок проведения анализа. При измерении цветности свино­го жира подготовленную кювету с исследуемым образцом поме­щают в кассету для отражающих образцов. Ручку «светофильтра» ставят против цифры, соответствующей светофильтру с эффек­тивной длиной волны 410 нм, и проводят определение так, как это указано для отражающих образцов. После записи отсчета ручку переводят на цифру, соответствующую светофильтру с эффектив­ной длиной волны 510 нм, и аналогично снимают показания, ус­танавливая прибор на нуль по показаниям градуировочной плас­тины для светофильтра с длиной волны 510 нм, снова снимают и записывают данные шкал трех правых ручек прибора.

Результаты, характеризующие цветность свиного жира, запи­сывают в виде двух чисел, одно из которых является результатом измерения отражательной способности образца со светофильтром с эффективной длиной волны 510 нм, другое представляет собой отношение отражательной способности образца, измеренной со све­тофильтром 1_Эф = 510нм, к отражательной способности образца, определенной со светофильтром = 410 нм.

Поскольку в процессе хранения в холодильнике говяжий жир иногда приобретает зеленоватую окраску, дополнительно опреде­ляют интенсивность окраски как естественного, так и позеленев­шего жира.

При определении интенсивности окраски говяжьего жира из­мерение проводят со светофильтром с эффективной длиной вол­ны 460 или 475 нм.

Кювету из плексигласа с образцом жира помещают в кассету для отражающих образцов. Ручку «светофильтра» ставят против

210

Рис. 2.9. Кювета (/) и вкладыш (2) для измере­ния цветности жира

цифры, соответствующей светофильтру с эффективной длиной волны 460 нм, или против ручки, соответствующей светофильтру ?1_эф = 475 нм, и измеряют, как указано выше. Полученный на шка­лах трех правых ручек отсчет характеризует интенсивность окрас­ки образца.

Различные образцы говяжьего жира характеризуются примерно следующими величинами отражения (%): интенсивно-желтый — 38, желтый — 47, светло-желтый — 54.

Для определения наличия в образце зеленоватого оттенка из­мерения проводят с двумя светофильтрами: с А._Э(1) = 460 нм и >._Эф = 440 нм или ?1_Эф = 475 нм и ^ = 440 нм. Метод определения такой же, как для свиного жира.

Полученные результаты выражают отношением показаний, полученных со светофильтрами 460/440 или со светофильтрами 475/440. В первом случае образцы жира с зеленоватым оттенком характеризуются отношением > 1, а желтые <1, во втором слу­чае — зеленоватые образцы > 1,10, желтые < 1,10.

В табл. 2.4 приведены возможные показания при определении зеленоватого оттенка в ряде образцов говяжьего жира.

Таблица 2.4

Пример определения цветности говяжьего жира

Образец жира	Р«/Р44„	Р^/Р-м,
Желтый	0,98	1,07
Желтый со слабым зеленоватым оттенком	1,01	1,11
Зеленый	1,05	1,15

После снятия спектральных кривых и расчетов делают выводы и формулируют заключение, сопоставляя данные с результатами визуальной оценки анализируемых жиров.

Лабораторная работа № 3

ОПРЕДЕЛЕНИЕ АКУСТИЧЕСКИХ СВОЙСТВ МЯСА И МЯСНЫХ ПРОДУКТОВ

Цель работы. Приобрести практический навык определения акустических свойств мяса и мясных продуктов.

Задачи. Подготовить пробы и определить скорость распростра­нения и коэффициент поглощения ультразвука для мяса, мясных продуктов, вторичных продуктов убоя.

Объекты исследования. Образцы мышечной ткани различных анатомических участков разных видов убойных животных и пти­цы, вторичных продуктов убоя и мясопродуктов.

211

Материалы, реактивы и оборудование. Установка лля определе­ния акустических характеристик; нож.

Методические указания. Ультразвуковые и звуковые колебания представляют собой механические колебания упругой среды, рас­пространяющиеся с определенной скоростью и обладающие извест­ной энергией. Ультразвуками называются звуковые волны с часто­тами от 2 • 10⁴ до 10¹³ Гц. Ультразвуки генерируются механически­ми и электромеханическими излучателями. Длина волны является важной характеристикой ультразвука и определяется расстоянием между двумя следующими друг за другом сгущениями или разреже­ниями при распространении акустических волн в среде.

Звуковые и ультразвуковые колебания нетождественны, так как с повышением частоты изменяются свойства упругих колебаний и соответственно их воздействие на вещество. Характерными свой­ствами ультразвуковых волн являются отражение, фокусирование и способность образовывать лучи. Ультразвуковые колебания об­ладают большой механической энергией, которая и определяет эффект их применения в промышленности.

Ультразвук применяется для интенсификации ряда технологи­ческих процессов в пищевой, в том числе мясной, промышленно­сти: для эмульгирования, экстракции, диффузии и др.

Ультразвук перспективно применять для контрольно-измери­тельных целей. Изучение ультразвуковых свойств животных тка­ней также открывает перспективы применения ультразвука для комплексного (неразрушающего) контроля качества мяса и мяс­ных продуктов на основе экспрессного получения информации об их химическом составе, структуре, механических и термодинами­ческих свойствах. Применяемое излучение безвредно для про­дуктов, оборудование надежно, выполнено в портативном виде и доступно по цене.

К основным физическим величинам, измеряемым опытными образцами приборов, относятся скорость распространения и ко­эффициент поглощения ультразвука. Поглощение звука — явле­ние необратимого перехода энергии звуковой волны в другие виды энергии, в частности тепло. Коэффициент поглощения зву­ка а определяется как обратная величина того расстояния, на ко­тором амплитуда звуковой волны падает в е раз.

Зависимость скорости распространения ультразвука в мясных продуктах от температуры, структуры, физиологического состоя­ния и состава мышечной ткани открывает разнообразные возмож­ности для исследования ряда показателей: массовой доли влаги и ее фазового состава, липидов, соотношения белок : жир и т. д.

Изучение эффекта ослабления ультразвука в животных тканях и сравнительная оценка коэффициента ослабления ультразвука, коррелирующего с его частотой, позволяют судить о диаметре мы­шечных волокон и других структурных характеристиках мяса и мясных продуктов.

212

Рис. 2.10. Принципиальная схема устройства для определе­ния акустических характеристик продуктов:

/— генератор опорного сигнала; 2— [оператор сигнала низкой частоты; 3 — частотомер; 4 и <5 — соответственно излучаюшпи и приемный электроакустические преобразователи; измеритель­ная камера; 7— измеритель разности фаз (фазовый детектор)

Скорость распространения и коэффициент поглощения ультразвука в мясе и мясопродуктах измеряют с помощью устройства, принципиальная схема которого представлена на рис. 2.10.

Физическая сущность метода определения акустических свойств состоит в расчете скорости распространения ультра­звука по сдвигу фаз между опорным сигналом и сигналом с приемного электроакустического преобразователя (рис. 2.11). С практической точки зрения удобно фиксировать не сдвиг фаз, а частоту, которая с большой точностью может быть опре­делена частотомером. Подбором соответствующей частоты до­биваются того, чтобы по длине измерительной ячейки / уклады­валась одна волна (рис. 2.12), т.е. смещение фазы в точке В было бы равно нулю.

Рис. 2.11. Сдвиг фаз между опорным сигна- Рис. 2.12. Волновой процесс в изме- лом и сигналом с приемного электроакусти- рительной ячейке:

ческого преооразователя: ^ _ _СТСПСнь деформации; .v — координата; q —степень деформации; jc , .y'— координаты /-длина ячейки; л —длина волны

213

Длина волны X связана со скоростью ультразвука v и его часто­той v известным соотношением

-■ (2.16)

Если длина измерительной ячейки прибора 1-Х, то скорость ультразвука легко рассчитать, экспериментально определив его частоту и длину измерительной ячейки прибора, по формуле

v = v/. (2.17)

Для практического определения коэффициента поглощения ультразвука в мясе и мясных продуктах используют зависимость длины волны ультразвука от коэффициента его поглощения в жи­вотных тканях, согласно которой коэффициент поглощения а связан с величиной девиации частоты 5/ соотношением

8/п (хХ „

где л —длина волны; В — постоянная, которая характеризует потери энергии, не обусловленные поглощением ультразвука в исследуемом продукте.

Подготовка проб. Вырезают образцы мышечной ткани (вдоль и поперек волокон), субпродуктов, вторичных продуктов убоя в со­ответствии с размерами измерительной ячейки эксперименталь­ной установки.

Порядок проведения анализа. Подготовленный образец поме­щают в измерительную ячейку прибора. Меняя частоту звуко­вых волн, определяют акустические характеристики исследуе­мых образцов мяса и мясопродуктов: рассчитывают скорость ультразвука v по формуле (2.17) и коэффициент поглощения а по формуле (2.18).

Постоянную величину В определяют путем калибровки прибо­ра по средам с известной скоростью ультразвука.

Результаты измерения и расчетов представляют в виде таб­лицы:

Наименование, крат­кая характеристика образца	Частота ультразвука, Гц (кГц)	Скорость ультразвука, м/с	Коэффициент погло­щения ультразвука, М-1

214

L

Лабораторная работа № 4

ИССЛЕДОВАНИЕ ТЕПЛОФИЗИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК МЯСА И МЯСНЫХ ПРОДУКТОВ

Цель работы. Освоить методы и практически определить не­которые теплофпзические свойства (теплопроводность, теплоем­кость, температуропроводность) мяса и мясных продуктов.

Объекты исследования. Образцы мяса разных видов и сортов, вторичных продуктов убоя и мясных продуктов.

Материалы, реактивы и оборудование. Лабораторная установка для определения геплофизических показателей: нож.

Методические указания. Рассмотрим систему тел, состоящую из полуограниченного цилиндра В (теплоприемника) и плоскопа­раллельных пластин M_v А и М₁ (рис. 2.13). Начальная температура системы равна /₀, температура'нагревагеля /_и постоянна. Один из спаев дифференциальной термопары помещен в теплоприемник, другой — в нагреватель. При этом начальное показание /V₀ гальва­нометра (7, включенного в цепь термопары, соответствует разно­сти температур t_u --- t_Q.

При соприкосновении нагревателя со свободной поверхнос­тью системы температура в точке О системы начинает увеличи­ваться и показания гальванометра будут уменьшаться с течением времени т так, как это изображено на рис. 2.14. Изменение пока­заний N гальванометра G со временем т связано с изменением от­носительной температуры 0 в точке О системы соотношениями

1

'н - *

t

= 1-е:

АI t_H

0 ⁼ 'Лг

где г— температура н точке О системы; t —температура нагревателя.

(2.19)

(2.20)

м2
	А
М1

Нагреватель

R

Рис. 2.13. Схема измерительного стенда Для определения теплофизических ха­рактеристик

Рис. 2.14. График изменения разности температур нагревателя и теплоприемни­ка в точке О

215

Если на рис. 2.13 /;, = /i₁ = 0. т. е. система состоит только из од­ной исследуемой пластины А и теплоприемника Z?, то метод носит название метод двух временных точек.

Наиболее простое выражение для уравнения

0=/т. (2.21)

описывающего процесс изменения относительной температуры В в точке О системы, будет подучено в том случае, если точка О по­мещена на границе сред А и В. В этом случае уравнение (2.21) при­мет следующий вид:

0 ⁼ t/t_n = (1 + oc)|erfc (у) - ocerfc (3у) + ...\ = F (а, у). (2.22) В уравнении (2.22)

е - 1

а =

£ + 1

(2.23)

Wa' ⁽¹²⁴⁾

b =

(2.25)

h

>^;~77^=; (2.26) 2Jax ^v

erfc (у) = 1 — erf (у), (2.27)

где а. — коэффициент температуропроводности исследуемого образца; г — безразмерный параметр, который определяют при помощи рабочих таб­лиц; л — коэффициент теплопроводности исследуемого образца; т —время: 2 У _ 2

erf (у) = -j- je ^} dy — интеграл Гаусса; ~к_ь — коэффициент теплопроводности л/л О

теплоприемника; а_ь — коэффициент температуропроводности теплоприемни­ка; // — толщина слоя исследуемого образца; // — тепловая активность или теп- лоусвояемость,

b = x/4^. = jc\ = cja. (2.28)

Как видно из рис. 2.13, один из спаев дифференциальной термопары размещен внутри системы, а другой — в нагревателе постоянной температуры /_н. При этом показание 7V₀ гальваномет­ра G, включенного в цепь термопары, соответствует разности тем­

216

ператур t_u - t_{]. При соприкосновении с нагревателем температура системы увеличивается, и показания гальванометра Gуменьшают­ся. Измерение теплофизических характеристик сводится к фикси­рованию двух промежутков времени: Ат₁ = т^, — т, и Дт₂ = т. — т,. соответствующих двум заданным изменениям показаний "галь­ванометра: A;Vj = /У, - N₂ и AN₂ = /V, - А'\ (см. рис. 2.14).

Полученные значения Ах_{ и" Дт₂ позволяют найти все тепло- физические характеристики исследуемого материала.

Лабораторная установка (рис.2.15) состоит из трех основ­ных узлов: теплоприемника с исследуемым объектом, нагрева­теля и измерительной схемы, включающей термопару, гальва­нометр и реостат.

Теплоприемниками могут служить цилиндры из оргстекла, эбонита, резины, цемента, мрамора и т.д. Боковая поверхность теплоприемника должна иметь хорошую тепловую изоляцию.

Нагреватель должен обеспечивать постоянство температуры соприкасающейся с ним поверхности системы тел на протяжении всего эксперимента. Возможно применение различных типов на­гревателей: закрытого водяного, открытого водяного, электричес­кого и радиационного.

Закрытый водяной нагреватель представляет собой цилиндр, дно которого выполнено из меди толщиной 2—3 мм (рис. 2.16). Диаметр дна нагревателя должен быть несколько больше диаметра

5

4

6

[О

/

3

Рис. 2.15. Схема экспериментальной установки:

7, 3—соответственно водяной и воздушный термостаты; 2 — теплоприемник; 4— исследуемый образец; 5— нагрева­тель; 6— дифференциальная термопара; 7—гальванометр;

8 — реостат

217

теплоприемника. Постоянство температуры в нем поддержи­вается струей воды, подаваемой из термостата. Температура во­ды в термостате устанавлива­ется на 10 —15 ⁰С выше темпе­ратуры окружающей среды с помощью контактного термо­метра и поддерживается с точ­ностью ± 0,05 °С. Найденные значения теплофизических ха­рактеристик в таком узком температурном интервале мож­но считать независящими от температуры.

Вода из термостата по трубе 7 поступает внутрь цилиндра и отдает свое тепло медному дну б нагревателя, затем выдавлива­ется через отверстия 5 в перегородке 4 и возвращается по трубе 3 обратно в термостат. Спай термопары расположен в закрытом патрубке /. Прижимное устройство 2 обеспечивает тепловой кон­такт между соприкасающимися плоскостями системы.

Электрическая измерительная схема состоит из дифференци­альной термопары, гальванометра и реостата, включенного после­довательно с гальванометром и служащего для установления на­чального деления N_Q прибора. Один спай дифференциальной тер­мопары расположен в точке О системы, другой — в нагревателе постоянной температуры.

Подготовка проб. Для определения теплофизических характе­ристик используют образцы из мяса разных видов и сортов, вторичных продуктов убоя, мясных продуктов. Для подготовки проб вырезают образцы, форма и размер которых соответствуют размерам поверхности контакта теплоприемника в лаборатор­ной установке.

Порядок проведения анализа. В кювету теплоприемника лабора­торной установки помещают исследуемый образец мяса (мясопро­дукта). Выводят нагреватель на рабочий режим. С помощью се­кундомера фиксируют два промежутка времени:

^Ati=^t2~^tI (2.29)

и

Дт₂ = т₃ — Tj, (2.29а)

соответствующие двум заданным изменениям показаний галь-

+ 4

Рис. 2.16. Закрытый водяной нагреватель

218

нанометра:

и

Л Y - А', - Лл

AN,= N, - /V,.

(2.30)

(2.31)

Пользуясь полученными значениями Дт, и Дт₇, рассчитывают теплофизические характеристики исследуемого образца. Коэффициент температуропроводности

а

И²

4рДТ|

Коэффициент теплопроводности

bzh

(2.32)

L

= b£yfa =

bh Г

2_л/^Дг|

Объемная теплопроводность

л

(2.33)

С

X _ 2b£y[pAi_{

a h

Теплоусвояемость, или тепловая активность,

X

(2.34)

= Ьг,

(2.35)

где b — постоянная теплоприемника. характеризующая его тепловую активность; р и е — безразмерные параметры, которые берут из рабочих таблиц, выражающих зависимость р и г от найденных в опыте значений Дт, и Дт₂.

Рабочие таблицы составляются для фиксированных значений вд, /V₃ /Aq и имеют вид

/> = /1

е = /₂

'Дт^

Дт.

Дт₂ Дт,

= /₂W-

(2.36)

(2.37)

Измеряя промежутки времени Дт, и Дт₂ в соответствии с рабо­чей таблицей, т. е. в соответствии с фиксированными выбранны-

219

ми значениями N_{/N₀, /V-,//V₀ и находят значения парамет­

ров р и е, входящих в расчетные формулы.

Рекомендации по определению тепловой активности b тепло­приемника и рабочие таблицы для определения безразмерных па­раметров р и 8 приведены ниже.

Определение тепловой активности теплоприемника. Формула для вычисления коэффициента температуропроводности не содержит постоянных, характеризующих прибор. Таким образом, метод оп­ределения коэффициента температуропроводности относится к абсолютным методам. В формулу, по которой вычисляется коэф­фициент теплопроводности, входит величина Ь, характеризующая тепловую активность теплоприемника. Для экспериментального определения постоянной величины b необходимо иметь эталон­ную пластинку, для которой известны либо значение ее коэффи­циента теплопроводности X_Q, либо значение ее объемной теплоем­кости С₀ = (cp)_Q, либо значение ее тепловой активности

bo =

X

(2.38)

Поместив в прибор эталонную пластинку А толщиной h и про­водя измерения величин ДТ[ и Дт₂ в соответствии с рабочей табли­цей, пример которой приведен ниже, вычисляют искомое значе­ние постоянной по одной из следующих формул:

2X_0y/pAi

zh

(2.39)

₌ (cp)ph .

2г_У1рАх₁

ъ = V^е-

(2.40)

(2.41)

Таблица 2.5

Зависимости к е =/₂(Л); р = f^K) для ЛГ/ЛГ₀ = 0,90; 7V₂/7V₀ = 0,75; N₃/N₀ = 0,50

К	е	Р	К	е	Р	К	Е	Р
3,46	3,00	2,22	3,53	2,66	2,13	3,60	2,37	2,05
3,47	2,95	2,21	3,54	2,61	2,12	3,61	2,33	2,04
3,48	2,90	2,19	3,55	2,56	2,11	3,62	2,30	2,025
3,49	2,85	2,18	3,56	2,52	2,10	3,63	2,27	2,012
3,50	2,80	2,17	3,57	2,48	2,08	3,64	2,24	2,00
3,51	2,75	2,15	3,58	2,44	2,07	3,65	2,21	1,99
3,52	2,71	2,14	3,59	2,40	2,06	3,66	2,18	1,98

220

к	г	р
3,67	2.17	1.97
3.68	2.12	1.96
3.69	2.09	1.95
3,70	2.08	1,94
3.71	2.03	1.93
3.72	2.00	1,92
3,73	1,97	1,91
3,74	1,95	1,90
3.75	1,92	1,89
3,76	1,90	1,88
3,77	1,88	1,87
3,78	1,86	1,86
3,79	1,84	1,85
3,80	1,82	1,84
3,81	1,80	1,83
3,82	1,79	1,825
3,83	1,77	1,82
3,84	1,75	1,815
3,85	1,74	1,81
3,86	1,72	1,80
3,87	1,71	1,79
3,88	1,70	1,78
3,89	1,68	1,775
3,90	1,67	1,77
3,91	1,66	1,765
3,92	1,65	1,76
3,93	1,63	1,75
3,94	1,62	1,74
3,95	1,60	1,735
3,96	1,59	1,73
3,97	1,58	1,725
3,98	1,57	1,72
3,99	1.55	1,71
4,00	1,54	1,70
4,01	1,53	1,69
4,02	1.52	1,68
4,03	1,50	1,675
4,04	1,49	1,67
4,05	1,48	1,66
4,06	1,47	1,65
4,07	1,45	1,64
4,08	1,44	1,635
4,09	1,43	1,63
4,10	1,42	1,625
4,11	1,41	1,62

К	L. г..	Р
4.12	1,40	1,615
4.13	1.39	1.61
4.14	1,38	1,60
4.15	1.37	1.59
4,16	1,36	1,59
4.17	1,35	1,58
4,18	1,34	1.575
4,19	1,33	1,57
4,20	1,32	1,56
4,22	1,30	1,55
4.24	1,29	1,54
4,26	1,27	1,53
4,28	1,26	1,52
4,30	1,25	1,51
4,32	1,23	1,49
4,34	1,2	1,48
4,36	1,20	1,47
4,38	1,19	1,46
4,40	1,18	1,45
4,42	1,17	1,44
4,44	1,16	1,43
4,46	1,15	1,42
4,48	1,14	1,42
4,50	1,13	1,41
4,52	1,12	1,40
4,54	1,10	1,39
4,56	1,09	1,38
4,58	1,08	1,37
4,60	1,07	1,36
4,62	1,06	1,35
4,64	1,05	1,34
4,68	1,03	1,32
4,70	1,02	1,31
4,72	1,00	1,30
4,74	1,00	1,29
4,76	0,99	1,28
4,78	0,98	1,27
4,80	0,97	1,26
4,82	0,962	1,25
4,84	0,954	1,245
4,86	0,946	1,24
4,88	0,938	1,23
4,90	0,93	1,22
4,92	0,923	1,22
4,94	0,916	\,2\

Продолжение

К	£	Р
4,96	0.909	1,20
4.98	0.902	1,195
5,00	0,895	1,185
5,02	0,888	1,18
5,04	0,881	1,17
5,06	0,874	1,16
5,08	0,867	1,16
5,10	0,860	1,15
5,12	0,854	1,14
5,14	0,84	1,135
5,16	0,842	1,13
5,18	0,836	1,12
5,20	0,83	1,115
5,22	0,824	1,01
5.24	0,818	1,10
5,26	0,812	1,09
5,28	0,806	1,09
5,30	0,800	1,08
5,32	0,792	1,07
5,34	0,784	1,06
5,36	0,776	1,05
5,38	0,766	1,039
5,40	0,760	1,032
5,42	0,756	1,027
5,44	0,752	1,021
5,46	0,748	1,015
5,50	0,740	1,005
5,52	0,736	1,00
5,54	0,732	0,995
5,56	0,728	0,99
5,58	0,724	0,98
5,60	0,720	0,97
5,62	0,715	0,97
5,64	0,710	0,96
5,66	0,705	0,96
5,68	0,700	0,95
5,70	0,695	0,942
5,72	0,691	0,94
5,74	0,687	0,93
5,76	0,683	0,93
5,78	0,679	0,92
5,80	0,675	0,91
5,82	0,671	0,91
5,84	0,667	0,90
5,86	0,663	0,89

221

z:	£	Р
5.88	0.659	0.89
5.90	0,655	0.88
5.92	0.651	0.88
5,94	0.647	0.87
5,96	0,643	0.86
5,98	0,639	0.86
6.00	0,635	0.85
6,05	0.625	084
6,10	0.615	0,82
6,15	0,608	0.81
6.20	0,600	0,80
6,25	0,590	0,78
6,30	0,580	0,77
6,35	0,570	0,75
6,40	0,560	0,74
6,45	0,550	0,72

К	! 1 .	Р
6.50	0.540	0.7!
6.55	0.530	0.69
6.60	0.520	0.67
6.65	0.510	0.66
6.75	0.490	0,63
6,80	0,485	0.62
6,85	0,477	0,60
6,90	0,470	0.59
6,95	0,460	0,57
7,00	0,450	0,55
7,05	0,440	0,54
7,10	0,430	0,52
7,15	0,425	0,51
7.20	0,420	0,50
7,25	0,410	0,48
7,30	0,400	0,46

Продолжение

т

К	Е |	Р
7.35	0.392	0.45
7.40	0.385	0.44
7.45	0.378	0.42
7.50	0.37	0.41
7.55	0,36	0.40
7.60	0.35	0.38
7.65	0,345	0.37
7.70	0,34	0.36
7,75	0,33	0.35
7,80	0,32	0,33
7.85	0,31	0.31
7,90	0,30	0,29
7.95	0,29	0,28
8,00	0,28	0.26

Отметим, что если в качестве эталонной пластинки взять тон­кий слой дистиллированной воды, объемную теплоемкость кото­рой с достаточной степенью точности можно принять равной 4,19 • 10⁶ Дж/(м³ • град), то определение коэффициента теплопро­водности также является абсолютным.

Для вычисления коэффициента теплопроводности можно пользоваться зависимостью

^Г"7Г^Л

'дт^

- МК).

(2.42)

Результаты экспериментов оформляют в виде таблицы:

Наименование и характеристика образца	Номер опыта				Т,.с	Х2> С	T.V С

Результаты расчетов оформляют также в виде таблицы реко­мендуемой формы:

Наименование и характеристика образца	Дх,. с	Дт„ с	К = Дх, /Дх,	£	Р	а ■ 10s. м-/с	к, Вт/(м • град)

222

Сопоставляют и анализируют полученные значения тепло­физических характеристик образцов мяса, субпродуктов I и II категорий и мясопродуктов; самостоятельно формулируют выводы по работе.

Лабораторная работа № 5

ОПРЕДЕЛЕНИЕ МИКРОСТРУКТУРНЫХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ МЯСА

Цель работы. Приобрести практический навык определения микроструктуры мяса на основе оптических методов.

Задачи. Подготовка ультратонких срезов мяса и прямое микро- скопирование входящих в него тканей.

Объекты исследования. Образцы мышечной ткани разных ви­дов убойных животных и птицы с фиксированным сроком хране­ния (рекомендуемые режимы хранения — температура 4 °С, отно­сительная влажность воздуха 80 %).

Материалы, реактивы и оборудование. Нейтральный раствор формалина; спирт-ректификат объемной долей 50, 70, 96 % и абсолютный (безводный) этанол, смесь этанол — эфир (1: 1); растворы целлоидина массовой долей 2, 6, 12 %, приготовленные на смеси спирта с эфиром; обезвоживающая жидкость; хлоро­форм; пихтовый бальзам; гематоксилин Эрлиха; водный (или спиртовой) раствор соляной кислоты массовой долей 1 %; раст­вор нашатырного спирта объемной долей 20—25 %; водный раствор эозина массовой долей 1 %; карбол-ксилол; смесь Ван- Гизона; судан III или IV; колбы или широкоторлые пробирки; банки с широкими горлами и притертыми пробками; деревян­ные кубики-колодки для наклеивания пропитанного целлоиди­ном материала; микротом; микроскоп; фильтровальная бумага; предметное стекло; яичный белок с глицерином; препаровальная игла; покровное стекло.

Приготовление реактивов. Нейтральный раствор фор­малина. Для нейтрализации формалин наливают в стеклянную банку с притертой крышкой, на дно банки насыпают порошко­образный мел или магнезию (100 г на 1 дм³ формалина). Содер­жимое сосуда несколько раз взбалтывают. Через сутки форма­лин приобретает нейтральную реакцию. На практике исходный нейтральный раствор формалина принимают за 100%-ный и из него непосредственно перед фиксацией готовят необходимые рабочие растворы массовой долей 10 и 20% в соответствии с описанием метода. В качестве растворителя при этом использу­ют водопроводную воду.

Растворы этанола (50 и 70об.%). Чтобы получить раствор этанола с необходимой объемной долей спирта, исходный

223

спирт-ректификат (96об.%) разбавляют дистиллированной водой до объема 100 см³. Необходимый для разведения объем исходного спирта определяют по формуле

_v ci' 100

(2.43)

где а — необходимая объемная доля спирта; b — исходная объемная доля спирта

Абсолютный спирт (безводный). Готовят из этанола объемной долей 96 % путем извлечения из него воды с помо­щью обезвоженного сульфата меди (выход абсолютного спирта со­ставляет 70 %). Для обезвоживания кристаллический сульфат меди прокаливают в фарфоровой чашке, постоянно помешивая, до приоб­ретения им белого цвета (можно пользоваться готовым безводным сульфатом меди). Прокаленный остывший сульфат меди засыпают в банку с широким горлом с раствором этанола (96 об.%) небольшими порциями (5 % к объему этанола), а затем подсыпают его в неболь­шом количестве ежедневно в течение 3—4сут до тех пор, пока суль­фат меди перестанет менять цвет (останется белым). Приготовлен­ный этанол хранят на осадке сульфата меди. Контроль проводят по признакам: порошок сульфата меди в абсолютном спирте не синеет, а при добавлении ксилола спирт остается прозрачным.

Растворы целлоидина массовой долей 4—6 и 8—12 %. Готовят из смеси абсолютного этанола и чистого (меди­цинского) эфира в соотношении 1:1. Используют отмытую от эмульсии кино- или рентгеновскую пленку на нитроцеллулоид- ной основе, которая почти не оставляет зольных остатков, после смывания с нее эмульсия прозрачна, имеет слегка желтоватый цвет и хорошо горит.

Для заливки материала в целлоидин в лаборатории необходимо иметь набор одинаковых банок с широкими горлами и притерты­ми пробками. Из них составляют рабочую батарею с растворами этанола объемными долями 50, 70, 96 и 100 %, со смесью спирта с эфиром, растворами целлоидина I (массовая доля 4—6 %) и II (массовая доля 8—12 %).

Деревянные кубики-колодки для наклеи­вания пропитанного целлоидином матери­ала. Готовят, как правило, из березы или бука. Колодки подвер­гают предварительной обработке с целью извлечения дубильных и красящих веществ для обеспечения длительного хранения блоков с наклеенным материалом в растворе спирта объемной долей 70 %. Для этого колодки сначала в течение нескольких часов выва­ривают в растворе соды массовой долей 2 %, затем в течение не­скольких недель или месяцев выдерживают в растворе этанола (70—96 об.%), периодически меняя его до тех пор, пока он не пе­рестанет окрашиваться, и сушат в термостате.

224

Гематоксилин Эр л и х а. 20 см³ раствора гематоксили­на массовой долей 10 % в растворе этанола объемной долей 96 %, 80 см³ раствора этанола объемной долей 96 %, 100 см³ -глицерина, 100 см-¹ дистиллированной воды, 3 см³ ледяной уксусной кислоты, 3 г алюмокалиевых квасцов помещают в банку с широким горлом вместимостью не менее 500 см³, завязывают марлей и оставляют на свету для созревания в течение недели.

Раствор эозина (массовой долей 0,25—0,5 %). Сухой эозин растворяют в воде или растворе этанола объемной долей от 40 до 70 %.

К а р б о л-к с и л о л. В теплом сосуде смешивают 1 часть кристаллической карболовой кислоты (температура плавления 42 °С) с 4—5 частями ксилола (или скипидара).

Смесь В а н-Г и з о н а. Смесь гематоксилина Вейгарта с пикрофуксином.

Гематоксилин Вейгарта: смеси Вейгарта I и Вейгарта II.

Вейгарт Г. раствор гематоксилина массовой долей 1 % в раство­ре этанола (96 об.%).

Вейгарт II: 4 см³ раствора FeCl^ • 6Н,0 массовой долей 50%, 1 см³ концентрированной соляной кислоты плотностью 1,15— 1,19 г/см³ и 9 см³ дистиллированной воды.

Судан III (IV). К 0,5 г сухого Судана прибавляют 100 см³ смеси, состоящей из раствора этанола (70 об.%) и ацетона, в со­отношении 1:1, настаивают несколько дней при комнатной температуре, изредка взбалтывая, фильтруют и хранят в стек­лянной таре.

Обезвоживающая жидкость. Может иметь один из рекомендуемых составов (см³): 1) раствор этанола (96об.%) — 50; ацетон — 30; хлороформ — 10; эфир — 5; ледяная уксусная кислота — 5; 2) этанол абсолютный — 60; ацетон — 20; хлоро­форм — 10; эфир — 10.

Методические указания. Метод разработан Всероссийским на­учно-исследовательским институтом мясной промышленности и рекомендован как ускоренный при анализе мяса, который в со­четании с органолептическими показателями позволяет в тече­ние 40—60 мин получить полное представление о состоянии, сте­пени свежести и созревания мяса. В настоящее время внедрен ГОСТ 50372—92 «Мясо. Метод гистологического исследования». Он позволяет раньше, чем физико-химические и биохимические методы, судить об изменениях, происходящих в тканях мяса в процессе прижизненных изменений, технологической обработки и хранения. Результаты гистологического анализа отличаются вы­сокой достоверностью и в ряде случаев могут быть дополнены данными физико-химических, биохимических, органолептичес- ких, микробиологических или других исследований.

Процесс гистологического исследования включает в себя сле­дующие основные этапы: фиксацию образцов; подготовку проб к

225

изготовлению срезов тканей; изготовление срезов (микротоми- рование): окраску и помещение срезов пол покровное стекло: микроскопию готовьвх препаратов и обработку результатов ис­следования.

Фиксация — обработка материала с целью сохранения ткане­вой структуры такой, какой она была во время отбора образца, и предотвращения ее дальнейших изменений. Чаще всего для этой цели используют формалин (раствор формальдегида массовой долей 40 %).

При фиксации материал промывают проточной водой. Это необходимо для удаления формалина перед дальнейшей обра­боткой, что обеспечивает равномерность дальнейшего окраши­вания срезов.

Микротомирование необходимо для придания анализируемому материалу однородности и скрепления тканей. Обычно для этого используют замораживание (уплотняющая среда — замерзающая вода) или целлоидин. Заключение материала в целлоидин дает возможность получать более тонкие срезы, а также исследовать рыхлые, распадающиеся ткани.

Заключение срезов под покровное стекло предполагает предва­рительное окрашивание с целью оптического дифференцирова­ния структурных элементов клеток и тканей. Для этого применя­ют различные красители, контрастные по цвету и избирательные к различным тканевым структурам. Различают два подхода к окра­шиванию—прогрессивный (срезы обрабатывают красителем до момента их достаточного окрашивания) и регрессивный (срезы сначала перекрашивают, а затем избыток красителя удаляют). В практике чаще применяют регрессивный способ окраски. Окра­шенные срезы исследуют под микроскопом.

Подготовка проб. Образцы размером 30x 30x 30 мм и массой 35—40 г берут от мясной туши, полутуши или ее части. Во время отбора образцов одновременно оценивают органолептическое со­стояние исследуемого мяса и фиксируют данные в тетради.

Образец вырезают острым ножом перпендикулярно поверхнос­ти (в глубь мышц), чтобы одна из сторон образца была наружной поверхностью туши или ее части, а другая — поверхностью разру­ба или разреза. При этом избегают сдавливания мышц, обмывания и очистки этих поверхностей, а также прикосновения к ним по­сторонних предметов или пальцев рук. Каждый образец подлежит маркировке.

Для быстрой фиксации материала вырезанные из образцов пробы помещают в небольшую колбу или широкую пробирку, за­ливают четырьмя или пятью объемами нейтрального водного раствора формалина (объемной долей 10—20 %) и подогревают на пламени горелки, не доводя до кипения. При появлении пузырь­ков воздуха подогрев прекращают, содержимое осторожно встря­хивают и снова подогревают до появления пузырьков воздуха. Так

226

повторяют трижды (и течение 1—2 мин). Критерием окончатель­ной фиксации проб служит одинаковый серый цвет кусочков как на поверхности, так и в центре. При комнатной температуре для полной фиксации требуется 18—24 ч.

Порядок проведения анализа. Из фиксированного материала вырезают небольшие кусочки размером 10x5x4 мм. толщина проб не должна превышать 4 мм, а объем обезвоживающей жидко­сти должен составлять не менее 15—20 см³ на одну пробу.

Последовательно обезвоживают пробы в растворах этанола объемными долями 50, 70, 96 % (два раза) и абсолютном спирте в течение 24 ч, а затем пропитывают раствором целлоидина массовой долей 4—6 % (I) в течение 6—10 сут или 8 — 12 % (II) — 3—5 сут.

По окончании пропитывания пробы наклеивают на кубики и уплотняют в парах хлороформа или эфира. Для этого материал из густого целлоидина переносят непосредственно на деревянные кубики (целлоидин берут с избытком) и помещают в эксикатор, куда одновременно ставят одну-две открытые банки с хлорофор­мом. По окончании уплотнения (4—6 ч) блоки переносят для хра­нения в раствор спирта (70 об.%). Изготавливать срезы из матери­ала, заключенного в целлоидин, желательно через 10—24 ч, но не раньше 3—4 ч после помещения блоков в спирт.

Для ускорения процесса пробы исследуемых материалов тол­щиной 2 мм фиксируют и одновременно обезвоживают при 37 °С последовательно в жидкостях: I — 1 ч, II—1,5 ч; в абсолют­ном спирте — 3 ч (первая порция — 1,5 ч, вторая — 1,5 ч), в смеси спирта и эфира — 30 мин. Затем пробы при той же температуре погружают в растворы целлоидина массовыми долями 2, 6 и 12 % на 18 ч каждый. Далее пробы наклеивают на деревянные кубики, подсушивают на воздухе в течение 20—40 мин и погружают для уплотнения в хлороформ на 30—40 мин. Хранят блоки в растворе спирта (70 об.%)

Для изготовления тонких срезов применяют специальный при­бор—микротом, который состоит из станины, микроматричного устройства, держателей пробы и ножа. Микротом закрепляют на краю стола, слева устанавливают баллон с диоксидом углерода вертикально вентилем вниз. Перед началом резки открывают вен­тиль баллона. Держатель ножа перемещают в направлении к себе до отказа и опускают микротомный столик при помощи рукоятки микрометрического винта. Зафиксированную и промытую в воде пробу мяса кладут на столик микротома и обильно смачивают во­дой из пипетки. В держателе закрепляют микротомный нож и при помощи микрометрического винта поднимают предметный сто­лик до соприкосновения образца мяса с ножом. Нож отводят от себя, прижимая образец к столику, и начинают его замораживать, выпуская диоксид углерода небольшими порциями. Объект замо­раживают до появления металлического звука при постукивании

227

по нему пинцетом или скальпелем. Краем ножа с одновременной подачей предметного столика при помощи микровинта вверх вы­равнивают поверхность образца. Затем нож возвращают в рабочее положение. Разрезание должно производиться средней частью лезвия ножа. Установив регулятор в положение 15 или ЗОмкм. приступают к изготовлению срезов в плоскости, параллельной продольной оси мышечных волокон.

Полученные срезы снимают с ножа кисточкой или пальцем в направлении к лезвию и переносят в кристаллизатор с водопро­водной водой на несколько секунд для расправления. Под не­поврежденный срез быстро подводят предметное стекло, обра­ботанное яичным белком с глицерином для наклеивания, и из­влекают срез из воды, удерживая его на середине стекла пре­паровальной иглой. Затем срез накрывают плотной сухой филь­тровальной бумагой (три-четыре слоя) и, проглаживая бумагу ребром ладони, наклеивают срез на предметное стекло. Затем срезы окрашивают, обезвоживают, осветляют и заключают в бальзам под покровное стекло.

При использовании санного микротома целлоидиновый блок фиксируют на предметном столике специальным зажимом (про­дольная ось пробы должна располагаться параллельно продольной оси микротома). Нож устанавливают в держателе под острым уг­лом микротома (обычно угол 13—15°). Предварительно рекомен­дуется выровнять поверхность целлоидинового блока. Нож и про­бу во время разрезания постоянно смачивают раствором спирта (70об.%). Полученные срезы кисточкой расправляют на микро­томном ноже, перемещают его к краю и, подхватывая снизу, пере­носят в раствор спирта (70 об.%).

Для быстроты и экономии реактивов при окрашивании ис­пользуют 8 биологических стеклянных стаканов вместимостью 40 см³ и высотой 85—90 мм с крышками, закрепленными в штати­ве. Переносить предметные стекла с наклеенными срезами следу­ет аккуратно, чтобы не перенести раствор из одного стакана в дру­гой. В ходе окраски срезы промывают водой в больших чашках- кристаллизаторах.

Срезы, фиксированные целлоидином или замороженные, ок­рашивают по одной схеме. При этом важно выдерживать после­довательность и время обработки (мин): гематоксилин Эрлиха — 3—5; водопроводная вода — 1—2; водный или спиртовой (объем­ная доля этанола 70 об.%) раствор соляной кислоты массовой долей 1 % — 5—30; подкисленная аммиаком водопроводная вода (одна капля раствора нашатырного спирта объемной долей 10— 25% на 100см³ воды—до приобретения срезом синего оттен­ка) — 2; водный раствор эозина массовой долей 1 % — 1; дистил­лированная вода — 1; раствор спирта объемной долей 50 % — 1, 70 % — 1, 96 % — 1; карбол-ксилол — 1; ксилол — 1.

228

Окрашенные препараты микроскопируют. При этом фиксиру­ют: ядра окрашены в темно-синий, светло-синий или лиловый цвет, мышечные волокна и соединительнотканные прослойки принимают различные тона красного или розового цвета.

При необходимости подробного изучения микроструктуры со­единительных и жировой тканей используют избирательные мето­ды окрашивания по Ван-Гизону и Судану (III или IV). Схемы представлены ниже.

Для соединительных тканей (метод Ван-Гизона): гематоксилин Вейгерта (Эрлиха) 3—5 мин

водопроводная вода 1 мин

смесь Ван-Гизона 5—10 мин

дистиллированная вода 1 мин

этанол (96 об.%) 1 мин

карбол-ксилол 1 мин

ксилол 1 мин

Окрашенные срезы помещают под покровное стекло в пихто­вый бальзам. В поле зрения наблюдают коллагеновые волокна, окрашенные в красный, протоплазму — в желтый, ядра — в корич­невый или темно-синий цвет.

Для жировой ткани:

этанол (70 об.%) 0,5—1,0мин

судан III или IV 5,0—20,0 мин

Окрашенные срезы промывают водопроводной водой (10— 30 мин), помешают в гематоксилин Эрлиха или Майера (2— 3 мин).

Перекрашенные в гематоксилине срезы дифференцируют в водном растворе соляной кислоты массовой долей 1 % (до розово­го цвета) и промывают в водопроводной воде (20—30 мин), пере­кладывают в дистиллированную воду (3—5 мин), извлекают на предметное стекло, наносят капли глицерина или глицерин-жела­тина и накрывают покровным стеклом.

В результате окраски жир приобретает оранжево-красный цвет, ядра — темно-синий.

Исследование препарата начинают с его просмотра при не­большом увеличении, а затем применяют большее увеличение.

Наблюдая в микроскоп, устанавливают параллельно шкалы объект- и окуляр-микрометров и совмещают их нулевые отметки. Затем определяют, сколько делений объект-микрометра точно со­впадает с делениями окуляр-микрометра.

229

Цену деления окуляр-микрометра определяют по формуле

где а — отсчшннное число делении по шкале объект-микромсфа: t — известное значение одного деления шкалы объект-микрометра (Юмкмк b--соответствую­щее число делении шкалы окуляр-микрометра.

Г1 р и м с р. В 32 делениях объект-микрометра полностью укладывается 16 делений окуляр-микрометра: значение одного деления шкалы объект-мик­рометра известно: 0.01 мм или 10 мкм. Цена деления шкалы окуляр-микромет­ра составит

А/ = - =20 мкм.

16

Зная цену одного деления окуляр-микрометра при заданном уве­личении, приступают к измерению объектов. При этом соответству­ющее длине измеряемого объекта число делений окуляр-микрометра необходимо умножить на 20 мкм (цена одного деления).

Составляют протокол гистологических исследований, в кото­ром приводят зарисовки и характеристику микроструктуры проб. При этом обращают внимание на состояние мышечных волокон, клеточных ядер, соединительнотканных образований, выражен­ность исчерченности мышечного волокна. Полученные данные сопоставляют с данными органолептической оценки.

Лабораторная работа № 6

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВЛАГОСВЯЗЫВАЮЩЕЙ СПОСОБНОСТИ(ВСС) МЯСА

Цель работы. Приобрести практический навык определения способности мяса и мясного сырья связывать воду.

Задачи. Подготовить модельный мясной фарш и определить его способность связывать воду методами прессования и центри­фугирования.

Объекты исследования. Образцы мышечной ткани убойных жи­вотных (птицы) разных видов и сортов. В качестве объектов сравне­ния рекомендуется использовать образцы имеющих технологическое значение жировой, соединительной тканей с различных анатомичес­ких участков туши животных, вторичного мясного сырья (субпро­дукты II категории, мясо механической дообвалки и т. д.).

Материалы и оборудование. Груз массой 1 кг; планиметр; поли­этиленовые пробирки; центрифуга лабораторная; фильтровальная бумага; стеклянные палочки; стеклянные (или плексигласовые) пластинки.

230

Методические указания. На практике ВСС чаще всего опреде­ляют с помощью прессования или центрифугирования.

Метол прессования основан на выделении воды испытуемым образцом при легком его прессовании, сорбции выделяющейся воды фильтровальной бумагой и определении количества отде­лившейся влаги по площади пятна, оставляемого ею на фильтро­вальной бумаге. Достоверность результатов обеспечивается грех- кратной повторностыо определений.

Метод центрифугирования основан на выделении жилкой фазы под действием центробежной силы из исследуемого объекта, нахо­дящегося в фиксированном положении. Количество последнее! за­висит от степени взаимодействия влаги с «каркасной фазой* объек­та. Метод условен. Достоверность результатов может быть обеспе­чена при грех-четырехкратной повторности определений.

По заданию преподавателя рекомендуется составить модель­ные композиции фарша из различных видов сырья.

Подготовка проб. Пробы мышечной ткани животных разных видов и сортов массой по 200—250 г отбирают в колбасном цехе на участке обвалки и жиловки мяса или жилуют в соответствии с нормируемыми показателями массового содержания соединитель­ной ткани и жира.

При жиловке говядину любой упитанности разделяют на три сорта в зависимости от массовой доли соединительной ткани и жира. К высшему сорту относят мышечную ткань без жира и со­единительной ткани; к I сорту — мышечную ткань, в которой до­пускается наличие соединительной ткани в виде пленок не более 6 % к массе мяса; ко II сорту — мышечную ткань, содержащую до 20 % соединительной ткани и жира.

При жиловке свинину разделяют в зависимости от массового содержания жировой ткани на три сорта: нежирную, содержащую не более 10% жировой ткани; полужирную — 30—50 % жировой ткани; жирную — более 50 % жировой ткани.

Пробы субпродуктов I и II категорий массой по 50—100 г от­бирают в цехе обработки субпродуктов или на соответствующих участках цеха первичной обработки скота.

Жилованную говядину, свинину, субпродукты I и II категорий тщательно измельчают на волчке или мясорубке с диаметром отвер­стий решетки 2—3 мм; гомогенизаторе. Замороженное мясо механи­ческой обвалки (или дообвалки) предварительно размораживают.

1. МЕТОД ПРЕССОВАНИЯ

Порядок проведения анализа. При определении ВСС этим ме­тодом навеску мясного фарша массой 0,3 г взвешивают на тор- зионных весах на кружке из полиэтилена диаметром 15—20 мм (диаметр кружка должен быть равен диаметру чашки весов),

231

после чего ее переносят на беззольный фильтр, помещенный на стеклянную или плексигласовую пластинку так. чтобы навеска оказалась под кружком.

Сверху навеску накрывают такой же пластинкой, что и ниж­нюю. устанавливают на нее груз массой 1 кг и выдерживают в те­чение 10 мин. После этого фильтр с навеской освобождают от гру­за и нижней пластинки, а затем карандашом очерчивают контур пятна вокруг спрессованного мяса.

Внешний контур вырисовывается при высыхании фильтро­вальной бумаги на воздухе. Площади пятен, образованных спрессованным мясом и адсорбированной влагой, измеряют планиметром.

Размер влажного пятна (внешнего) вычисляют по разности между обшей площадью пятна и площадью пятна, образованного мясом. Экспериментально установлено, что 1 см² площади влаж­ного пятна фильтра соответствует 8,4 мг влаги.

Массовую долю связанной влаги в образце вычисляют по формулам

Л"| = (Л/ — 8,45) • 100//7?₍₎, (2.45)

х₂ = {М-HAS) ■ 100/Л/, (2.46)

где л"j — массовая доля связанной влаги в мясном фарше, % к массе мяса: лч — то же, % к обшей влаге; М — общая масса влаги в навеске, мг; S — площадь влаж­ного пятна, мг; т₀ — масса навески мяса, мг.

2. МЕТОД ЦЕНТРИФУГИРОВАНИЯ

Порядок проведения анализа. При определении ВСС данным методом образцы мяса массой около 4 г помещают в полиэтилено­вую пробирку с перфорированным вкладышем, укрепленным та­ким образом, чтобы был обеспечен необходимый зазор для стека- ния жидкости. Пробы центрифугируют в течение 20 мин при час­тоте вращения 100 с^-1. После центрифугирования пробы взвеши­вают и к массе пробы добавляют массу веществ, содержащихся в отделенной центрифугированием жидкости. Эту массу веществ определяют высушиванием при 105 °С до постоянной массы. Для расчета количества связанной влаги необходимо иметь данные о содержании влаги в объекте.

Массовую долю связанной влаги (%) рассчитывают по формуле

х=(т_{ + т_ъ - т₂) • \00/m_Q, (2.47)

где т₍₎, /м, — масса навески соответственно до и после центрифугирования, г; пц — масса сухого остатка выделившейся жидкости, г; т₂ — масса сухого остат­ка в навеске, г.

232

Экспериментальные данные рекомендуется оформить в виде таблицы:

_п- Состав молельного ^ВСС определенная по метолу Ооразец

фарша . ^;

^{1 1} прессования ■ центрифугирования

Сравнивая компонентный состав мясных фаршей, делают вы­воды и самостоятельно формулируют заключение по работе.

Лабораторная работа № 7

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОСНОВНЫХ ФУНКЦИОНАЛЬНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ СВОЙСТВ МЯСНЫХ ФАРШЕЙ

Цель работы. Приобрести практический навык определения ВУС, ЖУС, ЭС и СЭ в мясных системах.

Задачи. Подготовить модельные мясные фарши и определить ВУС, ЖУС, ЭС и СЭ гравиметрическими и рефрактометрически­ми методами.

Объекты исследования. Мясные фарши, составленные из различ­ного мясного и немясного сырья в произвольных пропорциях.

Материалы, реактивы и оборудование. Молочный жиромер; стеклянные палочки; бюкс; сушильный шкаф; бумажный фильтр; фарфоровая ступка; прокаленный песок; а-монобромнафталин; складчатый бумажный фильтр; рефрактометр; консервные банки; водяные бани.

Методические указания. Влагоудерживающая способность мяс­ного фарша определяется как разность между массовой долей влаги в фарше и количеством влаги, отделившейся в процессе термической обработки, а жироудерживающая способность — как разность между массовой долей жира в фарше и количеством жира, отделившимся в процессе термической обработки.

Отношение объема эмульгированного масла к общему его объему в системе называют эмульгирующей способностью. В это оп­ределение входит и понятие стабильности эмульсии, проявляю­щейся за промежуток времени, начиная от окончания эмульгиро­вания до момента измерения при фиксированных условиях прове­дения эксперимента.

Устойчивость фарша характеризуется количеством влаги и жи­ра, связанных фаршевой эмульсией, и определяется отношением массы выделившегося в процессе тепловой обработки бульона и жира к массе фарша, взятого на исследование.

Возможность последовательного определения в одной навеске нескольких функциональных показателей (метод Р. М. Салавату-

233

линой и др.) позволяет снизить погрешность за счет неоднородно­сти химического состава и лабильности свойств сырья. При этом определение и расчет устойчивости фаршевой эмульсии. ВУС и ЖУС по массе фактически связанных компонентов фаршевой эмульсии производится в условиях, максимально приближенных к производственным. Методика отличается простотой и высокой воспроизводимостью результатов.

Подготовка проб. Осуществляется в соответствии с рекоменда­циями к лабораторной работе № 6.

1. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВЛАГОУДЕРЖИВАЮЩЕЙ СПОСОБНОСТИ

Порядок проведения анализа. Навеску тщательно измельченно­го мяса массой 4—6 г равномерно наносят стеклянной палочкой на внутреннюю поверхность широкой части молочного жиромера. Его плотно закрывают пробкой и помещают узкой частью вниз на водяную баню при температуре кипения на 15 мин, после чего оп­ределяют массу выделившейся влаги по числу делений на шкале жиромера.

Влагоудерживающая способность мяса (%)

ВУС=В-ВВС, (2.48)

влаговыделяющая способность мяса (%)

ВВС = апт~¹ • 100, (2.49)

где В — общая массовая доля влаги в навеске, %; а — цена деления жиромера: а = 0,01 см³: п — число делений на шкале жиромера; т — масса навески, г.

2. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЖИРОУДЕРЖИВАЮЩЕЙ СПОСОБНОСТИ

Порядок проведения анализа. Предварительно рассчитывают ВВС по п. 1, находят массу мяса, оставшегося в жиромере, с точ­ностью ± 0,0001 г. Мясо помещают в бюкс и высушивают до по­стоянной массы при температуре 150 °С в течение 1,5 ч. После вы­сушивания берут навеску массой (2,0000 ± 0,0002) г, помещают в фарфоровую ступку, куда добавляют 2,5 г (1,6 см³) мелкого прока­ленного песка и 6 г (4,3 см³) ос-монобромнафталина. Содержимое ступки тщательно растирают в течение 4 мин и фильтруют через складчатый бумажный фильтр.

Испытуемый раствор (3—4 капли) равномерно наносят стек­лянной палочкой на нижнюю призму рефрактометра. Призмы закрывают, скрепляют винтом. Луч света направляют при по-

234

моши зеркала на призму рефрактометра, устанавливая зри­тельную трубу так. чтобы были отчетливо нилны пересека­ющиеся нити (алиала). Алиалу передвигают ю тех пор. пока граница между освещенной и темной частями не совпадет с точкой пересечения нитей, отсчитывают показатель преломле­ния. Одновременно определяют показатель преломления сх-мо- нобромнафтал и па.

Определения повторяют несколько раз. используя при расчете средние данные.

Жироудерживаюшая способность мяса (^с'с)

где — массовая доля жира и навеске после термообработки. 'с: - ю же. до термообработки, 'г.

Массовая доля жира в навеске (9с)

где а — коэффициент, характеризующий такое содержание жира в растворителе, которое изменяет показатель преломления на 0.0001 %; //, и //, -- показатели пре­ломления соответственно чистого растворителя и испытуемого раствора; /и, — масса 4,3 см³ а-монобромнафталина, г; т — масса навески, i.

Коэффициент а устанавливают опытным путем при сопостав­лении результатов определения массовой доли жира методами Сокслета и рефрактометрическим.

где — массовая доля жира в фильтрате. %; Ан — разность между показате­лями преломления чистого растворителя и испытуемого фильтрата; т — мас­са жира в навеске, определенная в аппарате Сокслета. г; т — масса навески растворителя, г.

Коэффициент а для некоторых продуктов приведен ниже.

ЖУС =■-- ■ ^1(Ю-

(2.50)

£ [1 0⁴«(/?j ■•- //-,)/?/) I /'/?/.

а = Яф/(Ю⁴Д/1),

_§ф = (т-\00)/т_р,

(2.52)

(2.53)

Продукт

Коэффициент а 0.0470

Мясной порошок Сосиски:

русские Колбаса ливерная

свиные

0.0375 0.0369 0,0394

235

3. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЭМУЛЬГИРУЮЩЕЙ СПОСОБНОСТИ И СТАБИЛЬНОСТИ ЭМУЛЬСИИ

Порядок проведения анализа. Навеску измельченного мяса массой 7 г суспензируют в 100 см³ воды в гомогенизаторе (или миксере) при частоте вращения 66.6 с"¹ в течение 60 с. Затем до­бавляют 100 см³ рафинированного подсолнечного масла и смесь эмульгируют в гомогенизаторе или миксере при частоте враще­ния 1500 с^-1 в течение 5 мин. После этого эмульсию разливают в 4 калиброванные центрифужные пробирки вместимостью по 50 см³ и центрифугируют при 500 с^-1 в течение 10 мин. Далее оп­ределяют объем эмульгированного масла.

Эмульгирующая способность (%)

ЭС = ■ 100, (2.54)

где f^—объем эмульгированного масла, см³; К—общий объем масла, см³.

Стабильность эмульсии определяют путем нагревания при тем­пературе 80 °С в течение 30 мин и охлаждения водой в течение 15 мин. Затем заполняют эмульсией 4 калиброванные центрифуж­ные пробирки вместимостью по 50 см³ и центрифугируют при частоте вращения 500 с^-1 в течение 5 мин. Далее определяют объем эмульгированного слоя.

Стабильность эмульсии (%)

СЭ = £-100, (2.55)

^у2

где V, — объем эмульгированного масла, см³; К — общий объем эмульсии, см³.

4. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВЛАГО- И ЖИРОУДЕРЖИВАЮЩЕЙ СПОСОБНОСТЕЙ И УСТОЙЧИВОСТИ ФАРШЕВОЙ ЭМУЛЬСИИ В ОДНОЙ НАВЕСКЕ (МЕТОД Р. М. САЛАВАТУЛИНОЙ и др.)

Порядок проведения анализа. Образцы фарша массой 180—200 г, помещенные в герметично закрытые консервные банки № 3, взве­шивают и подвергают тепловой обработке при режимах, соответ­ствующих производственным (варка в водяной бане при темпера­туре 78—80 "С в течение 1 ч, охлаждение в проточной воде до тем­пературы 12— 15°С).

Затем консервные банки вскрывают, выделившийся бульон и скопившийся жир переносят в предварительно взвешенные алю­миниевые бюксы. После удаления бульона и жира фарш промока­ют фильтровальной бумагой и взвешивают.

236

Бюксы с бульоном помещают в сушильный шкаф и сушат до постоянной массы при 103—105 °С. Определяют массовую долю влаги, выделившейся при тепловой обработке фарша, и влагоудер- живающую способность фарша.

Из бюксов с остатками бульона и жира экстрагируют жир 10— 15 см³ растворителя (смесь хлороформа с этанолом в соотношении 1 : 2). Экстрагирование жира проводят в течение 3—4 мин с трех- четырехкратной повторностыо. Установив массовую долю остав­шегося жира после тепловой обработки фарша, рассчитывают жи- роудерживающую способность.

Устойчивость фаршевой эмульсии (% к массе фарша)

УЭ - УЭ

т — щ

100;

т = т

т т

бн "

100;

т,

б'

т — /и„

(2.56)

(2.57)

(2.58)

(2.59)

где т — масса навески фарша, г; щ — масса всего отделившегося бульона с жиром, г; т_с — масса сгустка фарша после термообработки, г; т_Ьн — масса герметизированной консервной банки с навеской фарша, г; т_ъ — масса кон­сервной банки, г.

Влагоудерживающая способность (% к массе фарша)

А77й, т_н

ВУС = W - -HLJL.100, т_ь т

(2.60)

где W— массовая доля влаги в фарше, %; т_в — масса в исследуемом бульоне, г; >Щ₂ ~ масса исследуемого бульона с жиром, г.

Жироудерживающая способность фарша (% к массе фарша)

ЖУС = Жф -

щ т

(2.61)

где Жф — массовая доля жира в фарше, %; т_ж — масса жира в исследуемом бульоне, г.

Экспериментальные данные для различных вариантов модель­ных фаршей оформляют в виде таблицы:

Массовая доля компо­нентов в составе модельного фарша, %	ВУС, % •	ЖУС, %	ЭС, %	СЭ, %

237

По результатам определений делают выводы о технолот- ческой функциональности сырья и формулируют общее заклю­чение по работе.

Лабораторная работа № 8

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ГЕЛЕОБРАЗУЮЩЕЙ СПОСОБНОСТИ ЖИВОТНЫХ И РАСТИТЕЛЬНЫХ БЕЛКОВ

Цель работы. Приобрести практический навык определения ге- леобразуюшей способности.

Задачи. Получить гели (студни) миофибриллярных белков и проанализировать их.

Объекты исследования. Фракция миофибриллярных белков мы­шечной ткани; продукт гидролиза коллагена -- пищевой желатин; плазма крови: образцы растительных белковых препаратов раз­личной степени очистки и технологических форм на основе сои, чечевицы или других культур; агар (или агароид); пектин.

Материалы, реактивы, оборудование. Солевой раствор Вебера; поваренная соль; марлевый фильтр: сахар; плитка электричес­кая; воронки лабораторные; вата; приборы Валента и Тарр—Бей- кера; ватерпас; стеклянный сосуд; прокаленный песок; грибо­видная насадка; медицинский шприц; поршень; этанол; резер­вуар; груз (100-500 г).

Методические указания. В коллоидной химии гелями называют твердообразные дисперсные системы, внутри которых распреде­лена жидкость. В отечественной литературе гели, образованные из растворов органических высокомолекулярных соединений, назы­вают студнями. В соответствии с этими названиями иногда тер­мин «структурообразование» заменяют на «гелеобразование», или «студнеобразование».

Склонностью к образованию коагуляционных структур обла­дают асимметричные (нитевидные или лентовидные) частицы с высоким, более 100, осевым соотношением (отношение длины к ширине). Даже в небольших концентрациях они способны обра­зовывать сплошной рыхлый пространственный каркас в виде еди­ного агрегата благодаря неравномерному распределению центров коагуляции по концам частиц. В петлях образующегося карка­са фиксируется дисперсионная среда. Такое структурообразова­ние называется застудневанием, а образующаяся дисперсная сис­тема — лиогелем или студнем.

Переход жидкости в лиогель сопровождается изменением структурно-механических свойств системы: возникает жесткость, обусловленная наличием в системе непрерывного каркаса, в кото­ром цепные частицы соединены локальными связями в центрах наибольшей лиофобности.

238

При напряжении выше предела прочности структурный каркас деформируется в результате смешения частиц относительно друг друга и контактов между ними, что внешне выражается в течение всей системы.

Эмульсионная природа мясных фарвтей обусловливает высо­кую концентрацию белков в адсорбционных стабилизирующих слоях. Как правило, концентрация белка достаточно высокая и превышает критическую концентрацию гелеобразования. Это предопределяет возможность формирования гелевых структур в межфазных сдоях и обусловливает физическую и химическую стабилизацию жира и влаги в мясопродуктах из тонкоизмель- ченного фарша, обеспечивая тем самым качество продукта. Гото­вые продукты приобретают свойства гелей, в которые включены капельки жира. При этом гелеобразование предусматривает фор­мирование непрерывной белковой сетки, имеющей определенную степень упорядоченности.

Среди белков животных тканей основную роль в формирова­нии структуры мясных эмульсий и последующем термотропном гелеобразовании играет миозин.

При достаточно высокой степени измельчения и под воздей­ствием термообработки коллаген хорошо гидролизуется с обра­зованием плотина и желатоз, которые обладают выраженной во- досвязывающей и застудневающей способностью, что позволяет частично стабилизировать свойства готовых мясных изделий при использовании коллагенсодержащего сырья в виде белковых пре­паратов, эмульсий и гидролизатов.

Все белки плазмы крови способны образовывать гели при на­гревании. Фибриноген имеет выраженную гелеобразующую спо­собность, переходя под воздействием внешних факторов в фибрин и образуя пространственный каркас. Введение в плазму неплаз­менных белков, клетчатки, пектина существенно увеличивает прочность гелей.

Белки яйца обладают высокими гелеобразующими свойствами, особенно в присутствии альбуминов сыворотки крови и других компонентов.

Растительные белковые добавки в комбинированных пищевых системах проявляют свойства, аналогичные структурообразую­щим мышечным белкам нежирного мяса. Знания механизмов об­разования, способов практического получения и анализа свойств студней необходимы в технологической практике.

Работа состоит из двух этапов: получения гелей и исследова­ния их свойств.

Экстракцию миофибриллярной фракции белков проводят солевым раствором Вебера или раствором поваренной соли эк­вивалентной молярной концентрации. Масса образца мышеч­ной ткани 100 г.

239

Подготовка проб. Готовят исходный раствор образца желатина массовыми долями 10, 15 или 25% в пересчете на обеззоленное сухое вещество (в соответствии с полученным заданием).

Массу навески желатина (г) для приготовления 1000 г исходно­го стандартного раствора заданной массовой долей абсолютно су­хого обеззоленного вещества вычисляют по формуле

Х=т- 1000/1100 -(^+з)1, (2.62)

где IV — массовая доля влаги. %: з — массовая доля золы в образце желатина, %.

Навеску, взвешенную с точностью ±0,01 г, помещают в колбу с пришлифованной пробкой, приливают необходимый объем дистил­лированной воды, плотно закрывают колбу пробкой и оставляют для набухания в течение 1—2 ч. Для полного растворения колбу с набух­шим желатином помещают в термостат, повышая температуру от 40 до 75 °С, колбу с содержимым периодически встряхивают. Приготов­ленный раствор фильтруют через два слоя марли.

Плазму крови получают сепарированием или центрифугирова­нием цельной стабилизированной крови в течение 5—8 мин при частоте вращения барабана 25—42 с^-1. Плазму (надосадочную жид­кость) отделяют декантацией.

Растворы агара готовят следующим образом: к навеске сухого агара массой 1,7 г (анфельция) или 2,5 г (фурцелларан), взвешенной с точностью ± 0,001 г, добавляют объем дистиллированной воды из расчета, чтобы общая масса раствора была 200 г, и оставляют для набухания не менее чем на 1 ч, после чего нагревают на водяной бане с обратным холодильником до полного растворения агара.

Для агара из фурцелларана готовят раствор с сахаром, добавляя в смесь после полного растворения агара 140 г сахара, и продолжают нагревать, доводя всю массу до кипения. Массу кипятят в течение 2—3 мин, затем взвешивают и продолжают нагревать до тех пор, пока масса агарно-сахарного раствора не будет доведена до 200 г.

Если раствор содержит нерастворимые примеси, его фильтру­ют в горячем состоянии через воронку с сухой ватой.

1.ПОЛУЧЕНИЕ ГЕЛЕЙ

Порядок проведения анализа. Для получения гелей миофибрил­лярных белков раствор миофибриллярных белков помещают в ла­бораторные стаканы и нагревают на водяной бане, визуально фик­сируя температуру и время формирования геля.

Растворы желатина различной массовой долей (0,5—5 %) по­мещают в соответствующую лабораторную посуду, оставляют для гелеобразования при заданной температуре из рекомендуемо­го температурного интервала (0—10—20—30 °С). Через каждые 20—30 мин визуально фиксируют образование геля.

Готовят смесь из плазмы крови и натурального (морковного или тыквенного) сока с мякотью при соотношении компонентов 1 : 1 по

240

объему, оставляют лля преобразования при температуре 16—22°С. Каждые 20—30 мин визуально фиксируют образование геля.

Приготовленный раствор агара, агароида или агаро-сахарный раствор разливают в подготовленные сухие стаканы, которые за­тем помещают в горизонтально установленный сосуд с плоским дном (например, кристаллизатор), заполненный водой температу­рой 20 °С. Затем стаканы с агаро-сахарным раствором термостати- руют при 30—60 "С. Причем уровень воды в сосуде должен быть немного выше уровня раствора в стаканах. Стаканы с раствором выдерживают в сосуде при температуре 20 °С, поддерживая ее до­бавлением холодной или теплой воды.

При использовании сухих растительных белковых препаратов их предварительно гидратируют в следующих условиях: соотноше­ние белковый препарат — вода равно 1 : (2—2,5) для муки, 1 : 3 для концентрата, 1 :4 для изолята, температура воды 15—25 °С, про­должительность обработки в куттере или мешалке 1—3 мин.

Визуально фиксируют образование геля и промежуток време­ни, прошедший до гелеобразования. По результатам испытаний различных пищевых систем строят диаграмму, иллюстрирующую зависимость скорости гелеобразования от вида и состава диспер­сионной среды.

2.ОПРЕДЕЛЕНИЕ ФИЗИЧЕСКИХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ СТУДНЕЙ

Порядок проведения анализа. Для исследования образцов гелей берут пять стаканов диаметром 4,0—4,5 см вместимостью по 100 см³. На них наносят метки, соответствующие объему 30 см³, и далее используют для определения проч­ностных характеристик на приборе Ва- лента (рис. 2.17).

Для определения студнеобразующей способности образцов на приборе Тарр— Бейкера формование гелей проводят в стаканах конической формы объе­мом по 50 см³, а температуры плавле­ния студней — в двух пробирках для каждого образца.

Рис. 2.17. Прибор Валента:

7 — ватерпас; 2— штатив; 3 — сосуд для груза; 4— площад­ка для сосуда; 5 — шток; б— передвижной кронштейн; 7— насадка для испытуемого студня; <?—стакан; 9 — основа­ние; 10 — регулировочный винт

241

75

ТГ

⁴4

гт

5 016

ш

2 .1

.8

9 10

2_Л

2.1. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПРОЧНОСТИ СТУДНЯ НА ПРИБОРЕ ВАЛЕНТА

Порядок проведения анализа. Стаканы с образовавшимся студнем ставят на основание прибора Валента. горизонтально установленного при помощи ватерпаса. На поверхность студня осторожно опускают грибообразную насадку. Площадь по­верхности, на которую давит насадка, равна 2 см². В сосуд, помещенный на площадку, медленно насыпают сухой промы­тый и прокаленный песок до тех пор, пока насадка, надавли­вая на студень, не прорвет его. Масса подвижной системы, со­стоящей из грибовидной насадки, штока, площадки и сосуда для груза, должна быть 90—100 г. Насадка должна быть изго­товлена из антикоррозионного металла с полированной шаро­вой поверхностью. Нагрузку следует подавать равномерно, при­близительно по 10—12 г/с.

Перед опытом рекомендуется проверить равномерность подачи нагрузки. Для этого в стакан в течение 1 мин насыпают песок с принятой скоростью, затем взвешивают стакан с нагрузкой. При отклонении от рекомендуемых значений проверку повторяют, со­ответственно изменив скорость подачи груза (песка).

Прочность студня при измерении показателя на приборе Ва­лента (г/см²)

С_в = т/ S, (2.63)

где /« — масса песка, сосуда и стержня с насадкой и площадкой, г: 5—площадь поверхности насадки; 5= 2 см².

2.2. ОПРЕДЕЛЕНИЕ СТУДНЕОБРАЗУЮЩЕЙ СПОСОБНОСТИ НА ПРИБОРЕ ТАРР—БЕЙКЕРА

Порядок проведения анализа. Основой метода является опреде­ление максимальной прочности студня на разрыв. Определение проводят на приборе Тарр—Бейкера (рис. 2.18), который состоит из стеклянного стандартного поршня 9, напорного сосуда с водой 4, буферного сосуда 8, манометра 5, заполненного четьтреххлорис- тым углеродом, подкрашенным иодом. Шкала манометра имеет диапазон от 0 до 90 см с ценой деления 1 см. Система прибора снабжена кранами 1, 2, 3, 6 и 7.

В качестве стандартного поршня используют обычный меди­цинский шприц. Основным рабочим органом является площадка поршня 10, размеры которой должны точно соответствовать ука­занным на рис. 2.18. Рабочая поверхность поршня должна быть

242

0160

к

012

^ !

ZJJP..

051

018^10

Рис. 2.18. Прибор Тарр—Бейкера:

А — измерительная часть; Б — поршень; чашечка; /"—стакан

совершенно чистой. После каждого измерения поршень следует промыть этанолом и высушить. Поршень хранят в этаноле, а пе­ред употреблением вытирают.

Перед анализом регулируют скорость подачи воды из напор­ного резервуара краном 3 так, чтобы при полностью откры­том кране 2 столб четыреххлористого углерода поднимался при­мерно на 40 см за 1 мин. При дальнейшем анализе положение крана 3 не изменяют. Стандартный поршень обильно смазыва­ют глицерином, чтобы на холостом ходу он свободно скользил по корпусу.

Стакан с желе устанавливают так, чтобы его центральная ось совпала с осью поршня, который осторожно опускают на поверх­ность желе. Закрывают кран 7 и открывают последовательно кра­ны 6 и 2. В момент, когда поршень прорвет поверхность желе, кран 4 закрывают и отсчитывают высоту столба четыреххлористо­го углерода (см) по разности уровней в обоих коленах манометра. Затем кран 2 закрывают, а кран 7 открывают и восстанавливают положение поршня для последующего определения. Кран 1 ис­пользуют для слива воды.

Студнеобразующую способность (°ТБ) находят по макси­мальному значению разницы уровня четыреххлористого углерода (табл. 2.6).

243

Т а блиц а 2.6

Студнеобразующая способность пищевых систем по Тарр—Бейкеру

высота j Градусы ст\лнеобраз\'юшеп способности ппшевы.х систем при десятых долях, см"' столоа ' '

см"	0	I	1	з	4	5	6 !	7	8	0
0	—		—	83	96	107	117	125	133	142
10	149	156	162	168	175	180	186	192	197	202
20	207	212	227	221	225	229	233	237	241	246
30	250	254	258	262	265	268	272	276	280	284
40	287	290	293	296	299	302	305	308	311	314
50	318	321	324	327	329	335	338	341	344	344
60	347	350	352	354	357	360	363	365	368	370
70	372	375	378	381	383	386	388	390	392	394
80	396	398	401	404	406	408	410	412	414	417
90	419	421	424	426	428	430	431	433	436	438

2.3. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ ПЛАВЛЕНИЯ СТУДНЯ

Порядок проведения анализа. Испытуемый раствор наливают в две пробирки приблизительно до половины их высоты и закрыва­ют резиновыми пробками. Переводят находящийся в пробирках раствор или пищевую смесь в студень.

Пробирки со студнем устанавливают в стакан с водой темпера­турой 20 °С и с погруженным в него термометром. Стакан поме­щают в водяную баню той же температуры. Баню подогревают так, чтобы повышение температуры воды в стакане на 1 °С происходи­ло за 2—3 мин. Через каждые 3—5 °С повышения температуры одну из пробирок вынимают из стакана и, наклоняя ее, наблюда­ют, не расплавился ли студень. Температуру, при которой содер­жимое пробирки перейдет в жидкое состояние, отмечают как тем­пературу плавления студня. Расхождение между параллельными определениями не должно превышать 1 °С.

Результаты исследований физических свойств гелей оформля­ют в виде таблицы:

Состав пищевых систем, харак­теристика дисперсной фазы и дисперсионной среды	Прочностные свойства		Температура плавления студня, °С
	прочность студня, г/см	студнеобразующая способность, °ТБ

Сопоставляя полученные результаты, дают сравнительную оценку желирующих свойств различных белков и пищевых сис­тем, формулируют выводы.

244

Лабораторная работа № 9

ОПРЕДЕЛЕНИЕ СТРУКТУРНО-МЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ МЯСА И МЯСНЫХ ПРОДУКТОВ

Цель работы. Приобрести практический навык определения прочностных, реологических и адгезионных свойств мяса, мясных фаршей и белковых систем вторичных ресурсов.

Задачи. Измерить и рассчитать усилия среза, предельного на­пряжения сдвига, эффективной, условной вязкости и липкости в различных объектах исследования.

Объекты исследования. Мясо (кусковое), мясные фарши, раст­воры клея и желатина, кровь и ее фракции.

Оборудование. Нож; мясорубка; конический пластомер; рота­ционный вискозиметр; вискозиметр Энглера; лабораторная уста­новка для определения адгезионных свойств; прибор для опреде­ления липкости.

Методические указания. Лабораторная работа состоит из не­скольких этапов, каждый из которых можно использовать незави­симо или в совокупности.

Усилие среза характеризует прочность и жесткость системы, которые тесно связаны с качественным составом белков в мясе и стадиями автолиза мышечной ткани.

Метод определения усилия среза основан на измерении давле­ния, необходимого для разрушения образца путем среза в камере постоянного объема. Усилие среза определяют на приборе ПМ-3, принципиальная схема которого показана на рис. 2.19.

О реологических характеристиках мясных фаршей и готовых продуктов можно судить на основе определения предельного на­пряжения сдвига. Указанный показатель позволяет оценить проч­ность структуры и консистенцию продукта.

Сдвиговые свойства проявляются при касательном смещении слоев продукта, который может представлять собой жидкую или

Рис. 2.19. Схема прибора ПМ-3 для определения усилий среза:

1 — электромотор; 2—привод; 3— рейка; 4— смещающийся хомут; 5 — рабочий орган; 6 — тензобалка; 7—тензодатчик: <?—электронный

потенциометр

245

твердообразнуло систему, а также твердое тело, т.е. неразрушен­ную структуру (целые ткани мяса, кость, сыр. твердый жир и ирл. Приборы для измерения величин сдвиговых свойств пищевых си­стем имеют определенную специфику.

Конические пластометры получили широкое распространение в реологических исследованиях из-за простоты устройства и на­дежности в работе. Устройство приборов такого типа показано на рис. 2.20 (а, б). Предельное напряжение сдвига 0_О (Па) определяют по глубине погружения конуса.

В настоящее время насчитывается несколько сотен конструк­ций ротационных вискозиметров, которые можно разделить на две основные группы. К первой группе относятся приборы, имею­щие постоянный момент вращения ротора при переменной часто­те вращения, ко второй — приборы, имеющие постоянную частоту вращения ротора при переменном вращающем моменте.

В России и странах СНГ наибольшее распространение получи­ли вискозиметры РВ-8 системы проф. Воларовича, относящиеся к первой группе, и вискозиметры «Реотест», относящиеся ко вто­рой. При исследовании структурно-механических свойств с помо­щью ротационных вискозиметров особо важное значение приоб­ретают правильный выбор и учет размеров рабочих органов при­бора, а также математическая модель для обобщения эксперимен­тальных данных.

Принципиальные схемы ротационных вискозиметров представ­лены на рис. 2.21. Их рабочие органы могут иметь одну геометри­ческую форму: коаксиальные цилиндры (см. рис. 2.21, а), сферы или полусферы (см. рис. 2.21, б), два конуса (см. рис. 2.21, в), две плоскопараллельные пластины (см. рис. 2.21, г), два плоских коль­ца (см. рис. 2.21, д) или два конических кольца (см. рис. 2.21, к). Рабочий зазор или рабочий орган может быть комбинированным, т. е. состоять из нескольких различных поверхностей: цилиндр — диск (см. рис. 2.21, е), цилиндр — полусфера (см. рис. 2.21, ж), ко-

а — конический пластомер Воларо­вича: / — кювета с исследуемым продуктом; 2 — конус со штангой и поперечиной; 3— обойма для осе­вого перемещения штанги с фикса­тором; 4— индикатор часового типа для измерения перемещения штан­ги; о — пластинчатый пластомер Жуховицкого и Гуткина: / — подстав­ка с кронштейном; 2—плоский нож (200x 25 мм) со штоком; 3 — индика­тор или линейка для регистрации пе-

Рис. 2.20. Принципиальные схемы пенетрометров:

о

б

ремешений штока

246

ж.

I 1

Г ' '

ЕЕ

Ш1

Ш

-Щ1

I

1 'А

е

J

I

I*

Шшфл

i I

л

Рис. 2.21. Принципиальные схемы ротационных вискозиметров

нус — диск (см. рис. 2.21, з), цилиндр — конус (см. рис. 2.21, и), цилиндр — конус — диск (см. рис. 2.21, л) и пр. Между рабочи­ми поверхностями находится исследуемый продукт. Измеряется сила сопротивления внутри продукта при вращении одной из поверхностей.

Вискозиметры различают по конструктивным особенностям и способу привода одного из цилиндров. На рис. 2.22 показана принципиальная схема прибора «Реотест-2» — структурного рота­ционного вискозиметра, который используется как для определе­ния динамической вязкости ньютоновских жидкостей, так и для проведения глубоких реологических исследований неньютоновских жидкостей. Им можно измерить следу­ющие показатели текучести: струк­турную вязкость, пластичность (пре­дел текучести) и тиксотропию.

Ротационный вискозиметр «Рео­тест-2» (см. рис. 2.22) состоит из че­тырех основных узлов: станины с син­хронным электроприводом, блока мно­гоступенчатого редуктора с переклю-

Рис. 2.22. Ротационный вискозиметр «Реотест-2»:

1 — станина; 2 — термостатная емкость; 3— ротор;

-стакан; 5—соединение измерительного вала с валом привода; 6—термометр; 7—измерительный вал; <?—потенциометр; 9 — пружинный динамометр (торсион); 10 — вал привода; // — ступенчатый регу­лятор динамометра; 12 — частотомер; 13— шкала ло- гометра; 14— стопорные рукоятки фиксаторов; 15 — шкала ступени частоты вращения; 16 — рукоятка переключения ступени

247

чателем скоростей и измерительного блока, которые объединены в общем корпусе, а также измерительной головки, состоящей из четырех сменных цилиндрических роторов, двух сменных стака­нов со съемным дном и водяной бани.

В полностью укомплектованный стенд для проведения иссле­дований помимо прибора входят ультратермостат и самопишу­щий логометр.

Для измерения вязкости жидкостей используют капиллярные вискозиметры. Теория капиллярной вискозиметрии основана на том допущении, что поток в приборе ламинарный, скольжение на стенке отсутствует, скорость сдвига в точке зависит от нагружения в той же точке.

Жидкообразные продукты не имеют предельного напряжения сдвига, их течение начинается при сколь угодно малых напряже­ниях сдвига. Обычно, за исключением истинно вязких жидкостей, эти продукты имеют слабую структурную сетку и обладают анома­лией течения. Один и тот же продукт в зависимости от интенсив­ности механического воздействия, массовой доли сухих веществ или температуры часто может переходить из одной группы в дру­гую, например жидкообразные в твердообразные. Реологические свойства жидкообразных продуктов используются при расчете ма­шин и аппаратов, а также в комплексе с другими показателями

при оценке процессов, связанных с пере­работкой животного сырья и оценкой ка­чества продуктов.

В лабораторной практике технохими- ческого контроля качества некоторых про­дуктов мясной и перерабатывающей про­мышленности, в частности растворов же­латина, клея, получил распространение капиллярный вискозиметр Энглера.

Вискозиметр Энглера (рис. 2.23) со­стоит из двух вставленных один в другой металлических сосудов 3 и 7. Внешний сосуд 7 является термостатирующей ба­ней, куда наливают воду или минеральное масло. Для равномерного поддержания температуры жидкость в сосуде 7 переме­шивают мешалкой 5. Внутрь резервуара 3 опускают термометр 1. На внутренней по­верхности резервуара имеются три указа­теля уровня 6, которые находятся в одной плоскости и служат отметкой для измере­ния объема жидкости и контроля верти­кального положения прибора. Правиль­ным считается положение, когда все три указателя уровня 6 будут едва видны над

Рис. 2.23. Вискозиметр Энглера

248

поверхностью жидкости. В нижней части сосудов находится от­верстие 8 для слива испытуемой жидкости, которое закрывается стержнем 2, проходящим через крышку 4 прибора. Для приема сливаемой жидкости предусмотрена измерительная колба 9 с дву­мя отметками: на 100 и 200 см³.

Метод основан на определении отношения времени истечения испытуемого продукта при заданной температуре ко времени ис­течения того же объема воды при 20 °С.

Измерение вязкости позволяет охарактеризовать реологичес­кие свойства клеевых и желатиновых растворов, которые зависят от молекулярной массы, формы молекул продуктов деструкции коллагена и степени их гидратации. Эти факторы влияют на про­цесс гелеобразования при охлаждении водных растворов желати­на, прочность и температуру плавления студней.

Общим для всех приборов этого типа является наличие ка­пилляра, устройства для измерения расхода или объема жидко­сти и системы, обеспечивающей создание гидростатического давления. Для измерения вязкости ньютоновских и не очень вязких неньютоновских жидкостей в качестве капилляра можно использовать трубку диаметром от долей до 2—3 мм. Получае­мые результаты, как правило, инвариантны, т. е. не зависят от диаметра трубки.

Наиболее простые, традиционные и вместе с тем универсаль­ные капиллярные вискозиметры Оствальда и Уббелоде имеют капилляр и два полых шарика для жидкости. Движущая сила процесса истечения (перепад давлений) в вискозиметре Оствальда обусловлена разностью высот жидкости, в вискозиметре Уббело­де — вакуумом или давлением в одном колене трубки. При изме­рениях приборы обычно помещают в водяную баню.

Имеются и другие конструкции вискозиметров такого типа.

Для точного измерения весьма важно правильно подгото­вить пробу, учитывая особенности конструкции и эксплуата­ции прибора.

Особое место среди структурно-механических свойств занима­ет такое поверхностное свойство, как липкость (адгезия). Оно ха­рактеризует усилие взаимодействия между поверхностями конст­рукционного материала и продуктом при нормальном отрыве или сдвиге. При этом для большинства мясных и молочных продуктов липкость обусловливает величину усилия внешнего трения.

Липкость — это физическое явление, возникающее при сопри­косновении тел. Она возникает при разделении этих тел как усилие, противодействующее разделению (отрыву). Исследование липкости как характеристического свойства сырья и продуктов в технологии мяса имеет большое значение. Например, исследова­ние липкости колбасного фарша позволяет определить оптималь­ное время куттерования. На практике это свойство мяса оценива­ют обычно по прилипаемости фарша к поверхности руки. Таким

249

же образом по состоянию поверхности мяса можно оценить его водосвязываюгцую способность. Липкость исследуют также объективными методами, измеряя усилие, необходимое для от­рыва от испытуемой поверхности соответственно подобранной пластины. Мерой липкости является величина усилия, приходя­щаяся на единицу поверхности контакта. Липкость связана с другими явлениями и свойствами продуктов: адгезией, когезией, вязкостью и поверхностным трением. Адгезия проявляется в виде усилия, действующего на границе двух соприкасающихся фаз, и зависит от величины притяжения, действующего между частицами обеих фаз.

Качественно адгезию можно охарактеризовать двумя способа­ми: нарушением контакта одновременно на всех участках площа­ди (рис. 2.24, а, г, д) или же путем последовательного отрыва отдельных участков — расслаиванием, отдиранием (рис. 2.24, б, в). Оба способа определения адгезионной прочности нашли практи­ческое применение. При первом способе разрушающую нагрузку прилагают в направлении как перпендикулярном плоскости кон­такта поверхностей, так и параллельном ей и обычно относят к единице площади поверхности контакта; при втором — определя­ют силу, необходимую для расслаивания склейки, и относят к единице длины. Очень часто адгезию, определяемую при расслаи­вании, характеризуют не силой, а работой, которую необходимо затратить на разделение фаз.

Подготовка проб. Для определения усилий среза образцов на приборе ПМ-3 на специальном устройстве для вырезания образ­цов (рис. 2.25) легким нажимом ломтика сырого или вареного продукта на вращающийся трубчатый нож вырезают ровный ци­линдрический образец диаметром 10 мм. Полученный образец из­влекают с помощью выталкивателя.

Для определения сдвиговых свойств мышечной ткани на кони­ческом пластомере вырезают образцы ткани вдоль и поперек мы­шечных волокон, по форме и размеру соответствующие кювете прибора, на установках другого типа — образцы, соответствующие размерам кюветы используемой установки.

Для определения сдвиговых свойств мясных продуктов на рота­ционных вискозиметрах и адгезионных свойств на различных ла­бораторных установках готовят мясной фарш, последовательно измельчая мясо различных животных на волчке (мясорубке), кут- тере, гомогенизаторе или другой машине тонкого измельчения. Диаметр отверстий решетки и продолжительность тонкого из­мельчения задает преподаватель.

При исследовании реологических свойств крови убойных животных рекомендуется дать сравнительную оценку вязкости цельной крови и ее фракциям, для чего цельную стабилизи­рованную кровь разделяют на фракции плазмы и форменных

250

пл

I

б

t !

(CUD Ш ц

д

₄ с^глх-С-

" ! I !

2 л.' \.

2

Б

Рис. 2.24. Принципиальные схемы приборов для измерения адгезионной прочности:

« — для нормального отрыва: У—адгезионный; 2 — когезионный; 3 — смешанный; 4 — схема устройства для осуществления отрыва; 6 — для расслаивания жестких материалов: У — внецентро- вое растяжение; 2— изгиб лля плиточного и листового материалов; 3— центральный изгиб для ли­стового материала; 4— консольный изгиб для листового материала; в — для расслаивания гибких материалов: 1—3— от жесткой подложки под углом 90°: 4 — от жесткой полложки под углом 180°; 5— от гибкой подложки; г — для сдвигового разрушения: У — при растяжении одностороннего со­единения; 2~то же. двустороннего; .?—при сжатии соединения цилиндра со стержнем; д — для сдвигового разрушения при кручении: У--по торну цилиндров; 2—по кольцевой поверхности торца полых цилиндров; 3— по боковой поверхности цилиндра и стержня

Рис. 2.25. Устройство для вырезания образцов:

У —трубчатый нож; 2— выталкиватель; 3— привод электродвигателя

У////ШШ/ШШШШ.

элементов сепарированием или центрифугированием в течение 5—8 мин при частоте вращения барабана 25—42 с \

Для исследования реологических свойств клея и желатина го­товят стандартные растворы: желатина — массовой долей 10%. клея — массовой долей 15 %.

1.ОПРЕДЕЛЕНИЕ УСИЛИЙ СРЕЗА

Порядок проведения анализа. Для определения усилий среза включают прибор ПМ-3 тумблером ВК в электросеть. Рукояткой выводят стрелку прибора на нуль и совмещают отверстия в плас­тине рабочего органа и смещающегося хомута (см. рис. 2.18). Подготовленный образец мяса осторожно помещают в образо­вавшееся цилиндрическое отверстие, вставляют прижимные плас­тины с ножевой поверхностью на конце в направляющие для сре­зания излишков мяса и фиксирования образца. Нажатием кнопки «Пуск» приводят в движение привод рабочего органа, смещающа­яся пластина которого производит срез образца.

Усилие, необходимое для среза образца, передается тензо- балке и через тензодатчик фиксируется в виде пика на ленте по­тенциометра.

Экспериментально полученные данные оформляют в виде таблицы:

Наименование и характеристика образца	Усилие среза

2. ОПРЕДЕЛЕНИЕ СДВИГОВЫХ СВОЙСТВ НА КОНИЧЕСКОМ ПЛАСТОМЕРЕ

Порядок проведения анализа. Прибор устанавливают по уровню с помощью трех винтов в станине. Готовят модельный материал соответствующей консистенции. Исследуемый образец помещают в кювету прибора. Выравнивают металлической линейкой поверх­ность модельного фарша так, чтобы масса в сосуде находилась на уровне с его краями. Кювету с исследуемым образцом устанавли­вают на столик прибора и поднимают вверх до соприкосновения поверхности с острием конуса. Для значительных перемещений ослабляют стопорный винт механизма подъема столика и свобод­но перемещают столик; для точной регулировки положения по­верхности материала относительно острия конуса пользуются микрометрической гайкой. При необходимости контролируют и устанавливают нулевое положение индикатора. Нажимают пуско­вую кнопку, включают секундомер и, слегка придерживая в на-

252

чальныи момент штангу, опускают конус. Но мере погружения конуса в материал через каждую минуту фиксируют глубину по­гружения рифленого конуса по индикатору. Следует считать, что погружение заканчивается через 3—5 мин, так как по истечении этого времени конус опускается на незначительную глубину, чем практически можно пренебречь. Длительность погружения 180— 300 с соответствует наибольшему периоду релаксации используе­мых для исследования материалов.

Для каждого исследуемого образца следует выполнить 5—6 из­мерений.

Фиксируют величину угла 2а при вершине конуса, константу конуса К (м/кт), общую массу /и_обш (кг) штанги, конуса и допол­нительного груза при его наличии.

При использовании дополнительного груза строят тарировоч- ную кривую пружины индикатора в виде зависимости между мас­сой грузов и вызываемых ими перемещений штока индикатора

Л„нд=/Кбш)- (2-64)

Для каждого значения величины перемещения штока индика­тора И_ина фиксируют соответствующую массу груза m . Расчетное значение массы грузов определяют из выражения

'"обш ^{= т}я ⁺ "W <²-⁶⁵)

Для каждого образца вычисляют значения предельного на­пряжения сдвига 0 (Па) при фиксированной длительности по­гружения:

е = к— = к^т°^5ш ~^т"^нд. _{(2 66)}

и² h^{2 {2}-^ЬЬ)

Находят среднеарифметическое значение предельного напря­жения сдвига для каждого из вариантов исследуемых образцов

^ео⁼—^L> (2-67)

где /—количество измерений.

Для каждого варианта исследуемого образца строят график за­висимости глубины погружения конуса прибора от длительности погружения.

Экспериментальные величины и расчетные данные вносят в таблицы рекомендуемых ниже форм:

253

Угол при вершин конуса -с. град

константа кони\а К. м кт

ООШЛЯ МЛСС,! I)! . kf

! Масса дополните.н> [ кого rpyin in, _t . кг

Нацменов ihi:c 1; Длительность

чарпктерлс ijik.i образца

погружения конуса. с

Iдубина погру женпя /г. м

11релельное напряжение сдвига Й. Па

Среднеарифметичес­кое значение предель ного напряжения сдвига в,. Па

30 60 120 180 240

3. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПРЕДЕЛЬНОГО НАПРЯЖЕНИЯ СДВИГА И ЭФФЕКТИВНОЙ ВЯЗКОСТИ НА РОТАЦИОННОМ ВИСКОЗИМЕТРЕ РВ-8М

Порядок проведения анализа. Методика измерения структурно- механических характеристик для ротационных вискозиметров си­стемы Воларовича сводится к подготовке прибора, измерениям и разборке. Подготовка включает установку вискозиметра по уров­ню, определение силы трения в подшипниках, заполнение рабо­чего объема исследуемым материалом и его термостатирование. Для определения реологических характеристик исследуемый об­разец массой 15—17 г помещают в наружный цилиндр вискози­метра, находящийся в крайнем нижнем положении. В случае изу­чения зависимости реологических свойств исследуемых образцов от температуры включают термостат и материал обрабатывают в течение 20—30 мин при температуре, заданной преподавателем. Наружный цилиндр при помощи подъемного устройства приводят в рабочее положение и фиксируют с помощью винта. Излишки образца убирают скальпелем, шпателем или ножом. Конкретные условия определения сдвиговых свойств (масса грузов на блоке, число оборотов шкива) апробируют применительно к изучаемому объекту. Устанавливают фиксированный груз на блоке, освобож­дают шкив со стопора, одновременно включая секундомер. После остановки системы и прекращения вращения шкива секундомер выключают. Фиксируют массу груза т (г), число оборотов шкива п и время вращения шкива.

Во время измерений меняют массу грузов М (кг) и для каж­дого груза определяют частоту вращения ротора N (максималь­ная частота вращения может достигать 2—2,5 с^-1). Каждый опыт состоит из 30—40 замеров, проводимых несколько раз с

254

постепенным увеличением и уменьшением массы грузов. Одно­временно строят реограммы N = а(М).

После этого определяют константы опыта по формулам:

к

R

'Нтг

V

ад:

R: -К

h

К К

R:

К

W(2tc/?_b²A + *4²/ 4);

= InRlh/i^g)- In (RJR_B)

к, -

2 к

(2.68)

(2.69)

(2.70)

(2.71)

где g — ускорение свободного падения, м/с²; /?_шк — радиус шкива, м; ^ — внут­ренний радиус стакана, м; К_и — радиус ротора, м; // — глубина погружения ротора в продукт, м.

Вычисляют эффективную вязкость для каждой опытной точки по уравнению

_Лэф = Ш/М

(2.72)

По окончании измерений приводят прибор в исходное положе­ние в следующем порядке: освобождают блок от нагрузки; подъем­ное устройство приводят в нижнее положение; освобождают внеш­ний цилиндр с термостатирующим устройством от крепления и выгружают исследуемый образец; отмечают высоту контакта риф­леной поверхности внутреннего цилиндра с исследуемым материа­лом h (см); тщательно моют и сушат оба цилиндра.

Строят график зависимости эффективной вязкости от окруж­ной скорости со = 2nR_fiN в логарифмических шкалах. Через полу­ченные экспериментальные точки проводят прямую линию так, чтобы она делила относительные отклонения расстояний между точками и прямой на равные части. Составляют уравнение этой прямой, определяют темп разрушения структуры т. Значение ко­эффициента эффективной вязкости определяют по формуле

Л эф ⁼ Я(ю/со,) ² = Я(о;

(2.73)

где В — эффективная вязкость при фиксированном значении окружной скорости, Па с; СО] — фиксированное единичное значение окружной скорости боковой по­верхности ротора коаксиально-цилиндрического вискозиметра (со, = 1 м/с); ш, — безразмерная окружная скорость (ее числовое значение).

После определения по полученным экспериментальным дан­ным индекса течения п = 1 — т рассчитывают инвариантную для любых коаксиально-цилиндрических ротационных вискозимет­

255

ров реологическую константу В_{) по формуле

учитывающей закон изменения градиента скорости.

Затем вычисляют реологические константы — предельное на­пряжение сдвига 0_О и пластическую вязкость г|_пГ ориентируясь на график зависимости N(M). При этом точки для вычислений берут непосредственно с кривой. 0_О и г|_П1| определяют в следующей по­следовательности. Предельное напряжение сдвига 0₍₎ (Па) соответ­ствует отрезку, отсекаемому кривой Л'(М), по оси абсцисс (Л/_п). Его определяют по формуле

% = к₀М₀. (2.75)

Напряжение сдвига на поверхности ротора

Q = /c_{)M. (2.76)

Пластическую вязкость в зависимости от того, распространяется ли сдвиг на всю толщину кольца продукта (в зазоре между ротором и стаканом), рассчитывают по одной из приведенных ниже формул.

Первый случай — сдвиг распространяется на всю толщину кольца, когда масса нагрузки M_Q больше массы нагрузки М_] = A^Gq. В этом случае пластическую вязкость определяют по формуле

Л_пл = (Ш-£₂6₀)/М (2.77)

Все расчеты пластической вязкости, когда сдвиг распространя­ется на всю толщину кольца исследуемого продукта, рекомендует­ся сводить в таблицу:

Константа опыта к =					к2 =
N	М	кМ	к2%	кМ -	Л tll = (kM~k,%)/N

4. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПРЕДЕЛЬНОГО НАПРЯЖЕНИЯ СДВИГА И ЭФФЕКТИВНОЙ ВЯЗКОСТИ НА РОТАЦИОННОМ ВИСКОЗИМЕТРЕ

ТИПА «РЕОТЕСТ»

Порядок проведения анализа. Предварительно выбирают соот­ветствующую измерительную головку, руководствуясь табл. 2.7 для определения сдвиговых характеристик того или иного про­

256

дукта, затем фиксируют при помоши цангового зажима вы­бранный измерительный ротор на выходном валу измеритель­ного блока.

Т а б л и ц а 2.7

Пределы измеряемых реологических характеристик, соответствующих индексам

измерительных головок

Индекс измери­тельных j

ГОЛОВОК |

Соотношения i Область радиусов роторов напря- и стаканов К 'К женин 0

Напряжение сдвига 0. Па

Скорость деформации

Оффек! пиная (линамическам) вязкость Г). Па с

	0,98	1	11-110	1.5-1310	0.01-75
		11	55—550	1.5-1310	0,05-37 5
	0,94	I	12-120	0.5-437	0,03-240
		11	60-600	0,5-437	0,15-1200
	0,81	1	16- 160	1/6-146	0,12-1000
		11	80-800	1/6-146	0,6-5000
И	0,81	I	60-600	1/6-146	0,4-3600
		II	300-3000	1/6-146	2-18000

Для наполнения цилиндрического измерительного устройства в мерный бачок вносят рекомендуемый объем (массу) исследуемо­го образца:

Тип измерительной головки Объем (масса) образца, см³ (г)

25

S₂ 30

50

/7 17

Константы выбранной измерительной головки определяют в зависимости от жесткости торсиона I—II (положение рукоятки на лицевой панели измерительного блока) из табл. 2.8.

Таблиц а 2.8

Константы измерительных головок

Тип измерительно» головки

5,

Константы роторов Z Па/ел. шкалы

при жесткости торсиона

при жесткости торсиона II

Я

1,19

1,23 1,69 5.89

5,92 6,16 8.45 29,29

Исследуемый продукт помещают в соответствующий стакан с герметично закрытым съемным дном и коаксиально ротору по на­правляющей при помощи винтового зажима фиксируют на изме­рительном блоке.

257

При необходимости выполнения измерений при различных значениях температуры стакан герметично фиксируют в водяной бане, которую подключают к ультратермостату, и продукт термо- етатируют 10—20 мин до установления требуемой температуры.

Прибор подключают к сети напряжением 220 В. частотой 50 Гц. Задают требуемую частоту вращения ротора, начиная с минималь­ной, с помощью переключателя скоростей за счет установки рыча­га в положение, соответствующее данным табл. 2.9.

T а б л п и а 2 9

Определение частоты вращения ротора вискозиметра <■ Реотест-2» по ступеням

Ступень	Частота вращения Л', с 1 11	Ступень	Частота вращения
1а	0,00926	In	0.00463
2а	0.01660	2в	0.00833
За	0,02778	Зв	0.01389
4а	0.05000	4н	0.02500
5 а	0,08330	5 в	0.04167
6а	0,15000	6 в	0.07500
7 а	0,25000	7 в	0.12500
8а	0.45000	8 в	0,22500
9а	0,75000	9 в	0.37500
10а	1,35000	!0в	0,67500
11а	2.25000	1 i в	1,12500
12а	4,0500	12в	2,02500

Для переключения от ступени 1 до ступени 12 требуется 2,5 обо­рота рукоятки. Промежуточные ступени соответствуют меньшему повороту и индицируются на табло блока многоступенчатого ре­дуктора. Другую частоту вращения ротора можно установить в процессе измерений.

Отклонение показаний измерителя частоты, расположенного на измерительном блоке, от величины 50 Гц требует внесения по­правки при расчете частоты вращения ротора по формуле

Л_д = #//50, (2.78)

где iV —действительная частота вращения ротора; N — частота вращения ротора (по табл. 2.9); /— индуцируемая частота переменного тока. Гц.

Измеряемое значение напряжения сдвига при различных ско­ростях вращения ротора выбранной измерительной головки в со­ответствии с жесткостью торсиона вычисляют по формуле

0 = Za, (2.79)

где Z— константа ротора; a — показания стрелочного логометра.

258

Для построения реограммы — кривой течения N (0) обычно бывает достаточно 12 экспериментальных точек в диапазоне от минимальной до максимальной частоты вращения ротора.

Эффективную вязкость при каждой частоте вращения ротора рассчитывают по формуле

где к — константа измерительной головки:

(2.80)

к

4л

(2.81)

где соотношение /?„//?„ для соответствующей измерительной головки берут из табл. 2.7.

Все данные измерений заносят в журнал наблюдений:

Номер опыта	Напряжение сдвига 0. Па	Действительная частота вращения ротора /V c_i	Окружная скорость вращения ротора to = 2kRA\. м • с*1	Эффективная i -г .. , ,. 11 I емператупа ВЯЗКОСТЬ 11 ,, ' „ р ; Па • с 1 пР°л>'к'га С

По окончании опыта измерительную головку отсоединяют от измерительного блока, разбирают, удаляют исследованный про­дукт, моют водой, сушат и окончательно обезжиривают при помо­щи спирта.

5. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВЯЗКОСТИ НА ВИСКОЗИМЕТРЕ ЭНГЛЕРА

Порядок проведения анализа. Перед началом работы прибор ус­танавливают с помощью регулирующих винтов так, чтобы три указателя уровня 6 (см. рис. 2.23) находились в горизонтальной плоскости. Перед каждым определением прибор и его отверстие для стока 8 следует тщательно промыть спиртом, бензином и вы­сушить продуванием воздуха.

С помощью вискозиметра Энглера устанавливают время исте­чения дистиллированной воды. Для этого в тщательно промытый и высушенный сосуд 3 для испытуемой жидкости при закрытом сточном отверстии £ немного выше указателей уровня 6 наливают дистиллированную воду температурой 20 °С. Нагревая термоста- тирующую баню 7, во внутреннем сосуде 3 в течение 10 мин под­держивают температуру 20 "С; затем слегка поднимают стержень 2 и выпускают немного воды. Таким образом, все сточное отверстие заполняется водой. Излишки воды отсасывают из сосуда пипет­кой, чтобы уровень ее находился на высоте указателя уровня 6.

259

Под сточное отверстие прибора ставят измерительную колбу 9. Установив прибор, закрывают его крышкой 4, придерживая при этом рукой стержень 2, закрывающий сточное отверстие 8.

Убедившись, что температура воды равна 20 °С, быстро, не тро­гая прибора, поднимают рукой запирающий стержень 2 и по се­кундомеру точно отмечают время заполнения колбы 9 до черты, указывающей объем 200 см³. Это время должно быть равно не ме­нее 50 и не более 52 с. Среднее для данного прибора время, прини­маемое за единицу, определяют, исходя из трех последовательных измерений, разница между которыми должна быть не более 0,5 с. Такую проверку делают перед каждым новым опытом.

В сосуд 3 немного выше указателя уровня наливают испытуе­мый образец, подогретый на 2—3 °С выше температуры опыта.

В термостатирующую баню 7 наливают воду на 0,2—0,3 °С выше температуры опыта и поддерживают ее, перемешивая содер­жимое мешалкой 5.

Подняв немного стержень 2, дают стечь излишкам образца на­столько, чтобы его уровень совпадал с верхними точками указате­ля уровня 6 и сточная труба £была полностью заполнена. После этого прибор закрывают крышкой 4 и под сточное отверстие 8 ставят измерительную колбу 9.

Температуру испытуемого образца проверяют при перемешива­нии. Для этого вращают вокруг стержня 2 крышку прибора 4 с тер­мометром 1. Когда будет достигнута требуемая температура, выдер­живают еще 5 мин, а затем быстро поднимают стержень 2, закрыва­ющий сточное отверстие 8, одновременно включив секундомер. Последний останавливают в тот момент, когда в измерительной колбе 9 уровень жидкости достигнет отметки 200 см³ (пена в расчет не принимается). Отметка 100 см³ на измерительной колбе служит ориентировочно для контроля времени истечения.

Вязкость в градусах Энглера вычисляют по формуле

-

bin* — — 5

20°=—' (2.82) h

где г₂ — время истечения образца, с; t_x — время истечения воды, с.

Для перевода градусов Энглера в Па • с пользуются эмпиричес­кой формулой

( £ ПОЛ£ >

р> (2.83)

20' Л =

, _Q00 5,9806

6,922г|_оп

где в²⁰ — вязкость, Па-с; г]_оп — вязкость при температуре опыта, °Е; р — плот­ность жидкости при температуре опыта, г/см³.

Полученные экспериментальные данные оформляют в виде таблицы рекомендуемой формы:

260

характеристика .Номер! ^В'^{хмм ,,с}" Срелисарифмси.- ; Время „с- _; Среднеарифмстн- обтч.а естония югпт течения ческое значение ис- течения ческое значение эксп'р.ш">нг1 j ^0Г1ЬЛа ! образца, с течения образца, с ' волы, с истечения волы. ,

Расчетные данные сводят в таблицу:

Наименование и ха­рактеристика образна

Вязкое п>

Условия эксперимент

6. ОПРЕДЕЛЕНИЕ АДГЕЗИОННЫХ СВОЙСТВ МОДЕЛЬНЫХ ФАРШЕЙ

6.1. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЛИПКОСТИ МЯСНОГО ФАРША НА ЛАБОРАТОРНОЙ УСТАНОВКЕ

Основным элементом лабораторной установки (рис. 2.26) яв­ляются технические весы 4, над одной из тарелок которых уста­навливают скамеечку I так, чтобы они не соприкасались. На скамеечку помещают испытуемый образец 2 и прикрывают его измерительной пластинкой 3, которую прикрепляют к коро­мыслу весов прочной ниткой. На другой тарелке весов помеща­ют химический стакан 6. Над весами 4 устанавливают бутыль Мариотта 5 с водой.

Испытуемый образец 2 помещают на скамеечку / лабора­торной установки и накрывают его измерительной пластиной. На пластину в течение задан­ного времени устанавливают груз определенной массы. За­тем груз снимают, открывают кран бутыли Мариотта, на­полняя стакан водой. Кран закрывают в момент отрыва пластины от поверхности об­разца. Далее уравновешивают весы, определяя массу воды в стакане.

Условия эксперимента (вы­соту слоя продукта, величину нагрузки, продолжительность ее воздействия, массовую долю вла­ги и жира в модельном фарше) фиксируют в тетради.

Рис. 2.26. Лабораторная установка для определения липкости (по С. Тышкевичу)

261

Адгезия (Па) определяется как удельная сила нормального от рыва пластины от продукта

Р.

.v. " /-;, "

(2.84)

где F_tl— сила отрыва. Н: — iеомстричсская площадь пластины. м^:: т — масса груза. Ki.

Экспериментальные и расчетные данные оформляют в вщге

таблицы:

Образец

Массовая доля молельного фарша, ?<?

влаги

Условия эксперимента

жира

Высота

ппшевых _слояоб. Масса ^{лооавок} разпа, мм [ ^кг

Продолжитель­ность действия rpv;a, мин

6.2. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЛИПКОСТИ МЯСНОГО ФАРША НА ПРИБОРЕ СОКОЛОВА—БОЛЬШАКОВА

Метод основан на определении величины усилия, необходимо­го для разделения двух поверхностей, связанных (склеенных) ис­пытуемым фаршем.

Перед началом работы выдвигают рабочий орган / прибора (рис. 2.27) и включают прибор в электросеть. На нижнюю пласти­ну 2 помещают испытуемый образец массой 2 г. Нажатием кноп­ки «Пуск» включают электродвигатель. При этом втулка 8 вместе

Рис. 2.27. Схема прибора Соколова—Большакова для опреде­ления липкости мясного фарша

262

со штоком 4. грузом 9 и верхней пластиной 3 с помощью при­способления /перемещается вниз. При достижении верхней плас­тиной 3 поверхности образца последний подпрессовывается в те­чение 30 с под действием груза 9 постоянной массы для данного исследуемого продукта.

По истечении установленного времени, регулируемого реле 5. электродвигатель автоматически включается на обратный ход, вследствие чего втулка £ начинает двигаться вверх. Усилие, необ­ходимое для отрыва верхней пластины от образца, фиксируется на электронном самопишущем приборе 6.

Конкретные условия определения липкости (масса груза, время пребывания образна под нагрузкой) должны быть предварительно апробированы применительно к изучаемому объекту.

Далее фиксируют условия проведения эксперимента и данные самопишущего устройства.

Контрольные вопросы и задания

1.Для решения каких технологических задач требуется изучение физических характеристик мяса и мясопродуктов'.'

2. Укажите основные физические характеристики мяса и мясопродуктов. Как они связаны с особенностями их макро- и микроструктуры?

3. Какие физические свойства мяса играют важную роль в оценке цветности?

4. Какое практическое значение имеет объективная опенка оптических свойств мяса⁹

5. Чем обусловлена анизотропия затухания звука в мясе и цельномышечных мясных продуктах?

6. Каковы преимущества и перспективы применения ультразвука для анализа мяса и мясных продуктов?

7. Как практически определить акустические характеристики мяса и мясо­продуктов?

8. Чем обусловлен эффект поглощения звука в животных тканях?

9. Назовите основные теплофизические свойства мяса и мясопродуктов и мето­ды их экспериментального исследования. В чем их преимущества и недостатки?

10. Какие комплексные методы исследования теплофизических свойств пище­вых продуктов вы знаете⁹

11. Что понимают под функционально технологическими свойствами мяс­ного сырья⁹

12. Что принято понимать под функциональными свойствами изолированных белков и белковых систем?

13. Что такое эмульсия⁹

14. Какие факторы влияют на функциональные свойства мясных фарше- вых эмульсий?

15. Охарактеризуйте способы стабилизации функциональных свойств мяс­ных фаршей.

16. Какие свойства относятся к структурно-механическим свойствам мяса и мясопродуктов?

17. Дайте характеристику основных сдвиговых реологических, компрессион­ных свойств пластично-вязких продуктов. При расчете каких технологических процессов учитывают эти параметры?

18. Какое практическое значение имеют поверхностные свойства мясо­продуктов?

19. Как можно практически определить цветность мяса и мясопродуктов, пи­щевых животных жиров?

263

20. Какова сущность экспериментальных методов определения акустических свойств мяса и мясопродуктов?

21. В чем состоит метол двух временных точек определения теплофизических характеристик'.'

22. Какие основные этапы включает процесс гистологического анализа мяса.' Каковы его преимущества перед физико-химическими и биохимическими мето­дами исследований'.'

23. Каковы правила отбора и подготовки проб для определения микрострук- гурных показателей мяса'.'

24. Какие приборы используют при получении срезов животных тканей лля гистологических исследований?

25. Какие методы используют при определении функционально-технологи­ческих свойств мяса? Каковы преимущества метода последовательного определе­ния функциональных показателей в одной навеске''

26. Как практически определить водосвязывающую, влагоудерживающую. жироудерживаюгцуку эмульгирующую способности и стабильность фаршевых эмульсий?

27. Охарактеризуйте способность различных белков животных тканей к обра- юванию гелей.

28. Какие приборы используют для определения физических показателей гелей?

29. Как определить структурно-механические свойства мяса, мясопродуктов и вторичных продуктов убоя?

30. Что такое вязкость жидкости?

31. Как влияет температура на вязкость жидкости'?

32. Какие типы вискозиметров вы знаете?

33. Каковы особенности капиллярных вискозиметров'?

34. Принцип действия конического пластомера.

35. Устройство и принцип действия ротационных вискозиметров.

36. Какие технологические факторы влияют на структурно-механические свойства мяса и мясных продуктов?