Эталонные характеристики мясного фарша

Продукт	Содержание говядины, кг на 1 кг мяса	Влагосодержание, 1 кг воды на 1 кг сухих веществ	Предельное напряжение сдвига, Па	Пластическая вязкость, Пас
Сардельки говяжьи	0,9	3,9	300	3,88
Сосиски русские	0,5	2,4	320	6,96
Колбаса докторская	0,25	1,8	310	4,86
Сардельки свиные	0	1,34	160	3,02

В табл. 2.10 и 2.11 приводятся компрессионные и релаксационные характеристики фарша русских сосисок при осевом сжатии между двумя пластинами.

Таблица 2.10

Компрессионные характеристики фарша русских сосисок

Влаго-содер-жание	Предел текучести т  10–3 (Па) при толщине слоя фарша Н0  103, м			Модуль упругости Е  10–4 (Па) при толщине слоя фарша Н0  103, м
	4	6	8	4	6	8
2	3,15	2,75	2,3	–	–	4,4
2,5	2,44	2,04	1,6	4,7	3,7	2,7
3	1,74	1,32	0,9	3,2	2,2	1,2
3,5	1	0,6	0,2	2	1	0

Таблица 2.11

Релаксационные характеристики фарша русских сосисок

Скорость деформации   102	Релаксационный модуль ЕR  10–3 (Па) при влагосодержании 3 кг воды на 1кг сухих веществ	Периоды релаксации, с
		Деформации t	Напряжения t
0,1	0,09	370	56
0,5	0,43	74	11,2
1	0,86	37	5,6
2	1,71	18,5	2,8
4	3,42	9,2	1,4
6	5,14	6,2	0,9

Приведенные в табл. 2.11 коэффициенты входят в следующее уравнение стандартного линейного вязкоупругого тела:

, (2.191)

где  – нормальное напряжение и скорость изменения нормального напряжения;  – относительная деформация сжатия и скорость изменения относительной деформации сжатия.

К результатам метареологических исследований можно отнести данные о прочностных свойствах говядины в испытаниях на разрыв, сопоставляемых с органолептической оценкой нежности мяса в баллах. Величины предела прочности говядины на разрыв (_пр  10^–5, Па) приведены в табл. 2.12.

Таблица 2.12

Метареологические свойства мяса

Органолептическая оценка нежности мяса, балл	Длиннейшая мышца спины	Полусухо-жильная мышца	Трапецие-видная мышца	Вареное мясо
2	7,6	17,3	22,2	25
3	4,7	12,9	17,9	14,1
4	2,7	10,4	15	9,1
5	2,2	9,4	13,6	7,5

Плотность мясных бульонов, крови и молока предлагается рассчитывать по формуле

 = _0t + ас, (2.192)

где _0t – плотность, кг/м³; а – коэффициент, кг/м³; с – предел концентрации, кг/кг (табл. 2.13).

Таблица 2.13

Значения величин, необходимых для расчета плотности по формуле (2.192)

Продукт	Темпера тура t, С	Предел концентрации с, кг/кг	Коэффициент а, кг/м3	Плотность 0t, кг/м3
Бульон мясной	40	0 – 0,2	300	992
Кровь дефибринированная	40	0 – 0,2	300	992
Молоко	20	0 – 0,12	115	998

Плотность жира лежит в пределах 855–903 кг/м³, плотность фарша –1050–1126 кг/м³, плотность мяса – 940–1058 кг/м³, плотность кости –1300–2400 кг/м³.

Адгезионные характеристики (липкость) зависят от длительности предварительного контакта, материала, состава среды и многих других факторов и колеблются в широком диапазоне. Например, для фарша докторской колбасы липкость составляет: для стали Ст3 – 490–12400 Па; нержавеющей стали – 12760–17560 Па; фторопласта 4 – 10400–18500 Па. Фрикционные характеристики (коэффициент трения скольжения) тоже представляют собой сложный показатель. Ориентировочно фрикционная пара мясо – нержавеющая сталь имеет величину 0,1–0,2.

Зависимость динамического коэффициента вязкости  цельного молока от температуры T приведена в табл. 2.14

Таблица 2.14

Зависимость вязкости от температуры

T, С	5	10	15	20	30	40	50	60	70	80
  103, Па  с	2,96	2,47	2,1	1,79	1,33	1,04	0,85	0,71	0,62	0,57

Сгущенное молоко является псевдоэластичной неньютоновской жидкостью. Его реологические характеристики приведены в табл. 2.15.

Таблица 2.15

Зависимость безразмерной вязкости от приведенного градиента скорости сдвига

	0,006	0,02	0,1	0,2	0,6	1	2	6	10
	1	0,92	0,76	0,55	0,33	0,25	0,17	0,11	0,1

Примечание: _р – осредненный период релаксации, с;  – градиент скорости сдвига, с^–1;  – коэффициент динамической вязкости при градиенте скорости , Па  с; ₀ – наибольший коэффициент динамической ньютоновской вязкости, Па  с.

Наибольшая ньютоновская вязкость сгущенных молочных продуктов с сахаром лежит в пределах 2–5 Па  с. Осредненное значение периода релаксации равно 2,5  10^–5 с.

Вязкость кисломолочных продуктов зависит от вида закваски, стабилизатора, разрушенности структуры и ряда других параметров. Ориентировочные значения коэффициента динамической вязкости для этих продуктов следующие: сметана жирностью 20 % –   10³ = 2284 Па  с; кефир нежирный –   10³ = 1016 Па  с; простокваша –   10³ = 9,513 Па  с. Простокваша с неразрушенной структурой имеет вязкость   10³ = 445 Па  с.

Вязкость сливок с содержанием жира 0,3–0,5 кг/кг может быть определена по формуле Ересько

, (2.193)

а с содержанием жира 0,6–0,83 кг/кг – по формуле

. (2.194)

Формулы справедливы при значениях = 301300 с^–1; Т = 293363 К; R = 8,314 Дж/(моль  К).

Вязкость расплавленного сливочного масла практически такая же, как и у сливок. При более низких значениях температуры масло обладает предельным напряжением сдвига, поэтому при вискозиметрировании можно говорить об его эффективной вязкости.

Коэффициент эффективной вязкости масла при значениях температуры ниже фазовых переходов может быть определена по формуле

. (2.195)

Значения коэффициентов из формулы (2.195) в зависимости от температуры и градиента скорости приведены в табл. 2.16.

Таблица 2.16

Значения коэффициентов n и k

Температура, С	Градиент скорости , с–1
	0,167– 2,7		2,7– 48,6		48,6–145,8
	n	k	n	k	n	k
14	0,07	565	0,17	506	0,3	304
16	0,08	410	0,18	372	0,36	186

Окончание табл. 2.16

Температура, С	Градиент скорости , с–1
	0,167– 2,7		2,7– 48,6		48,6–145,8
	n	k	n	k	n	k
18	0,12	280	0,22	254	0,42	115
20	0,15	145	0,28	135	0,46	67,6
25	0,22	56	0,33	50,2	0,58	13,7

Маргарины, как и все животные жиры, при значениях температуры ниже фазовых переходов можно отнести к псевдопластичным жидкостям. Л. К. Николаев предложил в интервале изменения скоростей сдвига = 0,130 с^–1 и температуры Т = –5  +20 К для маргаринов формулу вида

. (2.196)

Зависимость эффективной вязкости (Па  с) от градиента скорости приведена в табл. 2.17.

Таблица 2.17

Значения эффективной вязкости В

Вид маргарина	, Па  с	Скорость сдвига , с–1
		0,1	5	30
Сливочный	2260	7655	391,5	100,3
Славянский бутербродный	2350	7960	407,1	104,3
Столовый «Эра»	2150	7282	372,4	95,4
Столовый «Молочный»	2270	7689	393,2	100,7

Влияние температуры и градиента скорости сдвига на вязкость смеси мороженого пломбира сливочного отображено в табл. 2.18.

В справочниках можно найти реологические характеристики растворов и суспензий казеина, казеинатов, копреципитатов, творожных изделий, сырных масс.

Таблица 2.18

Значения эффективной вязкости _эф  10³, Па  с в зависимости от температуры и градиента скорости

Температура t, С	Градиент скорости , с–1
	365	437	656	729	1312
5,1	74	72,3	71,8	71	66,6
10	58,4	57,7	56,9	56,7	53,9

Поверхностное натяжение цельного молока лежит в пределах (4146)10^–3 Н/м; обезжиренного молока – (3952)10^–3 Н/м; сливок –(41,651,2)10^–3 Н/м, причем эта величина уменьшается с повышением температуры.

На вязкость сахарных растворов, проявляющих ньютоновские реологические свойства, влияют концентрация сахара и температура. Влияние температуры Т (С) сахарного раствора на коэффициент динамической вязкости   10³ (Па  с) при концентрации сахара с = 0,7 кг/кг отображено в табл. 2.19.

Таблица 2.19

Влияние температуры сахарного раствора на коэффициент динамической вязкости

Т, С	20	30	40	50	60	70	80
  103, Па  с	460	214	111	63	39	25	17

Вязкость сахарного раствора меняется в широких пределах. При температуре Т = 80 С и концентрации сахара с = 0,6 кг/кг коэффициент динамической вязкости сахарного раствора  = 5,3  10^–3 Па  с; при температуре Т = 40 С и концентрации с = 0,8   = 2160  10^–3 Па  с.

При температуре Т = 20 С и концентрации сухих веществ с = 0,15 кг/кг коэффициент динамической вязкости виноградного сока  = 1,75  10^–3 Па  с.

При температуре Т = 20 С и концентрации сухих веществ с = 0,2 кг/кг коэффициент динамической вязкости яблочного сока  = 2,23  10^–3 Па  с. При температуре Т = 20 С и концентрации сухих веществ с = 0,2 кг/кг коэффициент динамической вязкости яблочного сока  = 2,23  10^–3 Па  с.

При температуре Т = 20 С и скорости сдвига 100 с^–1 коэффициент динамической вязкости абрикосового сока с мякотью  = 93  10^–3 Па  с.

Вязкость водно-спиртово-сахарных растворов ликеро-водочных изделий зависит от температуры, концентрации спирта и сахарозы и колеблется от  = (1,530)10^–3 Па  с.

С обширной информацией о пищевых массах хлебопекарной, макаронной, дрожжевой и кондитерской промышленности, которые, как правило, представляют собой весьма сложные в реологическом отношении среды, целесообразно ознакомиться в справочниках под редакцией Горбатова и Мачихина. В настоящем пособии лишь приведены краткий обзор фактического материала и подходы к эмпирическому описанию данных реометрии некоторых пищевых продуктов. При проведении реодинамических расчетов конкретного оборудования следует детально разобраться в реологическом поведении перерабатываемого материала по специальной литературе, во многих случаях по публикациям периодических изданий.