4.6. Кулинарные жиры
Кулинарные жиры получают смешением одного или нескольких видов животных жиро (бараньего, говяжьего, свиного, костного) с растительными маслами (хлопковым, подсолнечным или соевым). Одним из основных критериев при составлении жировых смесей и производстве кулинарных жиров является температура их плавления, которую обычно стремятся подобрать равной 36–40 °С.
Кулинарные жиры подразделяются на комбинированные и растительные. Комбинированные жиры включают комбижир животный, особый свиной и маргагуселин, в которые, помимо саломаса и растительного масла, входит до 30 % животных жиров. К растительным кулинарным жирам относятся гидрожир (пищевой саломас) и растительное сало. Растительное сало получается смешением пищевого растительного саломаса с растительным маслом. Процесс приготовления кулинарных жиров, наряду с такими операциями, как предварительная очистка жиров, составление жировой смеси, расплавление и смешение жиров, установление необходимой температуры смеси жиров (темперирование), включает операцию по охлаждению продукта. Температура смеси жиров, поступающих на охлаждение, на 5–8 °С выше температуры плавления смеси.
Исследовались реологические свойства кулинарных жиров «Белорусский», «Новинка», «Прима», «Фритюрный» и растительного сала [11]. При исследовании были использованы цилиндры H, S2 и S3 вискозиметра «Реотест RV». Диапазон изменения градиента скорости составлял от 0,167 до 437 с–1 в интервале температур от 10 до 50 °С.
Результаты исследования кулинарного жира «Новинка» приведены в табл. 4.20.
Экспериментальные
данные были обработаны в логарифмических
координатах
и
.
На рис. 4.10 показаны кривые течения
кулинарного жира «Новинка» в интервале
температур 10–40 °С. Угол наклона
кривых (индекс течения), характеризующий
показатель неньютоновского поведения
жира, увеличивается с возрастанием
температуры. Это свидетельствует о
принадлежности жира «Новинка» к
неньютоновским псевдопластичным
жидкостям. В большей степени касательные
напряжения изменяются в зависимости
от температуры жира
и в меньшей степени – от градиента
скорости
.
Так, при температуре
жира 10 °С и при увеличении
с 0,167 до 1,5 с–1,
т. е. в девять раз,
возрастает лишь с 1360 до 1760 Па. При
уменьшении температуры
с 25 до 10 °С, т. е. всего в 2,5 раза, значения
при
= 0,167 с–1 возрастают с 233 до 1360 Па.
Еще в большей степени изменяются значения
τ в интервале температур жира 35–40 °С.
При температуре жира 40 °С (линия 6
на рис. 4.10) индекс течения приближается
к единице, т. е. начиная с 40 °С и
выше свойства жира приближаются к
свойствам ньютоновских жидкостей.
Рис. 4.10
Графики кривых течения, построенные по экспериментальным данным для других кулинарных жиров, имеют аналогичный вид. Следовательно, все исследуемые кулинарные жиры («Новинка», «Белорусский», «Прима») и растительное сало обладают свойствами неньютоновской псевдопластичной жидкости.
На
рис. 4.11 показаны вязкостно-скоростные
характеристики кулинарного жира
«Новинка». Анализ вязкостно-скоростных
характерис-тик
данного жира показывает, что в интервале
температур от 10 до 35 °С вязкостные
свойства жира существенно зависят от
градиента скорости. При более высоких
температурах жира влияние градиента
скорости на его вязкостные свойства
уменьшается. Так, если при температуре
жира 10 °С и увеличении
с 0,167 до 1,5 с–1
эффективная вязкость уменьшается
с 8160 до 1175 Па·с, то при температуре 40 °С
и увеличении
с 243 до 437 с–1 эффективная вязкость
уменьшается с 0,050 до 0,047 Па·с (линии 1
и 6, рис. 4.11). Вязкостные свойства
кулинарного жира «Новинка» в диапазоне
температур от 10 до 35 °С изменяются в
меньшей степени, чем при более высоких
температурах. Наибольшее влияние на
вязкостные свойства жиров оказывает
температура больше 35°С.
Рис.4.11
Графики вязкостно-скоростных характеристик исследуемых кулинарных жиров «Прима», «Белорусский» и растительного сала аналогичны.
Анализ вязкостно-скоростных характеристик кулинарных жиров показывает, что в интервале температур 10–25 °С их вязкостные свойства в значительной степени зависят как от температуры, так и от градиента скорости. При дальнейшем повышении температуры (до 35–40 °С) вязкостные свойства продукта уменьшаются в десятки раз, что можно объяснить массовым плавлением триглицеридов.
В целях получения обобщенной зависимости по вязкости для кулинарных жиров «Прима», «Новинка», «Белорусский» и растительного сала экспериментальные данные обработали в виде зависимости масштабной вязкости от температуры (рис. 4.12) и средней безразмерной вязкости от градиента скорости (рис. 4.13).
Рис. 4.12
Значения
экспериментальных данных масштабной
вязкости при
= 0,5 с–1 для различных температур,
а также средней безразмерной вязкости
для различных
значений
для кулинарного жира «Новинка» приведены
в табл. 4.20 и 4.21.
При обработке
опытных данных в полулогарифмических
координатах
(см.
рис. 4.12) масштабное значение
принято при одном из значений
,
имевших место в экспериментах, а именно
при
= 0,5 с – 1. В интервале температур
от 10 до 20 °С опытные данные по
кулинарным жирам «Белорусский», «Прима»
и растительному салу располагаются
вдоль единой кривой. При дальнейшем
повышении температуры от 20 °С и выше
для каждого упомянутого продукта имеется
своя зависимость
от температуры, что можно объяснить
различным соотношением животных и
растительных жиров в каждом кулинарном
жире. Зависимость
от температуры для кулинарного жира
«Новинка» имеет автономный характер
во всем интервале температур. При этом
абсолютные значения
для жира «Новинка» во всем интервале
температур меньше значений
для кулинарных жиров «Белорусский»,
«Прима» и растительного сала при
соответствующих температурах.
Обработка
экспериментальных данных для кулинарных
жиров в координатах
показана на рис. 4.13. Анализ полученной
температурно-инвариантной зависимости
показывает, что опытные данные по
кулинарным жирам «Белорусский»,
«Новинка», «Прима» и растительному салу
располагаются вдоль одной линии.
Следовательно, для них существует единая
температурно-инвариант-ная характеристика.
Опытные данные, по которым построена единая температурно-инвариантная характеристика кулинарных жиров, аппроксимируется следующей формулой:
.
(4.17)
Математическая обработка экспериментальных данных (см. рис. 4.13) производилась методом наименьших квадратов. При доверительном интервале с надежностью α = 0,95 вероятная относительная погрешность результатов, вычисленных по формуле (4.17), не превышает 5,0 %.
Для определения эффективной вязкости кулинарных жиров при любых промежуточных значениях градиента и температуры продукта, имевших место при проведении исследований, необходимо воспользоваться зависимостью
.
(4.18)
Значение
в формуле (4.18) определяется по графику
(см. рис. 4.12).
Как отмечалось ранее, результаты реологических исследований жиросодержащих и некоторых других пищевых продуктов представлены или в виде табличных данных, или в виде расчетных зависимостей. При этом, как правило, сведения по реологическим исследованиям приводятся в том виде, в каком они опубликованы. С учетом сказанного приводим отдельно сведения о кулинарном жире «Фритюрный» [23].
Кулинарный жир «Фритюрный», содержащий 99,7 % жира, относится, как и другие кулинарные жиры, к продуктам, у которых касательное напряжение и эффективная вязкость зависят от температуры продукта и градиента скорости. При проведении исследований были использованы цилиндры H и S2, с помощью которых выполняли измерения в диапазоне градиента скорости от 0,167 до 437,4 с–1. Диапазон изменения температуры данного кулинарного жира – от 24,1 до 34,2 °С.
Результаты исследований касательных напряжений и эффективной вязкости кулинарного жира «Фритюрный» в зависимости от градиента скорости и температуры жира приведены в табл. 4.22.
Анализ данных, приведенных в табл. 4.22, показывает, что срав-нительно большие значения эффективной вязкости имеют место при температуре жира 24,1 °С и градиенте скорости 0,167 с–1, а именно η = 2588 Па·с. С повышением температуры жира и увеличением градиента скорости значение его эффективной вязкости уменьшается, притом весьма существенно. Так, при увеличении градиента скорости с 0,3 до 3 с–1 и неизменной температуре жира, равной 28,1 °С, значение эффективной вязкости уменьшается почти в четыре раза. Еще большее влияние на эффективную вязкость оказывает изменение температуры жира. Например, при возрастании температуры жира с 24,1 до 30 °С, т. е. всего на 25 %, значение эффективной вязкости при одном и том же значении градиента скорости, равном 0,167 с–1, уменьшается с 2588 до 564 Па·с, т. е. почти на 460 %.
Наиболее существенно эффективная вязкость жира уменьшается при повышении температуры продукта с 30 до 34,2 °С. Так, при градиенте скорости 40,5 с–1 значение эффективной вязкости в указанном интервале температур уменьшается с 10,3 до 0,269 Па·с, т. е. более чем в 38 раз, что можно объяснить массовым плавлением триглицеридов.
Аналогичное влияние изменения температуры жира и градиента скорости оказывают на величину касательных напряжений.