4.5.2. Маргарины с содержанием жира от 40 до 75 %

Мягкий маргарин «Утро» (наливной)

Исследование реологических характеристик маргарина проводили в интервале температур продукта от 11,8 до 46,1 °С и при изменении градиента скорости от 0,167 до 437,4 с^–1.

Маргарин мягкий «Утро» имеет следующий состав: растительные жиры – 40 %, вода, соль, эмульгаторы Е 471 и Е 476, краситель Е 160А, лимонная кислота, ароматизатор натуральный [16].

Реологические характеристики мягкого маргарина «Утро» приведены в табл. 4.37.

Маргарин имеет наибольшую эффективную вязкость, если его температура 11,8 °С и градиент скорости 0,33 с^–1.

Уменьшение эффективной вязкости продукта наблюдается при повышении температуры маргарина и увеличении градиента скорости. Так, при повышении температуры продукта с 11,8 до 26,2 °С, т. е. почти в два раза, эффективная вязкость его уменьшается в 10–12 раз, а при одной и той же температуре продукта, например 14,8 °С, и увеличении градиента скорости с 0,167 до 5,4 с^–1 эффективная вязкость уменьшается с 597 до 73,9 Па·с, т. е. почти в восемь раз.

Весьма малые значения эффективной вязкости наблюдаются при температурах продукта 42 и 46 °С, что можно объяснить массовым разрушением структуры продукта при указанных температурах.

Аналогичные изменения касательных напряжений имеют место в зависимости от температуры продукта и градиента скорости.

Мягкий маргарин «Росинка» (наливной)

Реологические характеристики маргарина получены при температурах продукта 18,0; 22,0; 26,2; 30,2; 34,0; 38,2; 42,2 и 46,1 °С и изменении градиента скорости от 0,9 до 437,4 с^–1 [16].

Мягкий маргарин «Росинка» имеет следующий состав: растительные жиры – 50 %, вода, сахар, соль, эмульгаторы Е 471 и Е 476, краситель Е 160А, лимонная кислота, ароматизатор натуральный.

Реологические характеристики мягкого маргарина «Росинка» приведены в табл. 4.38. Из табличных данных следует, что разрушение структуры продукта, а следовательно, изменение его эффективной вязкости и касательного напряжения наблюдается как с изменением температуры маргарина, так и при различных значениях градиента скорости. Значительно изменяется эффективная вязкость продукта. Например, при постоянной температуре маргарина, равной 18,0 °С, и возрастании градиента скорости с 0,9 до 48,6 с^–1 его эффективная вязкость уменьшается с 265 до 11,3 Па·с, т. е. более чем в 23 раза.

Существенно влияют на разрушение структуры маргарина высокие температуры продукта: при температуре маргарина 46,1 °С и градиенте скорости 437,4 с^–1 его эффективная вязкость составляет только 0,047 Па·с.

Мягкий маргарин «Домашний» (наливной)

В состав маргарина «Домашний» входят: растительные жиры, вода, сахар, масло сливочное, эмульгаторы Е 471 и Е 476, краситель Е 160А, лимонная кислота, ароматизатор натуральный [17]. В 100 г продукта содержится: белков – 0,06 г; углеводов – 0,09 г; витамина А – 1,5 мг; жира – 50 %.

Результаты реологических исследований маргарина мягкого «Домашний» приведены в табл. 4.39.

Измерение реологических характеристик осуществлялось при температурах продукта 15,2; 18,2; 21,7; 24,8; 30,2; 35,2; 38,0; 40,5; 42,1 и 44,1 °С в диапазоне изменения градиента скорости от 0,167 до 437 с^–1.

Существенное уменьшение эффективной вязкости продукта наблюдается при возрастании градиента скорости при сравнительно низких температурах маргарина. Например, при температуре продукта 15,2 °С и увеличении градиента скорости с 0,167 до 1,8 с^–1 его эффективная вязкость уменьшается с 1062 до 200 с^–1, т. е. более чем в пять раз, что можно объяснить заметным разрушением структуры маргарина «Домашний» при возрастании градиента скорости.

Степень разрушения структуры продукта с возрастанием градиента скорости при более высоких его температурах несколько уменьшается. Примерно при тех же значениях изменения градиента скорости, а именно от 0,167 до 1,5 с^–1, и температуре маргарина 21,7 °С его эффективная вязкость уменьшается с 531 до 174 с^–1, т. е. всего лишь в три раза.

Вместе с тем при сравнительно высоких температурах продукта (42–44 °С), когда структура маргарина существенно разрушена, влияние изменения градиента скорости на эффективную вязкость продукта незначительно. Так, при температуре маргарина 44,1 °С и увеличении градиента скорости с 145,8 до 437 с^–1 эффективная вязкость продукта уменьшается с 0,085 до 0,075 с^–1, т. е. всего на 13 %, ибо при этой температуре структура продукта в значительной степени разрушена и возрастание градиента скорости не может заметно влиять на эффективную вязкость.

На основании данных, приведенных в табл. 4.39, становится очевидной степень влияния величины градиента скорости на касательное напряжение.

Мягкий маргарин «Лакомка»

В состав маргарина «Лакомка» входят: растительные жиры, вода, сахар, масло сливочное, эмульгаторы Е 471 и Е 322, какао-порошок, лимонная кислота, ароматизатор натуральный. Количество жира – 60 % [17].

Результаты реологических исследований маргарина мягкого «Лакомка» приведены в табл. 4.40.

Измерение реологических характеристик проводилось при температурах продукта 15,0; 17,2; 19,2; 21,2; 22,1; 25,1 и 30,1 °С. Градиент скорости изменялся от 0,167 до 474,4 с^–1. Как и следовало ожидать, наибольшим значение эффективной вязкости маргарина «Лакомка» было при его температуре 15,0 °С и наименьшем градиенте скорости. При этой температуре продукта, даже при незначительном увеличении градиента скорости (с 0,167 до 0,3 с^–1), эффективная вязкость маргарина уменьшается с 1426 до 970 Па·с, т. е. почти в полтора раза. В целом эта закономерность заметного уменьшения эффективной вязкости продукта при рассматриваемой температуре имеет место во всем интервале изменения градиента скорости от 0,167 до 1,0 с^–1.

С повышением температуры маргарина «Лакомка» степень уменьшения его эффективной вязкости уменьшается, однако в интервале температур от 17,2 до 25,1 °С остается достаточно заметной.

При температуре продукта 30,1 °С значение эффективной вязкости сравнительно невелико, что можно объяснить началом массового разрушения структуры маргарина.

Рассматривая изменение эффективной вязкости маргарина в зависимости от его температуры при одном и том же значении градиента скорости, необходимо отметить, что даже при незначительном увеличении температуры продукта – с 15,0 до 19,2 °С, т. е. всего на 4,2 °С, эффективная вязкость маргарина уменьшается с 1426 до 746 Па·с (почти в два раза).

Аналогичные изменения, хотя и в меньшей степени, имеют касательные напряжения в зависимости от градиента скорости при различных температурах маргарина «Лакомка».

Маргарин брусковый «Росинка»

В состав маргарина «Росинка» входят: растительные жиры, вода, соль, сахар, эмульгаторы Е 471 и Е 322, ароматизатор натуральный, лимонная кислота. В 100 г продукта содержится: жиров – 60 г; белков – 0,1 г; углеводов – 0,3 г; витамина А – 1,5 мг [18].

Результаты реологических исследований маргарина «Росинка» приведены в табл. 4.41.

Измерение реологических характеристик продукта проводилось при температурах продукта 15,7; 18,6; 21,8; 25,0; 28,3; 31,2; 35,3; 37,4; 39,2 и 41,2 °С. Градиент скорости изменялся от 0,167 до 437,4 с^–1.

Реологические характеристики маргарина «Росинка», приведен-ные в табл. 4.41, позволяют обратить внимание на следующие важные обстоятельства. При температуре продукта 15,7 °С и градиенте скорости 0,167 с^–1 значение эффективной вязкости большое и равно 2857 Па·с. При этой же температуре продукта, но градиенте скорости 13,5 с^–1 значение эффективной вязкости заметно уменьшается и становится равным 109 Па·с. Таким образом, только за счет увеличения градиента скорости в 80,8 раза эффективная вязкость продукта уменьшается в 26,2 раза, что подтверждает ранее высказанное мнение о существенной зависимости эффективной вязкости от градиента скорости при одной и той же температуре продукта, когда структура маргарина в начальный момент практически не разрушена.

При температуре продукта 35,3 °С значение эффективной вязкости равняется всего лишь 0,3 Па·с при градиенте скорости 40,5 с^–1, что можно объяснить массовым плавлением триглицеридов. Когда продукт почти полностью расплавлен, т. е. при температуре 41,2 °С, эффективная вязкость его весьма незначительна – примерно 0,040–0,044 Па·с при градиентах скорости 218,7–437,4 с^–1.

Подтверждается также ранее высказанное нами мнение о существенной зависимости эффективной вязкости и касательного напряжения от температуры продукта и градиента скорости при различных фазовых состояниях маргарина.

Маргарин брусковый «Утро»

В состав маргарина «Утро» входят: растительные жиры, белки, углеводы, витамин А, краситель Е 160А, эмульгаторы Е 471 и Е 322, лимонная кислота, ароматизатор натуральный, соль, сахар, вода. Содержание жиров в 100 г продукта – 60 % [19].

Определение реологических характеристик брускового маргарина «Утро» проводилось при температурах продукта 9,9; 15,4; 20,2; 24,9; 30,0 и 35,1 °С. Градиент скорости изменялся от 0,167 до 145,8 с^–1.

Результаты реологических исследований маргарина «Утро» приведены в табл. 4.42. Согласно данным таблицы, при температуре маргарина 9,9 °С и весьма малом значении градиента скорости, равном 0,167 с^–1, т. е. почти в неподвижном состоянии исследуемого продукта, когда максимально, в пределах указанного значения градиента скорости, сохранена структура маргарина, вязкость его достаточно велика и равна 3741 Па·с.

Вместе с тем увеличение градиента скорости с 0,167 до 0,333 с^–1 оказывает заметное влияние на структуру маргарина, которая даже при таком небольшом значении градиента скорости начинает заметно разрушаться, что ведет к уменьшению эффективной вязкости продукта, равной при этом значении градиента скорости 2177 Па·с. Дальнейшее увеличение градиента скорости при температуре маргарина 9,9 °С еще больше разрушает структуру продукта и, как следствие, ведет к уменьшению эффективной вязкости продукта, которая при возрастании градиента скорости с 0,167 до 40,5 с^–1 понижается с 3741 до 69,4 Па·с, т. е. почти в 54 раза.

Аналогично влияние изменения градиента скорости и на величину касательного напряжения, однако в меньшей степени. При той же температуре маргарина, т. е. 9,9 °С, и увеличении градиента скорости с 0,167 до 40,5 с^–1 величина касательного напряжения возрастает с 624,7 до 2811 Па.

По мере повышения температуры маргарина «Утро» его структурные свойства заметно изменяются, что отражается на значениях эффективной вязкости продукта: при температуре маргарина 30 °С и, в особенности, при 35 °С (температуре массового плавления триглицеридов) эффективная вязкость равна лишь 0,308 Па·с при градиенте скорости 40,5 с^–1, тогда как при таком же значении градиента скорости, но температуре маргарина 9,9 °С его эффективная вязкость равна 69,4 Па·с, т. е. отличается более чем в 225 раз.

Маргарин брусковый «Сливочный новый»

В состав маргарина брускового «Сливочный новый» входят: растительные жиры, вода, масло сливочное, соль, сахар, эмульгаторы Е 471 и Е 322, краситель Е 160А, ароматизатор натуральный и лимонная кислота. В 100 г продукта содержится: жиров – 65 г; белков – 0,06 г; углеводов – 0,2 г; витамина А – 1,5 мг.

Исследование реологических характеристик проводили при раз-личных температурах маргарина: 9,5; 13,7; 17,7; 22,7; 27,5; 31,4; 35,6; 38,2; 41,9; 45,6; 49,5 и 52,7 °С и различных градиентах скорости – от 0,167 до 1312 с^–1 [20].

Результаты реологических исследований маргарина «Сливочный новый» приведены в табл. 4.43.

В зависимости от диапазона изменения эффективной вязкости маргарина и касательного напряжения использовали соответствующие роторы вискозиметра H, S1 и S3.

Результаты проведенных экспериментов показали, что во всем интервале отмеченных температур и градиентов скорости у маргарина появляется аномалия вязкости, т. е. он течет как неньютоновская псевдопластичная жидкость. Особенно велики значения реологических характеристик маргарина «Сливочный новый» при достаточно низких его температурах – 9,5 и 13,7 °С. Эффективная вязкость маргарина при этих температурах и малом значении градиента скорости (0,167 с^–1) соответственно равна 2211 и 2126 Па·с.

При вышеуказанной величине градиента скорости структура маргарина почти не разрушена. Однако по мере возрастания градиента скорости с 0,167 до 145,8 с^–1 при одном и том же значении температуры продукта, например 9,5 °С, эффективная вязкость маргарина умень­шается с 2211 до 14,22 Па·с, т. е. в 155 раз. Эти данные показывают, какое огромное влияние на эффективную вязкость оказывает градиент скорости. Следовательно, учет этого обстоятельства имеет большое значение при расчете различных видов теплового и механического оборудования, применяемого при производстве маргаринов.

Анализ экспериментальных данных, приведенных в табл. 4.43, показывает, что значения эффективной вязкости и касательных напряжений изменяются не только в зависимости от градиента скорости, но и от температуры маргарина. При этом в интервале температур продукта от 9,5 до 31,4 °С величины эффективной вязкости и касательных напряжений изменяются относительно плавно. Однако начиная с температуры продукта 35,6 °С и сравнительно больших значений градиента скорости (от 218,7 до 1312 с^–1) значения эффективной вязкости продукта, и без того сравнительно незначительные, уменьшаются с 0,088 до 0,014 Па·с.

Характерно, что при достаточно высоких температурах маргарина (49,5 и 52,7 °С) даже при значительном изменении величины градиента скорости (от 364,5 до 1312 с^–1) его эффективная вязкость изменяется мало. Это свидетельствует о том, что структура продукта практически разрушена и характер течения маргарина при этих температурах и градиентах скорости приближается к течению сред с ньютоновскими свойствами.

Маргарин брусковый «Домашний»

Маргарин «Домашний», производимый ОАО «Масложировой комбинат Санкт-Петербурга», содержит: растительные жиры, воду, соль, эмульгаторы Е 471 и Е 322, краситель Е 160А, ароматизатор натуральный, лимонную кислоту. Калорийность маргарина – 585 ккал. Изготавливается согласно ТУ 9142-224-00334534–99. В 100 г продукта содержится: жиров – 65 г; витамина А – 1,5 мг [21].

В процессе исследования маргарина брускового «Домашний» его реологические характеристики определялись при температурах 9,6; 13,7; 17,7; 21,6; 25,4; 29,1; 32,1; 36,1; 40,0 и 44,9 °С, т. е. в сравнительно широком интервале температур. В достаточно широком интервале изменялись и значения градиента скорости – от 0,167 до 40,5 с^–1.

Данные реологических исследований маргарина «Домашний» приведены в табл. 4.44.

Так, при температуре продукта 9,6 °С и увеличении градиента скорости с 0,167 до 40,5 с^–1 его эффективная вязкость уменьшается в 66 раз, т. е. имеет место заметное разрушение структуры продукта. Если такое значительное изменение эффективной вязкости не учесть при тепловых и механических расчетах, то будут неправильно определены как размеры теплопередающей поверхности теплового оборудования, так и расход потребной энергии на перемешивание или транспортирование продукта по трубопроводам и др.

В еще большей степени изменяется эффективная вязкость от градиента скорости при более высоких температурах продукта, обуславливающих начало массового плавления триглицеридов. Так, при температуре продукта 25,4 °С и изменении градиента скорости от 0,167 до 48,6 с^–1 его эффективная вязкость уменьшается с 1128 до 10,83 Па·с, т. е. в 104 раза.

Эффективная вязкость продукта заметно изменяется и от температуры продукта. Например, при повышении температуры с 9,6 до 29,1 °С вязкость при одном и том же значении градиента скорости, равном 0,167 с^–1, уменьшается с 2761 до 438 Па·с, т. е. более чем в шесть раз.

Особенно малые значения эффективной вязкости наблюдаются при высоких температурах продукта – 40,0 и 44,9 °С. Так, при температуре 40,0 °С и градиенте скорости 437,4 с^–1 эффективная вязкость равна 0,091 Па·с, а при таком же значении градиента скорости и температуре продукта 44,9 °С эффективная вязкость равна 0,045 Па·с.

Такие сравнительно малые значения эффективной вязкости позволяют сделать вывод, что при указанных температурах структура продукта практически разрушена.

Маргарин брусковый «Волшебница»

В состав исследуемого маргарина брускового «Волшебница» входят: растительные жиры, вода, соль, эмульгаторы Е 471 и Е 322, краситель Е 160А, ароматизатор натуральный, лимонная кислота [22].

Исследование выполнено в сравнительно широком интервале температур продукта при достаточно широком диапазоне изменения величины градиента скорости. При этом интервал изменения температур продукта при более низких их значениях принимался равным 2–2,5 градусам, так как даже при таком незначительном изменении температуры существенно изменяются исследуемые реологические характеристики – эффективная вязкость и касательные напряжения. В то же время по мере возрастания температуры продукта ее влияние на исследуемые реологические характеристики уменьшается. В связи с отмеченным при более высоких температурах температурный интервал между опытами принимался большим.

Экспериментальные данные по эффективной вязкости и касательным напряжениям маргарина для жарения «Волшебница» при температурах продукта от 19,9 до 46,3 °С в диапазоне изменения градиента скорости от 0,167 до 1312 с^–1 в зависимости от температуры маргарина приведены в табл. 4.45. Исследование проводили с использованием цилиндров-роторов H, S1 и S2.

При температуре продукта 19,9 °С и сравнительно малом значении градиента скорости, равном 0,167 с^–1, эффективная вязкость маргарина «Волшебница» весьма значительна и равна 2166 Па·с. С увеличением градиента скорости с 0,167 до 1,5 с^–1 при той же температуре эффективная вязкость продукта уменьшается почти в шесть раз, что можно объяснить частичным разрушением структуры продукта.

Частичное разрушение структуры продукта происходит не только при увеличении градиента скорости, но и при повышении температуры продукта. Например, при градиенте скорости 0,167 с^–1 и повышении температуры продукта с 19,9 до 24,5 °С, т. е. всего на 4,6 °С, эффективная вязкость маргарина уменьшается с 2166 до 896 Па·с, т. е. в 2,4 раза.

Наиболее существенное уменьшение эффективной вязкости маргарина наблюдается при повышении его температуры с 19,9 до 30,6 °С. В указанном интервале температур при градиенте 0,5 с^–1 значение эффективной вязкости уменьшается с 23166 до 24,2 Па·с, т. е. почти в 90 раз, что можно объяснить значительным разрушением структуры продукта. При дальнейшем повышении температуры маргарина до 37,5 °С и выше его эффективная вязкость составляет около 0,1 Па·с, что можно объяснить массовым плавлением триглицеридов и значительным разрушением структуры продукта. Сказанное подтверж-дается незначительным изменением эффективной вязкости маргарина при существенном изменении градиента скорости, когда температура продукта равна 46,3 °С. Действительно, при этой температуре продукта и изменении градиента скорости от 437 до 1312 с^–1 значение эффективной вязкости уменьшается с 0,0258 до 0,0228 Па·с, т. е. всего на 0,003 Па·с. Это позволяет сделать вывод, что при данной температуре структура маргарина практически разрушена. Однако, хотя и в незначительной степени, сохраняются свойства неньютоновской среды.

Анализ изменения касательных напряжений маргарина «Волшебница» в зависимости от величины градиента скорости и температуры продукта показывает, что наибольшие значения касательные напряжения имеют при температуре продукта 19,9 °С. Однако при температуре продукта 28,8 °С и выше величина касательных напряжений заметно уменьшается. При возрастании градиента скорости значения касательных напряжений увеличиваются. Так, при температуре маргарина 26,8 °С и увеличении градиента скорости с 0,3 до 9,0 с^–1 касательное напряжение возрастает с 72 до 488 Па, т. е. в 6,8 раза.