4.8. Мясной студень

Данные о вязкости мясного студня исследовались ранее в диапазоне температур от 40 до 90 °С [4]. В данном пособии приводятся сведения, касающиеся исследования эффективной вязкости студня в интервале температур от 10 до 32,6 °С. Исследования проводили с цилиндрами H, S1 и S3. Определили вязкость при температурах 10,6; 15,1; 20,1; 25; 27,5; 30,1 и 32,6 °С; градиент скорости изменялся от 0,167 до 2,7 с^–1 в интервале температур 10,6–25 °С и от 81 до 1312 с^–1 в интервале температур 27–32,6 °С.

При проведении исследований были учтены рекомендации [4], согласно которым студень процеживался при температурах 50–70 °С через набор сит с минимальными отверстиями 0,25 мм, исходя из того, что вязкостные свойства студня в основном зависят от частиц размером менее 0,1 мм, а влиянием на вязкость студня более крупных частиц можно пренебречь.

Результаты исследований в координатах и показаны на рис. 4.18 и 4.19, а также приведены в табл. 4.57.

Анализ кривых течения студня (см. рис. 4.18) показывает, что индекс течения при температурах студня 10,6; 15,1; 20,1 и 25 °С остается практически постоянным. Однако уже при температуре 25 °С наблюдается несколько больший «разброс» экспериментальных данных, чем при более низких температурах. При дальнейшем повышении температуры до 27–30 °С индекс течения значительно изменяется, приближается к единице, что можно объяснить массовым разрушением структуры студня.

Рис. 4.18. Кривые течения мясного студня 1-го сорта при температурах, °С:

1 – 10,6; 2 – 15; 3 – 20; 4 – 25; 5 – 27,5; 6 – 30

Сопоставляя изменение касательных напряжений в интервале температур от 10 до 25 °С в зависимости от и t студня, необходимо отметить, что при увеличении с 0,167 до 2,7 с^–1, т. е. в 16 раз, значение τ при t = 10 °С возрастает с 794 до 1590 Па (примерно в два раза). Вместе с тем при возрастании температуры всего лишь в два раза значение τ увеличивается в три раза. Отмеченное позволяет сделать вывод о превалирующем влиянии температуры на величину касательного напряжения в указанном интервале температур. Однако влияние на τ значительно возрастает при температуре студня 30 °С (кривая 6 на рис. 4.18). В этом случае при увеличении с 364 до 1312 с^–1 , т. е. в 3,6 раза, значение τ возрастает с 12,6 до 33,4 Па, т. е. в 2,7 раза.

Анализ кривых течения мясного студня 1-го сорта в исследуемом интервале температур позволяет сделать вывод, что мясной студень обладает свойствами псевдопластичной жидкости.

Рис. 4.19. Вязкостно-скоростные характеристики

мясного студня 1-го сорта при температурах, °С:

1 – 10,6; 2 – 15; 3 – 20; 4 – 25; 5 – 27,5; 6 – 30

Вязкостно-скоростные характеристики студня показаны на рис. 4.19. Из графика видно, что эффективная вязкость студня в значительной мере зависит от градиента скорости, а также от температуры. Так, при увеличении с 0,167 до 2,7 с^–1 при температуре студня 10 °С значение η уменьшается с 4740 до 587 Па·с, т. е. в восемь раз. При повышении температуры на каждые 5 °С при 10 < t < 25η уменьшается в 1,5–2 раза. Характер изменения вязкостных свойств студня в зависимости от градиента скорости свидетельствует о том, что студень в исследуемом интервале температур обладает аномалией вязкости. При увеличении температуры, начиная с 27 °С, большое влияние на вязкостные свойства студня оказывает температура и, в меньшей степени, градиент скорости. Это наглядно видно на рис. 4.19 (кривые 5 и 6). При температуре студня 30 °С и изменении градиента скорости от 364 до 1312 с^–1, т. е. в 3,6 раза, эффективная вязкость студня уменьшается всего лишь с 0,035 до 0,025 Па·с. В то же время при повышении температуры студня в интервале температур с 27,5 до 30 °С, т. е. только на 2,5 °С, вязкостные свойства его уменьшаются в четыре-пять раз. Это можно объяснить значительным разрушением структурной сетки исследуемого продукта в указанном диапазоне температур.

Для определения эффективной вязкости мясного студня при одном из промежуточных значений температуры и градиента скорости, находящихся в интервале этих параметров, имевших место при проведении исследований, экспериментальные данные (табл. 4.57 и 4.58) обработали в виде зависимости масштабной вязкости от температуры в координатах (рис. 4.20) и в виде зависимости безразмерной вязкости от градиента скорости в координатах (рис. 4.21).

Опытные данные, представленные в виде температурно-инвари-антной зависимости (см. рис. 4.21), аппроксимируются формулой

. (4.26)

Вероятная относительная погрешность при α = 0,95 не превышает 2,2 %.

Для определения эффективной вязкости студня при одном из промежуточных значений и t, имевших место в опытах, необходимо воспользоваться следующей расчетной зависимостью:

. (4.27)

Значение масштабной эффективной вязкости в формуле (4.27) находят по графику (см. рис. 4.20).