4.13. Майонезы

Ежегодно увеличиваются перечень и количество продуктов, выпускаемых пищевыми предприятиями. При этом производство многих продуктов механизировано, однако часто без учета реологических характеристик продуктов. Реологические характеристики пищевых продуктов, сырья и полуфабрикатов необходимы для проектирования машин и аппаратов. Знание закономерностей изменения реологических характеристик позволяет влиять на структуру и качество продуктов как посредством внесения различных добавок, так и регулированием режимов и способов обработки продукта.

В значительной мере сказанное относится и к такому жиросодержащему пищевому продукту, как майонез. Это обусловлено тем, что производство данного продукта сопровождается сложными физико-химическими, биологическими, тепловыми и механическими процессами, которые существенно зависят от его реологических свойств.

Пищевые продукты, в том числе и майонезы, имеют сложный химический состав и различные свойства, совокупность которых определяет качество продукции, поэтому при производстве необходимо учитывать их реологические свойства, чтобы получать оптимальные конечные результаты [4].

Выбор рациональных режимов эксплуатации технологического оборудования, применяемого для выработки майонезов, зависит от ряда факторов, в том числе и от реологических характеристик обрабатываемого продукта. Знание этих характеристик позволит научно обоснованно рассчитывать и правильно выбирать оборудование.

Производство майонезов сопровождается тепловыми и механическими процессами: нагреванием, перемешиванием, гомогенизацией, охлаждением, транспортированием продукта по трубопроводам, нагнетанием в дозирующие устройства и истечением из них, перекачиванием насосами и др. Во время всех перечисленных процессов происходит большее или меньшее разрушение дисперсной системы, в результате чего структурно-механические свойства продукта претерпевают значительные изменения. Эти изменения могут существенно влиять на работу оборудования и его энергозатраты.

С учетом вышесказанного приводятся данные по реологическим характеристикам майонезов при различных значениях температуры продукта и в широком интервале градиента скорости. Выбор отмеченных параметров объясняется тем, что такие значимые реологические характеристики, как эффективная вязкость и касательные напряжения, в процессе производства майонеза изменяются в зависимости от температуры продукта и градиента скорости сдвига продукта. Градиент скорости, согласно Рейнеру [34], появляется сразу же, как только начинается течение, и обусловливает вязкое сопротивление. Вязкое сопротивление возникает в результате работы, затраченной на преодоление молекулярного сцепления при перемещении одного слоя молекул по другому слою.

Проблема интенсификации, автоматизации и оптимизации целого ряда технологических процессов производства жиросодержащих продуктов, а также определение кинематических, динамических, геометрических и других параметров оборудования, предназначенного для их производства, не может успешной решаться без знаний реологических свойств майонезов и закономерностей изменения этих свойств.

Среди основных реологических свойств: пластичности, вязкости, упругости, прочности – наиболее существенное влияние на тепловые и гидромеханические процессы при производстве этого продукта оказывают его вязкостные свойства и касательные напряжения.

Исследования касательных напряжений и эффективной вязкости майонезов осуществлялись на ротационном соосно-цилиндрическом вискозиметре «Реотест». Порция исследуемого майонеза помещалась в зазор между рабочими цилиндрами вискозиметра. Каждая проба майонеза термостатировалась при определенной температуре в течение 20 мин, после чего проводились измерения вязкости и касательных напряжений при возрастающих значениях скорости вращения цилиндра. Температура термостатируемой пробы поддерживалась с точностью ±0,1 °C. Для поддержания равномерной и постоянной температуры исследуемой пробы наружный неподвижный цилиндр с темперирующим резервуаром соединялся с жидкостным циркуляционным термостатом. Привод вискозиметра позволял устанавливать 24 различные частоты вращения цилиндра.

В опытах использовался один из четырех цилиндров, входящих в комплект прибора. С помощью одного из цилиндров выполнялись измерения касательных напряжений и эффективной вязкости майонезов в диапазоне значений градиента скорости от 0,5 до 437,4 с^–1.

Эффективной вязкостью называется вязкость продукта при данном значении градиента скорости сдвига продукта [4]. Поэтому при определении оптимальных условий работы оборудования или при разработке его новых видов необходимо иметь сведения об эффективной вязкости продукта на различных стадиях его выработки. Численное значение градиента скорости сдвига обусловлено геометрическими и конструктивными параметрами перемешивающего устройства и частотой его вращения.

В связи с тем что при перемешивании структурированных продуктов имеет место разрушение их структуры даже при очень малых значениях частоты вращения перемешивающих устройств, то, как нам представляется, в таких случаях правомерно говорить не о сохранении структуры вообще, а о таких режимах работы перемешивающих устройств, при которых будут созданы условия, обеспечивающие максимальное сохранение структуры изготавливаемого продукта.

Погрешность измерений не превышала ±4 %. Цилиндры подбирали согласно рекомендации по обслуживанию вискозиметра с таким расчетом, чтобы градиентный слой распространялся на всю толщину слоя продукта, размещенного в кольцевом зазоре измерительного устройства вискозиметра. Для этого расчетным путем определяли толщину градиентного слоя Δr и сопоставляли с фактическим кольцевым зазором. Толщину градиентного слоя находили по формуле, предложенной в [3]:

Δr = 2 πnR / γ, (4.34)

где n – частота вращения ротора, c^–1; R – радиус ротора, м; γ – градиент скорости, с^–1. 

Опыты считались корректными только в том случае, если толщина градиентного слоя, рассчитанного по формуле (4.34), была больше, чем толщина кольцевого зазора вискозиметра. Результаты только таких опытов и принимались для обработки.