- •Федеральное агентство по образованию
- •Учебное пособие
- •Список основных условных обозначений
- •Предисловие
- •Введение в инженерную реологию пищевой промышленности Основные общие понятия инженерной реологии пищевой промышленности и место реологии среди родственных дисциплин
- •Краткий исторический обзор развития реологии
- •Глава 1. Общая реология
- •1.1. Формализации Лагранжа и Эйлера
- •1.2. Законы сохранения вещества, количества движения и энергии
- •1.3. Дифференциальные уравнения неразрывности, движения и энергии
- •1.4. Тензор напряжений
- •1.5. Тензор скоростей деформаций
- •1.6. Вязкость, упругость, различные реологические эффекты
- •1.7. Реологические уравнения сдвигового течения
- •Реологические уравнения
- •1.8. Вязкоупругость
- •1.9. Общая классификация реологических моделей пищевых сред
- •1.10. Микрореология
- •Глава 2. Реометрия
- •2.1. Классификация приборов и методов реометрии
- •2.2. Приборная инвариантность, имитационность и обработка данных в реометрии
- •2.3. Теория капиллярных вискозиметров
- •Реологические свойства казеина
- •2.4. Теория ротационных вискозиметров
- •2.5. Теория конических пластометров
- •Коэффициенты конического пластометра
- •2.6. Элементы теории различных реометров
- •2.7. Некоторые результаты реометрии пищевых сред
- •Значения коэффициента динамической вязкости 103, Пас
- •Значения предельного напряжения сдвига 0, Па
- •Значения коэффициента динамической вязкости крови убойных животных 103, Пас
- •Значения коэффициента динамической вязкости меланжа 103, Пас
- •Значения коэффициента динамической вязкости животных жиров, 103, Пас
- •Реологические свойства фаршей
- •Эталонные характеристики фарша мясного
- •Компрессионные характеристики фарша сосисок русских
- •Релаксационные характеристики фарша сосисок русских
- •Метареологические свойства мяса
- •Значения величин, необходимых для расчета плотности по формуле (2.192)
- •Зависимость вязкости от температуры
- •Зависимость безразмерной вязкости от приведенного градиента скорости сдвига
- •Значения коэффициентов n и k
- •Значения эффективной вязкости в
- •Значения эффективной вязкости эф 103, Па с в зависимости от температуры и градиента скорости
- •Влияние температуры сахарного раствора на коэффициент динамической вязкости
- •2.8. Связь между структурно-механическими характеристиками и сенсорной оценкой качества продуктов
- •Вязкостные свойства пищевых продуктов
- •Данные для ориентировочной органолептической оценки вязкости пищевых масс
- •Глава 3. Реодинамика
- •3.1. Резание пласта вязкопластичного продукта
- •3.2. Течение пищевых сред по наклонной плоскости
- •Уравнения расхода жидкости
- •3.3. Течение пищевых сред в трубах прямоугольного сечения
- •3.4. Течение в различных рабочих каналах пищевых машин и аппаратов
- •Формулы для сложных каналов
- •3.5. Упрощенная линейная теория червячных нагнетателей
- •3.6. Уточненная гидродинамическая теория червячных нагнетателей
- •Значения поправочных коэффициентов kv и kр расходно-напорной характеристики червячного нагнетателя
- •Расчет поправочных коэффициентов для гидродинамической теории червячных нагнетателей в программе MathCad
- •3.7. Расчет червячных экструдеров по методу совмещенных расходно-напорных характеристик
- •3.8. Вероятность формосохранения пищевых изделий
- •3.9. Сопротивление движению лопасти смесительного аппарата
- •Глава 4. Экспериментальные исследования реологических характеристик жиросодержащих пищевых продуктов
- •4.1. Общие сведения
- •4.2. Методика проведения исследований
- •4.3. Обобщение результатов реологических исследований
- •4.4. Смеси мороженого
- •4.5. Маргарины
- •4.5.1. Маргарины с содержанием жира 82 %
- •4.5.2. Маргарины с содержанием жира от 40 до 75 %
- •4.6. Кулинарные жиры
- •4.7. Пищевой топленый свиной жир
- •4.8. Мясной студень
- •4.9. Плавленые сыры
- •4.10. Кисломолочные продукты
- •4.10.1. Сметана с содержанием жира 20 %
- •4.10.2. Кисломолочный напиток «Бифидок»
- •4.10.3. Кисломолочный напиток «Ряженка»
- •4.10.4. Кисломолочный напиток кефир «Фруктовый»
- •4.10.5. Кисломолочный напиток кефир «Детский»
- •4.11. Сливочный сыр сладкий
- •4.12. Творог
- •4.13. Майонезы
- •4.13.1. Майонез провансаль «Утро»
- •4.13.2. Майонез летний «Нежко»
- •4.13.3. Майонез «Провансаль для салатов»
- •4.13.4. Майонез «Провансаль новый»
- •4.13.5. Майонез «Провансаль»
- •4.14. Масло «Веста»
- •4.15. Кетчуп «Шашлычный острый»
- •Список литературы к глАве 4
- •Приложение к главе 4
- •Результаты исследования реологических характеристик смеси мороженого пломбира крем-брюле
- •Средние значения безразмерной эффективной вязкости и безразмерного касательного напряжения смеси мороженого пломбира крем-брюле в интервале температур 5,0–40,0 °с
- •Результаты исследования реологических характеристик смеси мороженого сливочного
- •Результаты исследования реологических характеристик смеси мороженого сливочного крем-брюле
- •Результаты исследования реологических характеристик смеси мороженого молочно-шоколадного
- •Результаты исследования реологических характеристик смеси мороженого молочного
- •Результаты исследования реологических характеристик смеси мороженого пломбира сливочного
- •Результаты исследования реологических характеристик смеси мороженого пломбира кофейного
- •Результаты исследования реологических характеристик смеси мороженого пломбира земляничного
- •Результаты исследования реологических характеристик смеси мороженого пломбира шоколадного
- •Результаты исследования реологических характеристик смеси мороженого пломбира сливочного
- •Значения масштабного касательного напряжения смеси мороженого
- •Результаты исследования реологических характеристик маргарина бутербродного «Славянский»
- •Средние значения безразмерной эффективной вязкости и безразмерного касательного напряжения маргарина бутербродного «Славянский» в интервале температур 5,1–35,1 с
- •Результаты исследования реологических характеристик маргарина бутербродного «Особый»
- •Результаты исследования реологических характеристик маргарина столового «Эра»
- •Результаты исследования реологических характеристик маргарина «Сливочный»
- •Результаты исследования реологических характеристик маргарина столового «Молочный»
- •Результаты исследования реологических характеристик маргарина мягкого «Утро»
- •Результаты исследования реологических характеристик маргарина мягкого «Росинка»
- •Реологические характеристики мягкого маргарина «Домашний»
- •Результаты исследования реологических характеристик мягкого маргарина «Лакомка»
- •Результаты экспериментальных исследований влияния температуры продукта и градиента скорости на реологические характеристики маргарина брускового «Росинка»
- •Результаты исследований эффективной вязкости и касательного напряжения маргарина брускового «Утро»
- •Результаты исследований влияния температуры продукта и градиента скорости на реологические характеристики маргарина брускового «Сливочный новый»
- •Значения эффективной вязкости и касательного напряжения маргарина брускового «Домашний» в зависимости от температуры продукта и градиента скорости
- •Результаты исследований вязкостных характеристик и касательного напряжения маргарина для жарения «Волшебница»
- •Результаты исследования реологических характеристик кулинарного жира «Новинка»
- •Средние значения безразмерной эффективной вязкости кулинарного жира «Новинка» в интервале температур 10,0–30,0 с
- •Результаты исследования реологических характеристик кулинарного жира «Белорусский»
- •Результаты исследования реологических характеристик кулинарного жира «Прима»
- •Результаты исследования реологических характеристик растительного сала
- •Результаты исследований касательного напряжения и эффективной вязкости кулинарного жира «Фритюрный»
- •Результаты исследования реологических характеристик пищевого топленого свиного жира
- •Средние значения безразмерной эффективной вязкости пищевого топленого свиного жира в интервале температур 12,0–44,0 с
- •Результаты исследования реологических характеристик мясного студня 1-го сорта
- •Средние значения безразмерной эффективной вязкости мясного студня 1-го сорта в интервале температур 10,0–25,0 с
- •Результаты исследования реологических характеристик плавленого сыра «Городской»
- •Средние значения безразмерной эффективной вязкости и безразмерного касательного напряжения плавленого сыра «Городской» в интервале температур 20,0–60,0 с
- •Результаты исследования реологических характеристик сыра плавленого «Фруктовый»
- •Результаты исследования реологических характеристик сыра плавленого «Новый»
- •Результаты исследования реологических характеристик сыра плавленого «Шоколадный»
- •Результаты исследования реологических характеристик сыра плавленого «Латвийский»
- •Результаты исследования реологических характеристик сыра плавленого «Костромской»
- •Результаты исследования реологических характеристик сыра плавленого «Кисломолочный»
- •Результаты исследования реологических характеристик сыра плавленого «Российский»
- •Результаты исследования реологических характеристик сыра плавленого «Советский»
- •Результаты исследования реологических характеристик сыра плавленого «Рокфор»
- •Результаты исследования реологических характеристик сыра плавленого «Лето»
- •Результаты исследования реологических характеристик сыра плавленого «Дружба»
- •Сыра плавленого «Дружба» в интервале температур 25,1– 80,0 °с
- •Результаты исследования реологических характеристик сыра плавленого «Сыр с луком»
- •Результаты исследования реологических характеристик сыра плавленого «Невский»
- •Результаты исследования реологических характеристик сыра плавленого «Янтарь»
- •Результаты исследования реологических характеристик сыра плавленого «Угличский»
- •Результаты исследования вязкостных характеристик и касательных напряжений сметаны
- •Результаты исследования реологических характеристик творога
- •Результаты исследования реологических характеристик низкокалорийного майонеза провансаль «Утро»
- •Результаты исследования реологических характеристик майонеза летнего «Нежко»
- •Результаты исследования реологических характеристик майонеза «Провансаль для салатов» с содержанием жира 36 %
- •Результаты исследования реологических характеристик майонеза «Провансаль новый»
- •Результаты исследования реологических характеристик майонеза «Провансаль»
- •Результаты исследования вязкостно-скоростных характеристик масла «Веста»
- •Результаты исследования реологических характеристик кетчупа шашлычного острого
- •Глава 5. Учебно-методический материал
- •5.1. Вопросы и задания для самоконтроля и дистанционного обучения по инженерной реологии
- •5.2. Информационные технологии обучения – примеры программ для персональных компьютеров
- •Желаем удачи!
- •Желаем удачи!
- •Желаем удачи!
- •5.3. Вариант рабочей программы дисциплины «Инженерная реология»
- •Раздел 3
- •Тема 3. Основные структурно-механические свойства пищевых продуктов.
- •Раздел 4
- •Тема 4. Методы и приборы для измерения структурно-механи-ческих свойств пищевых масс.
- •Раздел 5
- •Тема 5. Предельное напряжение сдвига пищевых материалов.
- •Раздел 6
- •Тема 6. Реометрия на ротационных вискозиметрах.
- •Раздел 7
- •Тема 7. Капиллярная вискозиметрия.
- •Раздел 8
- •Тема 8. Реодинамическая теория экструдеров.
- •Раздел 9
- •Тема 9. Реодинамические расчеты трубопроводов, контроль процессов и качества продуктов по структурно-механическим характеристикам.
- •Часть 2. Лабораторный практикум Лабораторный практикум для специальности 271100
- •Лабораторный практикум для специальности 270900
- •Часть 3. Список литературы
- •5.4. Некоторые единицы измерений
- •Заключение
- •Список рекомендуемой литературы
- •Предметный Указатель
- •Содержание
- •Глава 1. Общая реология 22
- •Глава 2. Реометрия 73
- •Глава 3. Реодинамика 152
- •Глава 4. Экспериментальные исследования реологических характеристик жиросодержащих пищевых продуктов 183
- •Глава 5. Учебно-методический материал 399
- •196006, Санкт-Петербург, ул. Коли Томчака, дом 28
Результаты исследования реологических характеристик смеси мороженого пломбира сливочного
Состав смеси: жир 15 %; СОМО 10 %; сахар 15 %; стабилизатор – крахмал 1,2 %.
Диапазон изменения температуры: 5,0 ≤ t ≤ 50,0 °С.
Диапазон изменения градиента скорости: 219 ≤ ≤ 1312.
Ротор S1.
Постоянная прибора S1I = 11,5.
Номер ступени числа оборотов измерительного цилиндра |
, с–1
|
α
|
τ∙10, Па
|
η, Па∙с
|
η/η= 729
|
τ/τ= 729
|
Температура смеси 5,1 °С |
||||||
11в 10а 12в 11а 12а |
365 437 556 729 1312 |
23,5S1I 27,5 41 45 76S1I |
270 316 471 518 874 |
0,0740 0,0723 0,0718 0,0710 0,0666 |
1,042 1,018 1,012 1,000 0,938 |
0,521 0,610 0,909 1,000 1,687 |
Температура смеси 10,0 °С |
||||||
11в 10а 12в 11а 12а |
365 437 656 729 1312 |
18,5S1I 22 32,5 36 61,5S1I |
213 253 374 414 707 |
0,0584 0,0577 0,0569 0,0567 0,0539 |
1,031 1,017 1,003 1,000 0,951 |
0,514 0,611 0,903 1,000 1,708 |
Температура смеси 15,0 °С |
||||||
11в 10а 12в 11а 12а |
365 437 656 729 1312 |
15S1I 17,5 26S1I 28,5 50S1I |
173 201 299 328 575 |
0,0473 0,0460 0,0456 0,0450 0,0439 |
1,051 1,023 1,013 1,000 0,976 |
0,527 0,613 0,911 1,000 1,753 |
Температура смеси 20,0 °С |
||||||
10а 12в 11а 12а |
437 656 729 1312 |
15S1I 22 24 41,5S1I |
173 253 265 478 |
0,0394 0,0386 0,0379 0,0364 |
1,040 1,021 1,000 0,960 |
0,653 0,955 1,000 1,304 |
Окончание табл. 4.19
Номер ступени числа оборотов измерительного цилиндра |
, с–1
|
α
|
τ∙10, Па
|
η, Па∙с
|
η/η= 729
|
τ/τ= 729
|
|||
Температура смеси 25,0 °С |
|||||||||
11в 10а 11а 12а |
365 437 729 1312 |
10,5S1I 12,5 20 34S1I |
121 144 230 391 |
0,0331 0,0329 0,0315 0,0298 |
1,050 1,044 1,000 0,947 |
0,526 0,626 1,000 1,700 |
|||
Температура смеси 30,0 °С |
|||||||||
10а 11а 12а |
437 729 1312 |
10S1I 16 27,3S1I |
115 184 314 |
0,0263 0,0256 0,0241 |
1,028 1,000 0,942 |
0,0625 1,000 1,706 |
|||
Температура смеси 35,0 °С |
|||||||||
12в 11а 12а |
656 729 1312 |
11,5S1I 12,5 22S1I |
132 144 253 |
0,0201 0,0197 0,0193 |
1,020 1,000 0,977 |
0,917 1,000 1,757 |
|||
Температура смеси 40,0 °С |
|||||||||
11а 12а |
729 1312 |
10,5S1I 17,5S1I |
121 201 |
0,0166 0,0153 |
1,000 0,922 |
1,000 1,661 |
|||
Температура смеси 45,0 °С |
|||||||||
12а |
1312 |
15S1I |
173 |
0,0131 |
– |
– |
|||
Температура смеси 50,0 °С |
|||||||||
12а |
1312 |
12,5S1I |
144 |
0,0110 |
– |
– |
Таблица 4.20
Средние значения безразмерной эффективной вязкости η/η=729 и безразмерного касательного напряжения τ/τ=729 смеси мороженого пломбира сливочного в интервале температур 5,0–40,0 °С
Номер ступени числа оборотов измерительного цилиндра |
, с–1 |
η/η= 729 |
τ/τ= 729 |
|
11в 10а 12в 11а 12а |
365 437 656 729 1312 |
1,044 1,028 1,012 1,000 0,951 |
0,522 0,623 0,919 1,000 1,722 |
Таблица 4.21
Значения масштабной вязкости смесей мороженого при Тпр = 288 К
№ пп |
Наименование смеси мороженого |
, Па с |
1 |
Сливочное |
0,0260 |
2 |
Сливочное крем-брюле |
0,0244 |
3 |
Молочно-шоколадное |
0,0268 |
4 |
Молочное |
0,0145 |
5 |
Пломбир земляничный |
0,0525 |
6 |
Пломбир сливочный |
0,0434 |
7 |
Пломбир кофейный |
0,0456 |
8 |
Пломбир крем-брюле |
0,0465 |
9 |
Пломбир шоколадный |
0,0647 |
Таблица 4.22
Определение температурного коэффициента вязкости а и касательного напряжения а для смесей мороженого при температуре приведения Тпр = 288 К
Т, К |
Т – Тпр, К |
·104, Па·с |
·104, Па·с |
, Па |
, Па |
а, а |
Пломбир земляничный |
||||||
273 |
–15 |
770 |
525 |
54,0 |
34,8 |
1,547 |
275,5 |
–12,5 |
740 |
525 |
51,2 |
34,8 |
1,473 |
278 |
–10 |
720 |
525 |
49,4 |
34,8 |
1,421 |
283 |
–5 |
640 |
525 |
43,2 |
34,8 |
1,241 |
288 |
0 |
525 |
525 |
34,8 |
34,8 |
1,000 |
Пломбир кофейный |
||||||
278 |
–10 |
740 |
456 |
54,0 |
33,4 |
1,675 |
283 |
–5 |
576 |
456 |
42,1 |
33,4 |
1,283 |
288 |
0 |
456 |
456 |
33,4 |
33,4 |
1,000 |
293 |
5 |
363 |
456 |
26,5 |
33,4 |
0,780 |
298 |
10 |
268 |
456 |
19,6 |
33,4 |
0,567 |
Пломбир крем-брюле |
||||||
278 |
–10 |
731 |
465 |
53,5 |
33,9 |
1,635 |
283 |
–5 |
584 |
465 |
42,6 |
33,9 |
1,279 |
288 |
0 |
465 |
465 |
33,9 |
33,9 |
1,000 |
293 |
5 |
379 |
465 |
27,6 |
33,9 |
0,800 |
302,9 |
14,9 |
244 |
465 |
17,8 |
33,9 |
0,499 |
308 |
20 |
184 |
465 |
13,8 |
33,9 |
0,381 |
313 |
25 |
158 |
465 |
11,5 |
33,9 |
0,312 |
Продолжение табл. 4.22
Т, К |
Т – Тпр, К |
·104, Па·с |
·104, Па·с |
, Па |
, Па |
а, а |
||||||
Пломбир сливочный |
||||||||||||
278,1 |
–9,9 |
710 |
450 |
51,8 |
32,8 |
1,635 |
||||||
283 |
–5 |
567 |
450 |
41,4 |
32,8 |
1,284 |
||||||
288 |
0 |
450 |
450 |
32,8 |
32,8 |
1,000 |
||||||
293 |
5 |
379 |
450 |
26,5 |
32,8 |
0,794 |
||||||
298 |
10 |
315 |
450 |
23,0 |
32,8 |
0,678 |
||||||
303 |
15 |
256 |
450 |
18,4 |
32,8 |
0,533 |
||||||
309 |
20 |
197 |
450 |
14,4 |
32,8 |
0,411 |
||||||
313 |
25 |
165 |
450 |
12,1 |
32,8 |
0,339 |
||||||
Пломбир шоколадный |
||||||||||||
278,1 |
–9,9 |
890 |
647 |
65,0 |
47,2 |
1,426 |
||||||
288 |
0 |
647 |
647 |
47,2 |
47,2 |
1,000 |
||||||
293 |
5 |
583 |
647 |
42,6 |
47,2 |
0,887 |
||||||
298 |
10 |
426 |
647 |
31,1 |
47,2 |
0,637 |
||||||
303 |
15 |
331 |
647 |
24,2 |
47,2 |
0,487 |
||||||
308 |
20 |
221 |
647 |
16,1 |
47,2 |
0,319 |
||||||
313 |
25 |
181 |
647 |
13,2 |
47,2 |
0,257 |
||||||
318 |
30 |
166 |
647 |
12,1 |
47,2 |
0,232 |
||||||
Сливочное |
||||||||||||
278,5 |
–9,5 |
371 |
260 |
27,0 |
18,9 |
1,477 |
||||||
283 |
–5 |
315 |
260 |
23,0 |
18,9 |
1,236 |
||||||
288 |
0 |
260 |
260 |
18,9 |
18,9 |
1,000 |
||||||
293 |
5 |
221 |
260 |
16,1 |
18,9 |
0,837 |
||||||
298 |
10 |
197 |
260 |
14,4 |
18,9 |
0,736 |
||||||
303 |
15 |
158 |
260 |
11,5 |
18,9 |
0,578 |
||||||
Молочно-шоколадное |
||||||||||||
273,3 |
–14,7 |
460 |
268 |
32,8 |
19,6 |
1,763 |
||||||
275,5 |
–12,5 |
402 |
268 |
29,3 |
19,6 |
1,563 |
||||||
278 |
–10 |
363 |
268 |
26,4 |
19,6 |
1,395 |
||||||
283 |
–5 |
292 |
268 |
21,3 |
19,6 |
1,106 |
||||||
288 |
0 |
268 |
268 |
19,6 |
19,6 |
1,000 |
||||||
293 |
5 |
213 |
268 |
15,5 |
19,6 |
0,777 |
||||||
298 |
10 |
174 |
268 |
12,7 |
19,6 |
0,626 |
Окончание табл. 4.22
Т, К |
Т – Тпр, К |
·104, Па·с |
·104, Па·с |
, Па |
, Па |
а, а |
Сливочное крем-брюле |
||||||
273,3 |
–14,7 |
439 |
244 |
31,6 |
17,8 |
1,871 |
275,5 |
–12,5 |
396 |
244 |
28,8 |
17,8 |
1,691 |
278,1 |
–9,9 |
330 |
244 |
24,2 |
17,8 |
1,408 |
283,1 |
–4,9 |
284 |
244 |
20,7 |
17,8 |
1,183 |
288 |
0 |
244 |
244 |
17,8 |
17,8 |
1,000 |
293 |
5 |
205 |
244 |
15,0 |
17,8 |
0,828 |
298 |
10 |
174 |
244 |
12,7 |
17,8 |
0,689 |
Молочное |
||||||
278 |
–10 |
213 |
145 |
15,5 |
– |
1,520 |
283 |
–5 |
174 |
145 |
12,7 |
– |
1,210 |
288 |
0 |
145 |
145 |
– |
– |
1,000 |
Примечание:
Т – температура смеси мороженого;
, – масштабные значения эффективной вязкости и касательного напряжения при градиенте скорости = 729 с–1;
, – масштабные значения эффективной вязкости и касательного напряжения при температуре приведения.
Таблица 4.23