книги из ГПНТБ / Рогов И.А. Физические методы обработки пищевых продуктов

Корреляционный анализ экспериментальных данных позво­ лил установить, что наибольшее влияние на эффективную вяз­ кость оказывает изменение скорости сдвига, а влияние темпе­ ратуры больше, чем жирности. Уравнение (I—79) дает ошибку, не превышающую ± 1 0 % для исследованных пределов изме­ нения переменных: градиент скорости от 0,5 до 70 с-1, темпера­ тура от 26 до 45° С, жирность от 0,29 до 0,35 кг жира на 1 кг продукта.

71

Для расчета эффективной вязкости сливочной помадки [81 ], представляющей собой псевдопластичное тело, предложено уравнение

Следует отметить, что темп разрушения структуры зависит от температуры [см. уравнение (I—68)]. Для сливочной помадки при изменении температуры он также не остается постоянным [104], хотя в указанном диапазоне температур эти отклонения невелики.

Механическое воздействие на конфетные массы также ведет к изменению СМС. При перемешивании пралиновых масс (табл. 12) СМС уменьшаются, стабилизируясь через 300—400 с, что указывает на окончание процесса перемешивания [83]. Вяз­ кость практически неразрушенной структуры (т)0) и ПНС оп­ ределяли на приборе с осевым смещением рифленого стержня, погруженного в кювету с продуктом. Скорость деформации оставалась постоянной и равной 0,028 с-1.

Более подробные сведения о реологических свойствах раз­ личных кондитерских изделий и других пищевых продуктов мо­

72

Реологические свойства творожно-сырковых масс [88] оп­ ределяли на вискозиметрах «Реотест» и РВ-8, получив при оди­ наковых способах обобщения совпадающие результаты. Хими­ ческий состав и реологические характеристики творожных масс приведены в табл. 13. Массу готовили по технологии особой творожной массы, но с различным содержанием составляющих компонентов с целью выяснить их влияние на реологические свойства.

Для обобщения результатов исследований эмпирически по­ добрали комплексный коэффициент К (кг/кг):

Из табл. 13 видно, что темп разрушения структуры незна­ чительно изменяется при изменении химического состава про­ дукта; остальные реологические характеристики имеют экстре­ мальные значения при К = 4,5 -г- 5,0. Обобщение эксперимен­ тальных данных по комплексному коэффициенту дает ошибку до ± 20%.

73

Жидкообразные продукты. Жидкообразные продукты, как правило, не имеют предельного напряжения сдвига, т. е. те­ чение начинается при сколь угодно малых напряжениях сдвига. !Эти продукты, за исключением истинно вязких жидкостей, обладают аномалией течения. Один п тот же продукт в зависи­ мости от влажности (концентрации) или температуры может переходить из одной группы тел в другую. Например, топленый

Рис. 22. Температурные зависимости вязкости мясокостного бульона при различной концентрации; кривые соответствуют табл. 14 и уравнению

(1-81).

свиной жир при температуре от 100 до 80° С представляет собой истинно вязкую жидкость, при 70—35° С он имеет аномалии вязкости и кажущуюся величину предельного напряжения сдви­ га, при 28—25° С — это уже твердообразная система со струк­ турой коагуляционного типа; наконец, при более низких темпе­ ратурах жир приобретает кристаллизационную структуру. Кроме того, тип структуры определяется и механическим воз­ действием на жир.

i Изучение реологических свойств жидкообразных продуктов имеет существенное самостоятельное значение для расчета машин и аппаратов и, кроме того, позволяет глубже оценить процессы, связанные с переработкой сырья и продуктов.

Вязкость мясокостного бульона (рис. 22) в интервале темпе­

74

После обработки по экспериментальным данным уравнение

где с — концентрация сухих веществ в долях единицы по массе, кг су­ хого остатка на 1 кг продукта.

При с = О уравнение описывает температурные изменения вязкости воды с ошибкой ± 1,5%: т)в = 0,01905 £-0’22. При с до 0,05 оно дает несколько заниженные результаты. Величины

Клеевые и желатиновые бульоны при одной и той же концентрации имеют различную вязкость, что объясняется способом получения бульона, количественным соотношением различных белков в нем и молекулярным строением; реологические свойства бульонов изучены еще недостаточно. 18, 13, 72].

Вязкость бульона во времени уменьшается. Высокая температура способствует изменению формы и размера молекул и мицелл, а интенсив­ ное их тепловое движение не создает возможности для образования устой­ чивых связей в коагуляционной структуре системы. Подобная картина характерна также для гелей яичного альбумина [57]. Длительная сушка

бульонов на 10—25% во время экстракции; причем, чем выше температура (пределы от 60 до 90° С), тем больше уменьшается вязкость (сравниваются вязкости бульона после 2 и 8 ч экстракции).

При осветлении исходного клеевого бульона снижается концетрация су-: хих веществ и его вязкость, а также вязкость стандартного раствора клея примерно на 20 %; клеящая способность при этом возрастает на 10—15%.

75

Вязкость жира (рис. 23, а) определяли на вискозиметре Гепплера и капиллярных вискозиметрах [106]. Ее зависимость от температуры можно представить уравнением (I—81), для которого значения эмпирических коэффициентов приведены в табл. 15, а величины вязкости — в табл. 16. Производственные композиции жира отличаются по вязкости от величин, вы­ численных по уравнению (I—81) в пределах ± 4 % (см.

табл. 15).

Рис. 23. Температурные зависимости вязкостных характеристик топленых животных жиров:

Точнее физическую сущность температурных изменений вязкости жира описывает уравнение Френкеля —Эйринга [95, 124] (рис. 23, б)

76

На рис. 23, б приведена экспоненциальная зависимость вяз­ кости, полученная при многократных исследованиях производ­ ственных композиций топленого свиного жира I сорта. В иссле­ дованном диапазоне температур графическая зависимость имеет два излома. Каждый участок прямых на графике характеризу­ ется своей величиной энергии активации; с увеличением темпе­ ратуры она уменьшается скачкообразно при плавлении следую­ щей фракции триглицеридов жирных кислот, конечно, если содержание фракций более или менее значительно. Постоянные для зависимостей рис. 23, б приведены в табл. 17.

Вязкость свиного жира в интервале от температур плавления до 65— 70° С при нагревании и охлаждении не имеет одинаковых значений, что

•связано с аномалией (наличие дисперсной фазы в виде кристалликов жира при нагревании) в этом температурном диапазоне. При переходе за верх­ ний температурный предел аномалии вязкости исчезают, жир становится истинно вязкой жидкостью. При охлаждении ниже 27° С, если механиче­ ское воздействие отсутствует, в свином жире начинается образование

77

сплошного кристаллизационного каркаса, и он теряет текучесть. Суще­ ствует зависимость между йодным числом жира и вязкостью, которая уменьшается пропорционально увеличению йодного числа для всех темпе­ ратур от 60 до 90° С [106].

Хорошо описывает температурные изменения вязкости жира урав­ нение Бачинского, которое имеет некоторые теоретические обоснования

195]:

Величина предельного объема лежит в области между удельным объ­ емом жидкости итвердого тела. Для свиного жира она равна 11,1-10-4 м3/кг,

(при нагревании) вязкость уменьшается. Структура уравнения такова, что оно неприменимо при температуре ниже точки плавления. Плотность

Вязкость сгущенного молока с сахаром во время его старения исследовали Р. Самел и М. Муэрс [147]. Они установили, что старение вызывает развитие тиксотропных свойств (табл. 18),

• Разрушение структуры достигалось перемешиванием в ротационном вискозиметре в тече­ ние Зи мин; образцы для перемешивания отбирали от основной массы продукта (графа 2).

78

связанных с агрегированием молекул казеина и образованием структуры. Перемешивание или какое-либо другое механиче­ ское воздействие ведет к лавинному разрушению структуры, и наибольшая вязкость резко уменьшается. При дальнейшем старении структура восстанавливается. Причем если температу­ ра восстановления равна температуре старения исходного про­ дукта, то восстановление полное; если температура ниже исход­ ной (5 или 18° С), то восстановление частичное.

При восстановлении структуры возобновляется контакт между частицами дисперсной фазы. При этом чем выше темпе­ ратура и меньше вязкость дисперсионной среды, тем выше ско­ рость образования коагуляционных контактов. Величиной вяз­ кости дисперсионной среды обусловлено быстрое и полное

Рис. 24. Зависимости вязкостных характеристик плавленого сыра «Новый»:

79