Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

учеб реология Арет

.pdf
Скачиваний:
83
Добавлен:
15.03.2016
Размер:
2.21 Mб
Скачать

с= 0,152; температуре t = 40 0С; 4 10 3 Пас.При концентрации с = 0,261 и t = 20 0С

кровь подчиняется степенному закону и коэффициент эффективная вязкость являет-

ся функцией скорости сдвига :

эф 0,3 0,27 . При более низкой концентрации с = 0,152 и t = 20 0С кровь подчиняется закону ньютоновской жидкости и коэффициент вязкость не является функцией скорости сдвига :

7 10 3 Пас. Коэффициент динамической вязкости крови убойных животных зави-

сит от температуры и вида скота, а при температуре выше 20 0С в крови появляет-

ся динамическое предельное напряжение сдвига из-за денатурационных процессов,

как видно по следующей таблице.

Таблица 3.7.1

 

Коэффициент динамической вязкости 103

, Пас.

 

 

 

 

 

 

 

Температу-

20

25

30

35

40

45

ра, 0С.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Свиньи

44,8

38,6

34,1

30,7

28,1

25,9

 

 

 

 

 

 

 

Крупный

31,3

26,4

23

20,4

18,4

16,8

рогатый

 

 

 

 

 

 

скот

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Мелкий ро-

24

20

17,2

15,1

13,5

12,2

гатый скот

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Предельное напряжение сдвига 0 , Па

 

 

 

 

 

 

 

 

Свиньи

0

0,23

0,59

0,84

1,04

1,21

 

 

 

 

 

 

 

Крупный

0

0,22

0,56

0,71

0,92

1,06

рогатый

 

 

 

 

 

 

скот

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Мелкий ро-

0

0,21

0,48

0,65

0,86

0,98

гатый скот

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

151

При температуре 20 0С для расчета коэффициента вязкости можно использовать

эмпирические формулы вида

a1t a2 ;a1

1,62c;a2

1,72 5c,

(3.7.2)

- коэффициент динамической вязкости в Пас;

с– концентрация сухих веществ от 0 до 0,2 кг сухих веществ на 1 кг крови; для сви-

ной крови с=0,209; для крови крупного рогатого скота с= 0,178; t – температура в градусах Цельсия, 0С.

Ориентировочно диапазон изменения величин коэффициента динамической вязко-

сти крови убойных животных представлен в следующей таблице Таблица 3.7.2

Коэффициент динамической вязкости 103 , Пас.

Свиньи

38 – 52

 

 

Крупный рогатый скот

30 –42

 

 

Мелкий рогатый скот

23 –36

 

 

Вязкость меланжа из куриных яиц показывает следующая таблица.

Таблица 3.7.3

Коэффициент эффективной динамической вязкости меланжа, 103 ,

Пас.

Температу-

20

30

40

50

60

ра, 0С.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Весна

9,0

5,4

3,8

2,7

2,2

 

 

 

 

 

 

Осень

18

10,8

7,5

5,6

4,4

 

 

 

 

 

 

Вязкость топленых животных жиров.

Таблица 3.7.4

Коэффициент динамической вязкости животных жиров, 103 , Пас.

ТемператуГовяБараний Свиной Костный Рыбий ра, 0С жий

152

50

29

30,4

26,7

25,1

11,5

 

 

 

 

 

 

70

15,8

17,3

15

14,5

5,8

 

 

 

 

 

 

90

10

11,2

9,7

9,6

3,7

 

 

 

 

 

 

Для вычисления коэффициента эффективной вязкости свиного жира в зависимости от температуры и скорости сдвига предлагается формула вида

эф 7,05 10

3

 

 

 

 

 

(3.7.3)

 

exp 0,082t 0,757ln

Формула (3.7.3)

справедлива в следующих диапазонах температур и скоростей

сдвига

 

 

 

 

 

 

 

 

 

t 12 26,

0

 

 

 

 

1

.

 

 

 

C; 0,167 4,5,c

 

 

 

Коэффициент эффективной вязкости мясного фарша предлагается описывать эм-

пирической формулой вида

m

,Пас

(3.7.4)

эф B

Эмпирические коэффициенты формулы (3.7.4) , предельное напряжение сдвига

и коэффициент пластической вязкости приведены в следующей таблице.

Таблица 3.7.5

Фарш

Предельное

Коэффици-

B

M

 

напряжение

ент пласти-

 

 

 

сдвига,

ческой вяз-

 

 

 

0,Па

кости,

 

 

 

 

пл,Па с.

 

 

 

 

 

 

 

Говядина

700

18 – 20

510

0,73

куттериро-

 

 

 

 

ванная

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Свинина

650

19 –22

480

0,72

куттериро-

 

 

 

 

ванная

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Колбаса

700

18-28

610

0,79

любитель-

 

 

 

 

ская

 

 

 

 

 

 

 

 

 

153

Колбаса

540

16-19

430

0,75

докторская

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Сервелат

 

 

1370

0,85

 

 

 

 

 

Сосиски

450

9-11

320

0,77

свиные

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Котлеты

400

9-14

380

0,76

 

 

 

 

 

Сельдь руб-

120

13,8

82,3

0,52

ленная

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Треска

540

6,9

493

0,815

фарширо-

 

 

 

 

ванная

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Эталонные реологические характеристики мясного фарша при оптимальном ме-

ханическом воздействии (куттерирования, перемешивания и пр.) и оптимальном химическом составе сырья (влагосодержание, жирность и пр.) дает Горбатов [1] в

следующей таблице:

Таблица 3.7.6

Продукт

Содержание

Влагосо-

Предельное

Пластиче-

 

говядины,

держание,

напряжение

ская вяз-

 

кг на 1 кг

кг воды на 1

сдвига, Па

кость, Пас

 

мяса

кг сухих

 

 

 

 

веществ

 

 

 

 

 

 

 

Говяжьи

0,9

3,9

300

3,88

сардельки

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Русские со-

0,5

2,4

320

6,96

сиски

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Докторская

0,25

1,8

310

4,86

колбаса

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Свиные

0

1,34

160

3,02

сардельки

 

 

 

 

 

 

 

 

 

154

Компрессионные характеристики фарша русских сосисок при осевом сжатии между двумя пластинами

Таблица 3.7.7

Влаго-

Предел текучести Т

10 3

Модуль упругости

 

содер-

Па, при толщине слоя фар-

E 10 4 Па, при толщине

жание

шаH0

103 , м

 

слоя фаршаH0 103 , м

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4

 

6

 

8

4

6

 

8

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

3,15

 

2,75

 

2,3

-

-

 

4,4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2,5

2,44

 

2,04

 

1,6

4,7

3,7

 

2,7

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

1,74

 

1,32

 

0,9

3,2

2,2

 

1,2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3,5

1

 

0,6

 

0,2

2

1

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Релаксационные характеристики фарша русских сосисок при осевом сжатии меж-

ду двумя пластинами

Таблица 3.7.8

Скорость

Релаксационный

Периоды релаксации, с

деформации

модульER 10 3 Па

 

 

Деформа-

Напряже-

 

 

2

при влагосодержа-

ции,

ния,

10

 

 

 

 

 

 

нии 3 кг воды/кг

t

t

 

 

 

сухих веществ

 

 

 

 

 

 

 

 

0,1

0,09

370

56

 

 

 

 

 

 

0,5

0,43

74

11,2

 

 

 

 

 

 

 

 

1

0,86

37

5,6

 

 

 

 

 

 

 

 

2

1,71

18,5

2,8

 

 

 

 

 

 

 

 

4

3,42

9,2

1,4

 

 

 

 

 

 

 

 

6

5,14

6,2

0,9

 

 

 

 

 

 

155

Приведенные в таблице 3.7.8 коэффициенты входят в следующее уравнение стан-

дартного линейного вязкоупругого тела:

t ER t

(3.7.5)

где , - нормальные напряжения и скорость изменения нормальных напряжений;

, - относительные деформации сжатия и скорость изменения относительных де-

формаций сжатия.

К результатам метареологических исследованиям можно отнести данные о

прочностных свойствах говядины в испытаниях на разрыв, сопоставляемых орга-

нолептической оценкой нежности мяса в баллах. Величины предела прочности го-

вядины на разрыв ( пр 10 5 , Па) приведены в следующей таблице 3.7.9

Таблица 3.7.9

Органолеп-

Длинейшая

Поусухо-

Трапецие-

Вареное

тическая

мышца

жильная

видная

мясо

оценка

спины

мышца

мышца

 

нежности

 

 

 

 

мяса, баллы

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

7,6

17,3

22,2

25

 

 

 

 

 

3

4,7

12,9

17,9

14,1

 

 

 

 

 

4

2,7

10,4

15

9,1

 

 

 

 

 

5

2,2

9,4

13,6

7,5

 

 

 

 

 

Плотность мясных бульонов , крови и молока предлагают рассчитывать по фор-

муле

 

 

 

 

 

с 0t

ac

 

(3.7.6)

Величины в правой части формулы приведены в таблице 3.7.10

 

 

 

 

 

 

Продукт

 

Температу-

Пределы

Коэффици-

Плотность

 

 

ра, 0 С

концентра-

ент a,кг/м3

0t , кг/м3

 

 

 

ции с,

 

 

 

 

 

кг/кг

 

 

 

 

 

 

 

 

156

Мясной

40

 

0 - 0,2

300

992

 

бульон

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Дефибри-

40

 

0 - 0,2

300

992

 

нированная

 

 

 

 

 

 

кровь

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Молоко

20

 

0 - 0,12

115

998

 

 

 

 

 

 

 

Плотность

жира лежит в

пределах 855

–903 кг/м3 , плотность фарша - 1050 –1126

кг/м3 , плотность мяса -

940 –1058 кг/м3,

кости – 1300 – 2400 кг/м3.

Адгезионные характеристики (липкость) зависят от длительности предваритель-

ного контакта, материал, состава среды и многих других факторов и колеблются в широком диапазоне. Например, для фарша докторской колбасы липкость в Па для стали Ст3 490 –12400 Па, нержавеющей стали 12760 –17560 Па, фторопласта 4 10400 – 18500 Па. Фрикционные характеристики (коэффициент трения скольжения)

тоже представляют собой сложный показатель, ориентировочно фрикционная пара мясонержавеющая сталь имеет величину 0,1 –0,2.

Зависимость динамического коэффициента вязкости цельного молока от тем-

пературы T представлена в таблице 3.7.11

Таблица 3.7.11

T, 0 С

5

10

15

20

30

40

50

60

70

80

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

103

2,96

2,47

2,1

1,79

1,33

1,04

0,85

0,71

0,62

0,57

Па с

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Сгущенное молоко является псевдоэластичными неньютоновскими жидкостями.

Ее реологические характеристики приведены в таблце 3.7.12. В таблице 3.7.12 P -

осредненный период релаксации , с; - градиент скорости сдвига, с-1 ; - коэффи-

циент динамической вязкости при градиенте скорости , Па с; 0 - наибольший ко-

эффициент динамической ньютоновской вязкости, Па с. Наибольшая ньютоновская вязкость сгущенных молочных продуктов с сахаром лежит в пределах 2 –5 Па с. Ос-

редненное значение периода релаксации равно 2,5 10 5 с.

157

Зависимость безразмерной вязкости

 

от приведенного градиента скорости сдви-

 

0

га p .

Таблица 3.7.12

 

p

 

0,006

0,02

0,1

0,2

0,6

1

2

6

10

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

0,92

0,76

0,55

0,33

0,25

0,17

0,11

0,1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Вязкость кисломолочных продуктов зависит от вида закваски, стабилизатора,

разрушенности структуры и ряда других параметров. Ориентировочные значения коэффициента динамической вязкости для этих продуктов следующие : сметана жирностью 20% 103 = 22 – 84 Па с; кефир нежирный – 103 =10 – 16 Па с; про-

стокваша 103 =9,5 – 13 Па с. Простокваша с неразрушенной структурой имеет вязкость 103 = 445 Па с.

Вязкость сливок с содержанием жира 0,3 – 0,5 кг/кг может быть определена по

формуле Ересько

0,07 4,22 0,6 exp

5527 0,4 0,09

,

(3.7.7)

RT

 

 

 

а с содержанием жира 0,6-0,83 кг/кг по формуле (3.7.8)

0,9 5,9 1 exp

8709 0,15 0,09

(3.7.8)

RT

 

 

Формулы справедлива при значениях 30 1300,с 1 ; T 293 363,0K ;

R 8,314, Дж/ моль 0К .

Вязкость расплавленного сливочного масла практически такая же как у сливок.

При более низких температурах масло обладает предельным напряжением сдвига и поэтому при вискозиметрировании можно говорить об ее эффективной вязкости.

Коэффициент эффективной вязкости масла при температурах ниже фазовых перехо-

дов может быть определена по формуле вида

158

эф K n 1

(3.7.9)

Величины коэффициентов формулы (3.7.9) приведены в таблице 3.7.13.

Таблица 3.7.13

T,0C

 

 

Градиент скорости, ,c 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0,167-2,7

 

2,7 –48,6

 

48,6 – 145,8

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n

K

 

n

K

 

n

K

 

 

 

 

 

 

 

 

 

14

0,07

565

 

0,17

506

 

0,3

304

 

 

 

 

 

 

 

 

 

16

0,08

410

 

0,18

372

 

0,36

186

 

 

 

 

 

 

 

 

 

18

0,12

280

 

0,22

254

 

0,42

115

 

 

 

 

 

 

 

 

 

20

0,15

145

 

0,28

135

 

0,46

67,6

 

 

 

 

 

 

 

 

 

25

0,22

56

 

0,33

50,2

 

0,58

13,7

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Маргарины, как и все животные жиры, при температурах ниже фазовых перехо-

дов, можно отнести к псевдопластичным жидкостям. Николаев Л.К предложил в интервале изменения скоростей сдвига 0,1 30,c 1 и температур

T 5 20,0K для маргаринов формулу вида

B0 / Bпр exp 0,53 0,76ln (3.7.10)

Зависимость эффективной вязкости B0 ,Па с от градиента скорости приведена в

таблице 3.7.14.

Таблица 3.7.14

Вид маргари-

Bпр ,Пас

 

Скорость сдвига, ,c 1

 

на

 

 

 

 

 

 

 

0,1

 

5

 

30

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Сливочный

2260

7655

 

391,5

 

100,3

 

 

 

 

 

 

 

Славянский

2350

7960

 

407,1

 

104,3

бутербродный

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Столовый

2150

7282

 

372,4

 

95,4

 

 

 

 

 

 

 

159

«Эра»

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Столовый

2270

7689

393,2

100,7

«Молочный»

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Влияние температуры и градиента скоростей сдвига на вязкость смеси мороженно-

го пломбир сливочный дан в таблице 3.7.15

Таблица 3.7.15

Температура,

 

 

5,1

 

 

t,0C

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Градиент скоро-

365

437

656

729

1312

сти ,c 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Эффективная

74

72,3

71,8

71

66,6

вязкость

 

 

 

 

 

эф 103 ,Па с

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Температура,

 

 

10

 

 

t,0C

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Градиент скоро-

365

437

656

729

1312

сти ,c 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Эффективная

58,4

57,7

56,9

56,7

53,9

вязкость

 

 

 

 

 

эф 103 ,Па с

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

В справочнике [1] можно найти также реологические характеристики растворов и суспензий казеина, казеинатов, копреципитатов, творожных изделий, сырных масс.

Поверхностное натяжение цельного молока лежит в пределах (41-46) 10-3 Н/м,

обезжиренного молока - (39 –52) 10-3 Н/м , сливок -(41,6 –51,2) 10-3 Н/м, причем эта величина уменьшается с повышением температуры.

160