учеб реология Арет
.pdfс= 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
(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