Значення в’язкості

• За в’язкістю судять про готовність або якість продуктів, напівфабрикатів;

Терте какао повинно мати рідку консистенцію, його в’язкість не повинна перевищувати 6 Па∙с. Чим нижча в’язкість тертого какао, тим легше відбуваються процеси обробки та формування шоколаду.

Сметана повинна мати певну однорідну, в міру густу консистенцію. Рідка консистенція сметани характерна для продукту, виробленого за короткими термінами дозрівання і високими температурами.

Майонез містить жиру приблизно 67%, при зменшенні вмісту жиру – майонез стає більш рідким. Для збільшення в’язкості майонезу при зменшенні масової частки жиру додають крохмаль, борошно.

• У технологічній практиці коефіцієнт в’язкості характеризує динамічну в’язкість. В процесах і апаратах харчової промисловості використовують кінематичний коефіцієнт в’язкості: відношення внутрішнього опору до густини рідини. В’язкість як фізична властивість рідин обумовлює закони руху і впливає на теплообмін між продуктом і поверхнями, що передають тепло.

Зв'язок кінематичної та динамічної в’язкості виражається формулою:

• В медицині визначення в’язкості, об’єму крові в артеріях, артеріолах і капілярах є важливим питанням.

Рівняння Пуазейля: V = ∙ р ∙ t , де

V – об’єм рідини, яка витікає з капіляра радіусом r і довжиною l;

η – в’язкість рідини;

р – перепад тиску на кінцях капіляру.

Зменшення радіусу капілярних судин призводить до зростання опору (нормальний потік крові підтримується за рахунок підвищення тиску (гіпертонія).

Турбулентна течія крові характерна для рваних ран: процес згортання крові зумовлений значними силами зсуву поблизу краю рваної рани, що сприяє аглютинації тромбоцитів на нерівній поверхні і досить швидкому утворенню згустку крові. Аналогічний потік крові з розрізу, зробленого гострим предметом, ближчий до ламінарного, тому згусток крові утворюється повільніше.

• Характеристики рідкого стану речовини

З підвищенням температури рідини зростає кількість пустих місць та інтенсивність стрибкоподібного руху частинок, що спричиняє збільшення текучості рідини при нагріванні , а також її розширення.

Внаслідок дуже малих відстаней між частинками рідини, властивості рідини в основному залежать від власних об’ємів цих частинок і сил взаємодії між ними – внутрішнього тиску. Внутрішній тиск рідини в 10¹⁰ – 10¹¹ разів більший, ніж у газах, тому рідини практично не стискаються та обмежені поверхнею розділу. Навпаки, в газах внутрішній тиск дуже малий (3∙10^-2 Па/моль), тому вони легко стискаються, не утворюють поверхнею та необмежено змішуються один з одним.

• Густина – маса одиничного об’єму речовини, позначається ρ, одиниці вимірювання – кг/м³.

• Питомий об’єм – величина обернена густині речовини:

ν = .

• Пружність характеризує ступінь стисливості речовини.

• Тепловий коефіцієнт об’ємного розширення (коефіцієнт температурного розширення) використовується для характеристики явища розширення рідини при її нагріванні (поширене в процесах обробки сировини та приготування їжі). Середнє значення коефіцієнта визначають за формулою:

,

де dt – приріст температури.  С. Для води в інтервалі температур від 0 до 100 С g_t = 208 ∙ 10^-6 К^-1.

• Капілярність – властивість рідини підніматися та опускатися в трубках або каналах малого діаметру на певну відстань під дією сили поверхневого натягу. Використовується в масообмін них процесах, при яких рідина або газ (пара) рухається по капілярах або порах продукту.

• Насичена пара ‑ пара, що знаходиться в термічній рівновазі з рідиною, характеризується тиском насиченої пари. Тиск насиченої пари залежить від природи рідини та температури (з підвищенням температури тиск насиченої пари збільшується). За певних умов температура може досягти такого значення, вище якого дана рідина може знаходитися тільки у газовому стані – критична температура, або температура абсолютного кипіння.

• Нормальна температура кипіння – температура кипіння рідини за нормального зовнішнього тиску (101325 Па).

• Питома теплота пароутворення – кількість енергії, необхідної для ізотермічного випаровування 1кг речовини. Якщо взяти 1 моль речовини – молярна теплота пароутворення.

Для обчислення питомої теплоти пароутворення q_вип, Дж/кг, користуються формулою:

,

де Q – нормальна теплота пароутворення;

М – молярна маса речовини.

• Нормальна питома теплота пароутворення – кількість енергії, що необхідна для випаровування 1 кг речовини при нормальній температурі кипіння.

• Нормальна молярна теплота пароутворення – кількість енергії, що необхідна для випаровування 1 моль речовини при нормальній температурі кипіння.

У виробництві харчової продукції використовуються теплову обробку продуктів у вакуумі (при розрідженні). Основне призначення – одержання харчових концентратів при збереженні фізико-хімічних властивостей їх компонентів (при збереженні харчової цінності кулінарних виробів).

У вакуумі проводять теплову обробку продуктів, нестійких до високих температур: згущення (концентрування) молока, соків, бульйонів, соусів. Здійснюється в спеціальних вакуум-випарних установках. У процесі кипіння продукту та відведення утворених з нього вторинних парів продукт поступово згущується (концентрація сухих речовин в продукті зростає).

Температура кипіння у вакуум-випарних установках визначається тиском, під яким проводиться випаровування (чим нижчий тиск, тим нижча температура кипіння рідкого продукту). Залежно від призначення продукту та типу установки, температура кипіння складає від 20 до 85 С.

• Когезія характеризує взаємне притягання частинок тіла, обумовлене силами міжмолекулярної взаємодії, що діють у середині його. Найвища когезія в твердих тілах та рідинах та незначна в газах.

• Адгезія характеризує взаємне притягання частинок різних тіл в області їх стикання (на поверхні розділу), обумовлене силами міжмолекулярної взаємодії між цими частинками. Адгезією пояснюється злипання різних тіл, а також змочування.

F_{адгезії} = F_{когезії}, відбувається злипання тіл. При цьому рідина розтікається по поверхні твердого тіла або іншої рідини тонким шаром – повне змочування.

F_{адгезії} < F_{когезії}, тіла не змочуються. Рідина не розтікається по поверхні іншого тіла, а набуває сферичної форми – відбувається повне незмочування.

• Розтікання – максимальний випадок змочування, відбувається в результаті взаємодії тіл з подібною структурою молекул (полярні рідини), або при контакті двох взаємно нерозчинних тіл (рідин), з різними значеннями поверхневого натягу та значними силами адгезії, що обумовлюють мале значення поверхневого натягу на межі рідина – змочувана поверхня.

Умовою та кількісною характеристикою розтікання є критерій Гаркінса:

,

Звідси, розтікання і змочування ‑ одностороннє явище: якщо тіло А розтікається по поверхні тіла В, то тіло В не може розтікатися по поверхні тіла А, так як не змочує тіло А, а намагається набути сферичної форми (олія розтікається по поверхні води, а вода не поверхні олії і масло продуктів збирається у вигляді кульок).

Для підвищення змочування необхідно, щоб ПАР знижували поверхневий натяг тільки одного з тіл та по можливості збільшували поверхневий натяг іншого з них (ПАР відносно першої рідини повинна бути ПНАР відносно іншої рідини тобто вибіркова дія).

Технологічні процеси: адсорбція, екстракція, ректифікація основані на використанні поверхневого натягу, ПАР.

• Текучість – властивість тіла, що протилежна в’язкості. Величина, що протилежна коефіцієнту в’язкості, називається коефіцієнт текучості:

• Нормальними (ньютонівськими) рідинами називаються всі рідини, сила внутрішнього тертя яких описується рівнянням відповідно закону ньютона:

,

де ΔS – площа поверхневого шару, на яку обчислюється сила внутрішнього тертя, м²;

F_т – сила внутрішнього тертя, Н;

h – лінійний розмір поперечного січення потоку, м.

• Аномальними (неньютонівськими) рідинами називають рідини і пластично-в’язкі тіла, сила тертя яких не підлягає закону Ньютона. До них належать кулінарні продукти: тісто, м’ясний фарш, кисломолочний сир, масло, пюре, киселі, каші, сметана, сиропи.