Основные СМХ пищевых систем: сдвиговые, компрессионные, поверхностные

ФГБОУ ВПО «Астраханский государственный технический университет»

 

 

 

 

 

 

 

Кафедра

«Технология товаров и товароведение»

 

 

 

 

 

 

 

 

РЕФЕРАТ

 

                                     По дисциплине: «Реология»

                              На тему: «Основные СМХ пищевых систем: сдвиговые,

                                                 компрессионные, поверхностные.»

 

 

 

 

 

 

 

 

Выполнила:

Студентка 3 курса,гр.ДРПТб-31

Джумаева М.М

 

Проверила:

Д.т.н., доц.Цибизова М.Е

 

 

 

 

 

 

 

 

Астрахань 2015г

 

    

 

Содержание

 

Введение

1. Основные структурно-механические свойства пищевых материалов

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

 

Согласно ГОСТу 15.467-79, под качеством продукции понимают совокупность свойств продукции, обуславливающих ее пригодность удовлетворять определенные потребности в соответствии с ее назначением. Наиболее полное представление о качестве продукта дают свойства, определяемые его структурой.  
 
Структура - внутреннее строение продукта и характер взаимодействия между отдельными ее элементами (частицами), которую определяют химический состав, биохимические показатели, температура, дисперсность, агрегатное состояние и ряд технологических факторов. 
 
Для проведения общей оценки качества продукта используется комплекс его свойств: химических, биологических, физических, электрофизических, оптических и др. Среди них комплекс физических свойств, так называемые структурно-механические, предопределяют поведение продуктов в самых разнообразных технологических процессах и энергетических полях. Они являются качественно внешним выражением внутренней сущности объектов, т.е. определяют агрегатное состояние, дисперсность, строение, структуру и вид взаимодействий внутри продукта. В количественном отношении структурно-механические свойства представляют в виде характеристик, т.е. значений, соответствующих физических величин в виде принятых для них единиц измерения. Числовые значения представляют как отношение значения физической величины к единице ее измерения, т.е. безразмерным числам. 
 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Основные структурно-механические свойства пищевых материалов

 

Структурно-механические свойства по виду приложения силы (нагрузки, напряжения) к продукту, разделяют на три связанные между собой группы: сдвиговые, компрессионные и поверхностные. 
 
К основным сдвиговым реологическим свойствам материалов относятся -предельное напряжение сдвига   , Па·с, эффективная вязкость  , Па·с, пластическая вязкость  , Па·с, период релаксации  , с. 
 
Они представляют группу свойств, которые наиболее полно отражают внутреннюю сущность материала (объекта) и поэтому их принято считать основными. С их помощью рассчитывают течение материалов в технологических трубопроводах, рабочих органах машин и аппаратов, определяют необходимые усилия для перемещения продукта. Кроме того, они позволяют судить о качестве продукта и степени его обработки, т.е. дают возможность обосновать оптимальные технологические и механические условия процесса, а приборное оснащение позволяет их контролировать и регулировать, обеспечивая постоянное и стабильное качество. 
 
К основным компрессионным (объемным) свойствам материалов относятся: модуль упругости первого рода  , Па; модуль упругости второго рода G, Па, равновесный модуль  , Па; период релаксации деформации при постоянном напряжении  ; с, относительная деформация  ; объемная относительная деформация  ; плотность ρ, кг/м . 
 
Эти характеристики используются для расчета процессов шприцевания, формования, дозирования, транспортирования по трубопроводам и др., а также для оценки качества продуктов. 
 
К основным поверхностным свойствам относятся - адгезия   Па, липкость  , Па, коэффициент внешнего трения  .  
 
Они характеризуют усилие при взаимодействии материалов между поверхностями контакта (адгезию) при нормальном отрыве или сдвиге, которое определяют методом отрыва. При этом, отрыв пищевых материалов друг от друга может быть адгезионным, когезионным и адгезионно-когезионным (смешанным).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Сдвиговые свойства пищевых материалов

 

Сдвиговые свойства представляют особую группу структурно-механических свойств. Их величины можно использовать для самых различных целей, начиная от оценки дисперсности систем и качества продуктов до расчета машин и аппаратов. 
 
Для описания течения дисперсных систем широкое распространение получило уравнение Гершеля-Балкли, связывающее напряжение сдвига с тремя константами продукта: 
, (3.1) 
где   - предельное напряжение сдвига, Па;   - коэффициент, пропорциональный вязкости, Па·сп;   - градиент скорости ( ) или скорость деформации сдвига ( ), с-1; п - индекс течения; и - скорость движения элементарного слоя, м/с; r - линейный размер по нормали к вектору скорости, м;   - относительная деформация;   - время, с. 
 
П.А. Ребиндер и Н.В. Михайлов делят реологические тела на жидко- и твердообразные системы в зависимости от характера кривой   и периода релаксации  . 
 
 Сдвиговые характеристики жидкообразных мясных продуктов. К жидкообразным продуктам (телам) относятся ньютовские жидкости и структурированные системы, не имеющие статического предельного напряжения сдвига.  
 
Характеристики этих систем описываются вязкостью или эффективной вязкостью и не имеют статического предельного напряжения сдвига. Жидкообразные системы обладают слабой структурной сеткой, которая разрушается при течении в рабочих органах машин с высокими значениями градиентов скорости при изменении температуры. К жидкообразным продуктам относятся: кровь, животные жиры, мясокостный бульон, клеевые и желатиновые бульоны и др. 
 
 Вязкость крови. Значения вязкости крови убойных животных от концентрации сухих веществ и температуры, представленны в табл. 3.1. 
 
Вязкость крови измеряют с помощью вискозиметра Гепплера и реовискозиметра Ротовиско. 
 
Из результатов табл. 3.1 следует, что вязкость крови убойных животных зависит от концентрации сухих веществ и температуры. При этом, как при снижении концентрации сухих веществ, так и при повышении температуры вязкость крови значительно уменьшается. 
 
Вязкость топленых животных жиров. Значения вязкости для разных видов топленых животных жиров представлены в табл. 3.2. 
 
Таблица 3.1  
Зависимость вязкости крови от концентрации сухих веществ и температуры  
 
(градиент скорости 380 с-1) 

Концентрация сухих веществ, кг на 1 кг крови	Вязкость  103, Па·с, при температуре, ºС
	10	20	30	40
0,261	92	59	46	36
0,213	31	19	14	10
0,182	15	10	7	5
0,152	11	7	6	4

 
 
Таблица 3.2 
Зависимость вязкости топленых животных жиров от температуры 

Жир	Вязкость  .103, Па·с, при температуре, ºС
	40	50	60	70	80	90	100
Говяжий	-	29,0	21,0	15,8	12,5	10,0	8,4
Бараний	-	30,4	22,0	17,3	13,7	11,2	9,4
Свиной	39,0	26,7	19,5	15,0	12,0	9,7	8,2
Костный	36,2	25,1	18,6	14,5	11,6	9,6	8,1

 
 
Результаты показывают, что с увеличением температуры от 0 до 100 ºС, вязкость всех видов топленых жиров уменьшается и имеет свое максимальное значение при температуре, близкой к температуре затвердевания причем, для говяжьего и бараньего она не определена, так как жиры переходят в другое аномальное состояние, переставая быть как таковыми жидкостями. Среди жиров наибольшей вязкостью при одном значении температуры имеет жир бараний. 
 
Таблица 3.3 
Зависимость мясокостного бульона от концентрации и температуры 

Концентрация сухих веществ, кг на 1 кг бульона	Вязкость  103, Па·с, при температуре, ºС
	40	50	60	70	80	90
0,20	11,99	9,23	7,45	6,22	5,32	4,63
0,18	8,94	6,92	5,62	4,71	4,04	3,53
0,16	6,67	5,19	4,23	3,56	3,07	2,69
0,14	4,98	3,89	3,19	2,69	2,33	2,05
0,10	2,77	2,19	1,81	1,54	1,34	1,19
0,06	1,54	1,23	1,03	0,88	0,77	0,69
0,02	0,86	0,70	0,59	0,51	0,45	0,40
0,01	0,74	0,60	0,51	0,44	0,39	0,35
0	0,64	0,52	0,44	0,38	0,34	0,30

 
Вязкость мясокостного бульона, величины вязкости мясокостного бульона при различной концентрации и температуре приведены в табл. 3.3. Данные получены на капиллярных вискозиметрах и вискозиметре Гепплера. 
 
Результаты таблицы показывают, что при повышении температуры вязкость мясокостного бульона уменьшается, а также отмечается резкое снижение вязкости при уменьшении сухого остатка.  
 
 Сдвиговые характеристики твердообразных мясных продуктов. В отличие от жидкообразных, твердообразные и твердые системы имеют сравнительно прочную структуру, которая до начала разрушения характеризуется определенной прочностью (предельным напряжением сдвига, пределом прочности, модулями упругостей, релаксацией и т.д.), а после разрушения - соответствующими сдвиговыми и другими характеристиками. Они определяются выбранной математической моделью тела и ее адекватностью реальным условиям деформирования. 
 
Сдвиговые характеристики продуктов в области практически не разрушенных структур определяют по кинетическим кривым деформации с помощью коаксиально-цлиндрического вискозиметра, сдвиговых приборов с двумя параллельными пластинами, а также различными инденторами (конус, сфера, пластина и т.д.). 
 
Значения сдвиговых характеристик сосисочного фарша в области практически не разрушенных структур представлены в табл. 3.4. 
Таблица 3.4 
Структурно-механические характеристики сосисочного фарша 

Показатель	Пределы измерения напряжения, Па	Значение     величины
Модуль мгновенной упругости, Па    Эластический модуль упругости, Па    Эффективная вязкость при деформации ползучести, Па.с    Статическое предельное напряжение сдвига, Па    Наибольшая эффективная вязкость, Па.с	Меньше 100    100-150  150-200    -    250-350	1,23.104    0,8.104  16.105    250    5.105

 
 
Сдвиговые характеристики продуктов в области лавинного разрушения структуры определяют с помощью приборов, допускающих сколь угодно большие скорости деформаций, например, ротоционные вискозиметры и др. Значения сдвиговых характеристик используют для расчета перемешивания продуктов в рабочих машинах, аппаратах и т.д. Эти характеристики являются наиболее существенными, по сравнению с другими, и более глубоко характеризуют внутреннюю сущность объекта, т.е. его качественные показатели. 
 
Значения основных сдвиговых характеристик для ряда мясных продуктов, измеренные при температуре 10 ºС с помощью ротационного вискозиметра РВ-8, представлены в табл. 3.5. 
 
Из таблицы видно, что величины реологических характеристик различных видов фарша отличаются довольно существенно. В определенной мере они показывают качественное различие структур продуктов, т.е. его состав, степень механической обработки и прочие. 
Таблица 3.5 
Сдвиговые характеристики различных видов мясного и колбасного фарша 

Наименование     фарша	Предельное напряжение сдвига, Па	Пластическая вязкость, Па.с	Коэффициенты
			В, Па.с	, Па.с	m
Говядина куттерованная (с водой)    Свинина полужирная куттерованная (с водой)    Колбаса:     любительская    докторская    чайная    ливерная при t, 0С    30    60    Сосиски свиные    Котлеты	700  650  700    540    500  2200    100    450    400	18-20  19-22  18-28    16-19    -  -    -    9-11    9-14	6,1  6,0  5,0    4,3    3,5  6,0    3,0    3,0    3,5	510  480  610    430    430  780    390    320    360	0,73  0,72  0,79    0,75    0,79  0,80    0,80    0,77    0,76