Методология, классификация методов и приборов для измерения структурно-механических свойств пищевых масс

Таблица 17.

Аутогезия сырного зерна литовской группы сыров в разные

моменты синеретической обработки в сыроизготовителе

Время обработки зерна с момента  разработки сгустка, мин	Показатели  зерна		Аутогезия
	Влага, кг/кг	рН
Температура обработки (второго подогрева)  39 0С 20                                     0,80                                 6,51                            700 40                                     0,75                                6,44                          1400 60                                     0,71                                6,40                          1700 80                                     0,69                                6,40                          2200 100                                     0,70                                6,40                          1500 120                                     0,68                                6,39                          1200 Температура обработки (второго подогрева ) 42 0С 20                                     0,78                                6,50                            600 40                                     0,75                                6,47                          1700 60                                     0,71                                6,43                          2500 80                                     0,68                                6,42                          2100 100                                     0,67                                6,41                            600 120                                     0,66                                6,40                            500

 

Значения аутогезии отпрессованной сырной массы и различных видов натуральных и плавленых сыров представлены в табл. 18.

При контактировании в условиях вакуума (более 6·10⁴ Па) аутогезия повышается примерно в 2 раза.

В табл. 19 приведены данные, характеризующие зависимость аутогезии ломтиков сыра от шероховатости их поверхности.

Таблица 18

Аутогезия сыров (Данные ВНИИМСа)

Наименование сыров	Аутогезия, Па
Свежеотпрессованная масса российского сыра с частичной посолкой в зерне Камамбер Литовский Советский Чеддер Сыр плавленый колбасный Сыр плавленый латвийский	4400 5820 6900 8300 7330 9600 5040 4900

Примечание.  Аутогезия измерялась при 18 ⁰С.

 

 

Таблица 19

Влияние шероховатости контактирующих поверхностей сыра

                             на аутогезию (данные ВНИИМСа)

Шероховатость поверхности, мкм	3,0±0,7	9,0±0,9	11,0±1,7	13,0±1,5	21,0±3,1	103,0±9,0
Аутогезия, Па	440	690	2030	5350	3090	310

 

 

Коэффициенты  трения. Коэффициент внешнего трения является важной характеристикой при расчетах различных устройств, машин и аппаратов. Этот коэффициент представляет собой комплексную величину и лишь частично отражает внутреннюю сущность продукта, поскольку сам является вторичной характеристикой, определяющей поведение продукта на границе с твердым материалом.

При измерении величины коэффициента внешнего трения, так же как и  при измерении адгезионных характеристик, важную роль играют скорость приложения силы и другие геометрические, кинематические и динамические факторы.

Для сыпучих продуктов (сухие  смеси для детского питания и  пр.) наряду с коэффициентом внешнего трения существенное значение имеет  угол естественного откоса или коэффициент  внутреннего трения. Эту характеристику продуктов учитывают при расчете  дозаторов, транспортеров и т.д.

Коэффициенты трения сыра (табл. 20) получены по минимальному углу наклона поверхности материала, при котором брусок сыра голландской группы начинает скользить по ней.

Таблица 20

Коэффициент трения сыра на разных стадиях его  технологической

                                                      обработки

Состояние          продукта	Темпе- ратура, 0С	Материал  и состояние его поверхности
		алюминий			нержавеющая сталь
		сух.*	см.р	см.в.	сух.	см.р.	см.в.
Сыр после пресса Сыр после посолки и обсушки Сыр в процессе созревания, поверхность  корки чистая Сыр во время созревания, поверхность  корки покрыта слизью Сыр зрелый, покрытый парафином	25-27   12-13     12-14       12-14   10-12	0,78   0,46     0,75       -   -	0,49   -   -         -   -	-   -     0,38       0,05   0,52	-   -     0,83       -   0,50	0,70   0,62     -       -   -	-   -     0,49       0,05   0,56

 

 

При смачивании поверхности  материала коэффициент трения, как  правило, уменьшается за счет образования  смазывающей пленки. При скольжении сыра после пресса по поверхности  резины, смоченной рассолом, коэффициент  трения уменьшается в 2,3 раза. В таких  же условиях при скольжении по алюминию и дереву коэффициент трения снижается  в 1,3-1,6 раза. При смачивании поверхности  материала (алюминий, нержавеющая сталь, дерево) водой коэффициент трения коркового слоя сыра без покрытия уменьшается в 1,5-2,0 раза, исключение составляет резина, для которой трений уменьшается в 1,1 раза. Трение коркового  слоя сыра, покрытого парафином, по смоченной водой поверхности  нержавеющей стали и дерева возрастает в 1,1-1,4 раза, а по резине – уменьшается  в 1,2 раза.

Липкость и внешнее  трение зависят от технологических  параметров: влажности, гранулометрического  состава, температуры и пр.

Таким образом, при конструировании  машин и транспортирующих устройств  с целью стабильной их работы необходимо основываться на значениях коэффициентов  трения для соответствующих пар  трения скольжения.

 

Роль влаги  в процессе физико-химического формирования структуры сыра. Большое влияние на структуру и консистенцию сыров оказывает их влажность. Она, как один из основных компонентов сыра, непосредственно влияет на реологические свойства и выступает также как фактор, от которого зависит интенсивность развития в сыре микробиологических, биохимических и физико-химических процессов и обусловленный ими характер формирования консистенции сыра в процессе его созревания.

   П.Ф. Крашенининым и В.П. Табачниковым проводились исследования экспериментально-статистическим методом. Для исключения сырьевого фактора и факторов, связанных с созреванием сыра по реологическим показателям, сравнивались сыры из-под пресса и зрелые сыры, примерно одинаковой степени зрелости, а также сыры разных видов, выработанные из одного и того же молока.

Оказалось, что связь между  реологическими свойствами сыра и содержанием  в нем влаги и сухих веществ  не имеет аддитативного характера. При повышении содержания сухих веществ сыра его основные реологические показатели (твердость, вязкость и равновесный упруго-эластичный модуль) повышаются в более высокой степени.

Это объясняется тем, что  влага сыра с растворенными в  ней веществами играет роль не только наполнителя, снижающего в сыре объемную концентрацию сухого вещества, но также  оказывает влияние на силы взаимодействия между его частицами. При понижении  влажности сыра частицы сухого вещества или их элементы сближаются, что  усиливает взаимодействие между  ними и способствует возникновению  новых силовых связей, экранированных раннее прослойками влаги. Это сопровождается повышением вязкости, модулей сдвига и прочности структуры сыра. Увеличение содержания влаги, наоборот, ослабляет  силы взаимодействия частиц сухого вещества и понижает механические показатели структуры сыра.

От влажности сыра зависит  не только величина его реологических  показателей, но и соотношение между  ними.

Исследования показали, что  с увеличением содержания влаги  в сыре его модули упругости и  эластичности понижаются в большей  степени, чем величина вязкости. Отсюда следует, что влага оказывает  большее влияние на силы взаимодействия между звеньями гелевой структурной сетки сыра, чем на силы, действующие между отдельными частицами в этих звеньях. Поэтому при повышении содержания влаги в сыре, прежде всего, ослабляется взаимодействие звеньев друг с другом, вследствие чего наблюдается повышение выраженности эластических свойств продукта по сравнению с его пластическими и прочностными свойствами.

Следовательно, влага сыра с растворенными в ней веществами является не только пластификатором, но и эластификатором структуры сыра.

Исследованиями установлено, что с повышением содержания сухих  веществ, а следовательно и твердости сыров, период релаксации напряжения в них не увеличивается, как это должно бы быть в свете современных представлений о твердообразных и жидкообразных структурах, а даже уменьшается.

Такое аномальное различие в релаксационных свойствах более  твердых и менее твердых видов  сыра можно частично объяснить уже  рассмотренным выше различным влиянием влаги на силы взаимодействия между  частицами и звеньями структурной  сетки сыра, а также различной  частотой этой сетки у разных видов  сыра. Сыры, по своей структуре близки к сетчатым полимерным системам. Поэтому  у них, как и у полимеров, период релаксации должен зависеть от частоты  пространственной структурной сетки. Чем чаще сетка, тем меньше длина  отдельных белковых звеньев между  узлами сетки и тем меньше должен быть период релаксации напряжений. И, наоборот, чем реже структурная сетка, тем длиннее ее отдельные звенья и тем длительнее в результате теплового движения должны рассасываться  внесенные в структурную сетку  механические возмущения, т.е. тем больше должен быть период релаксации. Вполне естественно, что у сыров с  большим содержанием влаги структурная  сетка является менее частой, чем  у сыров с меньшим содержанием  влаги. Этим в основном и объясняется  та кажущаяся аномалия реологического поведения сыров, когда продукт  с большим содержанием влаги  имеет более высокий период релаксации, чем продукт с меньшим содержанием  влаги.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Содержание

     Введение………………………………………………………………………………3

 

1. Научные основы реологии………………………………………………………..4

 

1. Основные термины и определения…………………………………………4

 

  1.2Механические модели, отражающие элементарные реологические

  свойства…………………………………………………………………………..8

 

      2.Технология  производства твердых сыров………………………………………12

 

       2.1Технологический  процесс…………………………………………………...12

 

3.Реологические и структурно-механические  свойства…………………………15

 

      

4.Технологические расчеты…………………………………………………………47

 

5.Основы реометрии и технологического контроля………………………………64