- •Федеральное агентство по образованию
- •Учебное пособие
- •Список основных условных обозначений
- •Предисловие
- •Введение в инженерную реологию пищевой промышленности Основные общие понятия инженерной реологии пищевой промышленности и место реологии среди родственных дисциплин
- •Краткий исторический обзор развития реологии
- •Глава 1. Общая реология
- •1.1. Формализации Лагранжа и Эйлера
- •1.2. Законы сохранения вещества, количества движения и энергии
- •1.3. Дифференциальные уравнения неразрывности, движения и энергии
- •1.4. Тензор напряжений
- •1.5. Тензор скоростей деформаций
- •1.6. Вязкость, упругость, различные реологические эффекты
- •1.7. Реологические уравнения сдвигового течения
- •Реологические уравнения
- •1.8. Вязкоупругость
- •1.9. Общая классификация реологических моделей пищевых сред
- •1.10. Микрореология
- •Глава 2. Реометрия
- •2.1. Классификация приборов и методов реометрии
- •2.2. Приборная инвариантность, имитационность и обработка данных в реометрии
- •2.3. Теория капиллярных вискозиметров
- •Реологические свойства казеина
- •2.4. Теория ротационных вискозиметров
- •2.5. Теория конических пластометров
- •Коэффициенты конического пластометра
- •2.6. Элементы теории различных реометров
- •2.7. Некоторые результаты реометрии пищевых сред
- •Значения коэффициента динамической вязкости 103, Пас
- •Значения предельного напряжения сдвига 0, Па
- •Значения коэффициента динамической вязкости крови убойных животных 103, Пас
- •Значения коэффициента динамической вязкости меланжа 103, Пас
- •Значения коэффициента динамической вязкости животных жиров, 103, Пас
- •Реологические свойства фаршей
- •Эталонные характеристики фарша мясного
- •Компрессионные характеристики фарша сосисок русских
- •Релаксационные характеристики фарша сосисок русских
- •Метареологические свойства мяса
- •Значения величин, необходимых для расчета плотности по формуле (2.192)
- •Зависимость вязкости от температуры
- •Зависимость безразмерной вязкости от приведенного градиента скорости сдвига
- •Значения коэффициентов n и k
- •Значения эффективной вязкости в
- •Значения эффективной вязкости эф 103, Па с в зависимости от температуры и градиента скорости
- •Влияние температуры сахарного раствора на коэффициент динамической вязкости
- •2.8. Связь между структурно-механическими характеристиками и сенсорной оценкой качества продуктов
- •Вязкостные свойства пищевых продуктов
- •Данные для ориентировочной органолептической оценки вязкости пищевых масс
- •Глава 3. Реодинамика
- •3.1. Резание пласта вязкопластичного продукта
- •3.2. Течение пищевых сред по наклонной плоскости
- •Уравнения расхода жидкости
- •3.3. Течение пищевых сред в трубах прямоугольного сечения
- •3.4. Течение в различных рабочих каналах пищевых машин и аппаратов
- •Формулы для сложных каналов
- •3.5. Упрощенная линейная теория червячных нагнетателей
- •3.6. Уточненная гидродинамическая теория червячных нагнетателей
- •Значения поправочных коэффициентов kv и kр расходно-напорной характеристики червячного нагнетателя
- •Расчет поправочных коэффициентов для гидродинамической теории червячных нагнетателей в программе MathCad
- •3.7. Расчет червячных экструдеров по методу совмещенных расходно-напорных характеристик
- •3.8. Вероятность формосохранения пищевых изделий
- •3.9. Сопротивление движению лопасти смесительного аппарата
- •Глава 4. Экспериментальные исследования реологических характеристик жиросодержащих пищевых продуктов
- •4.1. Общие сведения
- •4.2. Методика проведения исследований
- •4.3. Обобщение результатов реологических исследований
- •4.4. Смеси мороженого
- •4.5. Маргарины
- •4.5.1. Маргарины с содержанием жира 82 %
- •4.5.2. Маргарины с содержанием жира от 40 до 75 %
- •4.6. Кулинарные жиры
- •4.7. Пищевой топленый свиной жир
- •4.8. Мясной студень
- •4.9. Плавленые сыры
- •4.10. Кисломолочные продукты
- •4.10.1. Сметана с содержанием жира 20 %
- •4.10.2. Кисломолочный напиток «Бифидок»
- •4.10.3. Кисломолочный напиток «Ряженка»
- •4.10.4. Кисломолочный напиток кефир «Фруктовый»
- •4.10.5. Кисломолочный напиток кефир «Детский»
- •4.11. Сливочный сыр сладкий
- •4.12. Творог
- •4.13. Майонезы
- •4.13.1. Майонез провансаль «Утро»
- •4.13.2. Майонез летний «Нежко»
- •4.13.3. Майонез «Провансаль для салатов»
- •4.13.4. Майонез «Провансаль новый»
- •4.13.5. Майонез «Провансаль»
- •4.14. Масло «Веста»
- •4.15. Кетчуп «Шашлычный острый»
- •Список литературы к глАве 4
- •Приложение к главе 4
- •Результаты исследования реологических характеристик смеси мороженого пломбира крем-брюле
- •Средние значения безразмерной эффективной вязкости и безразмерного касательного напряжения смеси мороженого пломбира крем-брюле в интервале температур 5,0–40,0 °с
- •Результаты исследования реологических характеристик смеси мороженого сливочного
- •Результаты исследования реологических характеристик смеси мороженого сливочного крем-брюле
- •Результаты исследования реологических характеристик смеси мороженого молочно-шоколадного
- •Результаты исследования реологических характеристик смеси мороженого молочного
- •Результаты исследования реологических характеристик смеси мороженого пломбира сливочного
- •Результаты исследования реологических характеристик смеси мороженого пломбира кофейного
- •Результаты исследования реологических характеристик смеси мороженого пломбира земляничного
- •Результаты исследования реологических характеристик смеси мороженого пломбира шоколадного
- •Результаты исследования реологических характеристик смеси мороженого пломбира сливочного
- •Значения масштабного касательного напряжения смеси мороженого
- •Результаты исследования реологических характеристик маргарина бутербродного «Славянский»
- •Средние значения безразмерной эффективной вязкости и безразмерного касательного напряжения маргарина бутербродного «Славянский» в интервале температур 5,1–35,1 с
- •Результаты исследования реологических характеристик маргарина бутербродного «Особый»
- •Результаты исследования реологических характеристик маргарина столового «Эра»
- •Результаты исследования реологических характеристик маргарина «Сливочный»
- •Результаты исследования реологических характеристик маргарина столового «Молочный»
- •Результаты исследования реологических характеристик маргарина мягкого «Утро»
- •Результаты исследования реологических характеристик маргарина мягкого «Росинка»
- •Реологические характеристики мягкого маргарина «Домашний»
- •Результаты исследования реологических характеристик мягкого маргарина «Лакомка»
- •Результаты экспериментальных исследований влияния температуры продукта и градиента скорости на реологические характеристики маргарина брускового «Росинка»
- •Результаты исследований эффективной вязкости и касательного напряжения маргарина брускового «Утро»
- •Результаты исследований влияния температуры продукта и градиента скорости на реологические характеристики маргарина брускового «Сливочный новый»
- •Значения эффективной вязкости и касательного напряжения маргарина брускового «Домашний» в зависимости от температуры продукта и градиента скорости
- •Результаты исследований вязкостных характеристик и касательного напряжения маргарина для жарения «Волшебница»
- •Результаты исследования реологических характеристик кулинарного жира «Новинка»
- •Средние значения безразмерной эффективной вязкости кулинарного жира «Новинка» в интервале температур 10,0–30,0 с
- •Результаты исследования реологических характеристик кулинарного жира «Белорусский»
- •Результаты исследования реологических характеристик кулинарного жира «Прима»
- •Результаты исследования реологических характеристик растительного сала
- •Результаты исследований касательного напряжения и эффективной вязкости кулинарного жира «Фритюрный»
- •Результаты исследования реологических характеристик пищевого топленого свиного жира
- •Средние значения безразмерной эффективной вязкости пищевого топленого свиного жира в интервале температур 12,0–44,0 с
- •Результаты исследования реологических характеристик мясного студня 1-го сорта
- •Средние значения безразмерной эффективной вязкости мясного студня 1-го сорта в интервале температур 10,0–25,0 с
- •Результаты исследования реологических характеристик плавленого сыра «Городской»
- •Средние значения безразмерной эффективной вязкости и безразмерного касательного напряжения плавленого сыра «Городской» в интервале температур 20,0–60,0 с
- •Результаты исследования реологических характеристик сыра плавленого «Фруктовый»
- •Результаты исследования реологических характеристик сыра плавленого «Новый»
- •Результаты исследования реологических характеристик сыра плавленого «Шоколадный»
- •Результаты исследования реологических характеристик сыра плавленого «Латвийский»
- •Результаты исследования реологических характеристик сыра плавленого «Костромской»
- •Результаты исследования реологических характеристик сыра плавленого «Кисломолочный»
- •Результаты исследования реологических характеристик сыра плавленого «Российский»
- •Результаты исследования реологических характеристик сыра плавленого «Советский»
- •Результаты исследования реологических характеристик сыра плавленого «Рокфор»
- •Результаты исследования реологических характеристик сыра плавленого «Лето»
- •Результаты исследования реологических характеристик сыра плавленого «Дружба»
- •Сыра плавленого «Дружба» в интервале температур 25,1– 80,0 °с
- •Результаты исследования реологических характеристик сыра плавленого «Сыр с луком»
- •Результаты исследования реологических характеристик сыра плавленого «Невский»
- •Результаты исследования реологических характеристик сыра плавленого «Янтарь»
- •Результаты исследования реологических характеристик сыра плавленого «Угличский»
- •Результаты исследования вязкостных характеристик и касательных напряжений сметаны
- •Результаты исследования реологических характеристик творога
- •Результаты исследования реологических характеристик низкокалорийного майонеза провансаль «Утро»
- •Результаты исследования реологических характеристик майонеза летнего «Нежко»
- •Результаты исследования реологических характеристик майонеза «Провансаль для салатов» с содержанием жира 36 %
- •Результаты исследования реологических характеристик майонеза «Провансаль новый»
- •Результаты исследования реологических характеристик майонеза «Провансаль»
- •Результаты исследования вязкостно-скоростных характеристик масла «Веста»
- •Результаты исследования реологических характеристик кетчупа шашлычного острого
- •Глава 5. Учебно-методический материал
- •5.1. Вопросы и задания для самоконтроля и дистанционного обучения по инженерной реологии
- •5.2. Информационные технологии обучения – примеры программ для персональных компьютеров
- •Желаем удачи!
- •Желаем удачи!
- •Желаем удачи!
- •5.3. Вариант рабочей программы дисциплины «Инженерная реология»
- •Раздел 3
- •Тема 3. Основные структурно-механические свойства пищевых продуктов.
- •Раздел 4
- •Тема 4. Методы и приборы для измерения структурно-механи-ческих свойств пищевых масс.
- •Раздел 5
- •Тема 5. Предельное напряжение сдвига пищевых материалов.
- •Раздел 6
- •Тема 6. Реометрия на ротационных вискозиметрах.
- •Раздел 7
- •Тема 7. Капиллярная вискозиметрия.
- •Раздел 8
- •Тема 8. Реодинамическая теория экструдеров.
- •Раздел 9
- •Тема 9. Реодинамические расчеты трубопроводов, контроль процессов и качества продуктов по структурно-механическим характеристикам.
- •Часть 2. Лабораторный практикум Лабораторный практикум для специальности 271100
- •Лабораторный практикум для специальности 270900
- •Часть 3. Список литературы
- •5.4. Некоторые единицы измерений
- •Заключение
- •Список рекомендуемой литературы
- •Предметный Указатель
- •Содержание
- •Глава 1. Общая реология 22
- •Глава 2. Реометрия 73
- •Глава 3. Реодинамика 152
- •Глава 4. Экспериментальные исследования реологических характеристик жиросодержащих пищевых продуктов 183
- •Глава 5. Учебно-методический материал 399
- •196006, Санкт-Петербург, ул. Коли Томчака, дом 28
4.13.3. Майонез «Провансаль для салатов»
Приводим результаты исследований реологических характеристик майонеза «Провансаль для салатов» с содержанием жира 36 %. Майонез «Провансаль для салатов» изготовлен из натуральных продуктов и включает: растительные масла; воду; яичный порошок; молоко сухое; белок растительный; сахар; соль; горчицу; уксус; стабилизаторы Е 412, Е 415. В 100 г продукта содержится: жиров – 36 г; белков – 4 г; углеводов – 4,4 г. Калорийность – 59 ккал.
Исследование реологических характеристик майонеза осуществлялось на вискозиметре ротационного типа. Величина градиента скорости изменялась от 0,167 до 437,4 с–1. Диапазон изменения температур продукта – от 10 до 50 °С. Результаты экспериментальных исследований приведены в табл. 4.96. Анализ результатов исследований реологических характеристик майонеза «Провансаль для салатов» с содержанием жира 36 % позволяет отметить следующее. При изменении температуры продукта и градиента скорости реологические характеристики его изменяются. Величина этих изменений зависит как от температурных параметров, так и от интервала изменений градиента скорости. Например, при градиенте скорости 24,3 с–1 и повышении температуры майонеза с 10,0 до 50,2 °C эффективная вязкость его уменьшается с 2,44 до 0,603 Па∙с, т. е. более чем в четыре раза.
Наибольшее изменение эффективной вязкости имеет место в зависимости от градиента скорости, особенно при более низких температурах. Так, при возрастании градиента скорости с 0,5 до 81 с–1 и температуре продукта 10 °С вязкость майонеза уменьшается с 36,78 до 1,026 Па∙с, т. е. в 36 раз.
При более высоких температурах продукта его эффективная вязкость в меньшей степени зависит от величины градиента скорости. Например, при температуре майонеза 50,2 °С и изменении скорости от 24,3 до 437,4 с–1, т. е. почти в 18 раз, эффективная вязкость продукта уменьшается только с 0,603 до 0,149 Па∙с, что можно объяснить большим разрушением структуры майонеза при более высоких его температурах.
Представляет как научный, так и практический интерес значительное уменьшение эффективной вязкости продукта при его температуре, равной 24,6 °С.
Если при повышении температуры с 10,0 до 17,1 °С и гра-диенте скорости 8,1 с–1 эффективная вязкость уменьшается с 5,378 до 3,735 Па∙с, т. e. в 1,4 раза, то при возрастании температуры майонеза с l7,l до 24,6 °С и том же значении градиента скорости эффективная вязкость уменьшается 3,735 до 1,957 Па∙с, т. е. в 1,9 раза. Это обстоятельство можно объяснить началом массового разрушения структуры продукта при 24,6 °С.
Имеющее место изменение эффективной вязкости майонеза от 0,603 до 0,149 Па∙с с возрастанием градиента скорости с 24,3 до 437,4 с–1 при сравнительно высокой температуре продукта, равной 50,2 °С, дает основание говорить о наличии определенной структуры продукта даже при такой температуре.
4.13.4. Майонез «Провансаль новый»
Исследуемый майонез «Провансаль новый» содержал: масло растительное; воду; порошок яичный; молоко сухое; белок растительный; сахар; соль; горчицу; уксус; стабилизаторы Е 412, Е 415. В 100 г майонеза содержалось следующее количество основных компонентов: жиров – 51 г; белков – 3,7 г; углеводов – 3,6 г.
Результаты исследований по определению эффективной вязкости и касательных напряжений майонеза «Провансаль новый» в интервале температур от 9,3 до 45,3 °С и при изменении градиента скорости от 0,5 до 437,4 с–1 приведены в табл. 4.97. Данные, приведенные в таблице, позволяют определить влияние градиента скорости и температуры продукта на его эффективную вязкость и касательное напряжение.
Согласно результатам исследований, становится очевидным существенное уменьшение эффективной вязкости майонеза при возрастании градиента скорости. Так, в интервале температур от 9,3 до 30,2 °С при увеличении градиента скорости от 0,5 до 437,4 с–1 эффективная вязкость майонеза «Провансаль новый» уменьшается с 9,68–28,07 Па∙с до 0,191–0,274 Па∙с, т. е. в среднем более чем в 80 раз. При этом эффективная вязкость также уменьшается с возрастанием температуры продукта. Например, при градиенте скорости 0,5 с–1 и увеличении температуры с 9,3 до 30,2 °С эффективная вязкость продукта уменьшается с 28,07 до 9,68 Па∙с, т. е. почти в три раза.
При сопоставлении изменений эффективной вязкости майонеза в зависимости от градиента скорости и температуры продукта становится очевидно, что из двух параметров, оказывающих влияние на величину эффективной вязкости продукта, наиболее существенным является градиент скорости. Это имеет важное значение для практики и объясняется следующим образом.
Поскольку майонез «Провансаль новый» относится к структурированным продуктам, т. е. имеет определенную структуру, то с изменением эффективной вязкости майонеза происходит изменение его структуры. Другими словами, уменьшение эффективной вязкости майонеза обусловлено разрушением его структуры. Следовательно, чем меньше эффективная вязкость, тем больше разрушена структура майонеза при прочих равных условиях. Так как структура майонеза является одним из его качественных показателей, то при производстве необходимо учитывать величину градиента скорости и ее влияние на эффективную вязкость продукта. В особенности этот фактор следует принимать во внимание при перемешивании продукта в резервуаре.