Таб. 2. Типы дисперсных систем пищевых продуктов (по А. В. Горбатову и др., 1982)

 

Дисперсион- ная среда	Дисперсная фаза	Дисперсная система	Продукт (в том числе сырье, полуфабрикаты)
Газ	Жидкость	Жидкий аэрозоль	Экстракт кофе при распылительной сушке
	Твердое тело	Твердый аэрозоль	Мука при пневмо- транспортировании
Жидкость	Газ	Пена	Белковая пена
	Жидкость	Эмульсия	Молоко, майонез
	Твердое тело	Золь	Какао-масса
		Суспензия	Фруктовый сок
Твердое тело	Газ	Твердая пена, пористое твердое тело	Мороженое, безе, сухари
	Жидкость	Твердая эмульсия, пористое твердое тело, заполненное жидкостью	Масло, маргарин, овощи и фрукты
	Твердое тело	Твердая суспензия	Макаронные изделия, шоколад, карамель

Таб. 3. Сложные дисперсные системы пищевых продуктов (по Ю. А. Мачихину и др., 1990)

Продукт	Дисперсная фаза	Дисперсионная среда
Шоколад	Кристаллы сахара, твердые частицы какао, пузырьки воздуха	Кристаллическая форма какао-масла
Мороженое	Пузырьки воздуха, капельки жира, белковые макромоле- кулы	Кристаллическая водянистая фаза
Мякиш хлеба	Пузырьки воздуха, частично кристаллические молекулы крахмала, частицы отрубей	Крахмальный и белковый гель
Фрукты, овощи, картофель, зерно, масличные семена	Капельки жидкости, пузырьки воздуха, крахмальные зерна	Целлюлоза, белковая оболочка
Мясо	Капельки жидкости, кости, капельки жира	Белковые макромолекулы

 

В соответствии с представлениями академика П. А. Ребиндера принято различать два основных типа дисперсных структур: коагуляционную и конденсационно-кристаллизационную. Коагуляционные структуры удерживаются силами Ван-дер-Ваальса, действующими через жидкие прослойки. Основные условия их образования — неоднородность поверхности соприкосновения частиц и наличие гидрофобных участков, на которых возникают точечные контакты — начальные звенья будущей структуры. Эти структуры могут обладать свойствами неньютоновских жидко­стей и сильно изменяются при нагреве, введении ПАВ, измене­нии кислотности и других воздействиях.

Конденсационно-кристаллизационные структуры образуют­ся в процессе конденсации полимеров или кристаллизации их растворов и расплавов; их существование определяется прочны­ми химическими связями, отдельные частицы срастаются, жид­кие прослойки между ними отсутствуют. Системы с такой струк­турой обладают большей прочностью, хрупкостью и необрати­мостью при разрушении.

Коагуляционные структуры могут переходить в конденсационно-кристаллизационные в процессе обработки продукта, ког­да создаются условия для удаления жидких прослоек между час­тицами, например при сушке или прессовании.

 

Дисперсная система	Продукт (в том числе сырье, полуфабрикат)	Типичные реологические свойства	Типичные текс­турные признаки продукта
Чистая жидкость	Вода, спирт, масло	Ньютоновская вязкость	Водянистый, жидкий
Чистый расплав	Расплавленные жиры (какао-масло), расплавленный сахар	Преимущественно ньютоновская вязкость	Жидкий, густой, маслянистый
Истинный раствор	Солевые и сахарные растворы, экстракты, пиво, напитки	То же	Жидкий, густой
Коллоид­ный раствор	Белковые растворы, мутные фруктовые и ягодные соки	Ньютоновская вяз­кость, возможны вязкоупругость, тиксотропия	Жидкий, густой слизистый
Жидко-образная	Суспензии (какао, фруктовые и овощные соки, супы), эмульсии (молоко, сливки, майонез)	Ньютоновская и неньютоновская вязкость, тиксотро­пия, вязкоупругость	Жидкий, густой, кремообразный, тягучий, вязко-текучий, клейкий
Пасто­образная	Фруктовое пюре (яблочный мусс), ореховый мусс, творог, фарш	Неньютоновская вязкость, тиксотро­пия, реопексия, вязкоупругость	Густой, клейкий, кашицеобразный резинообразный, слизистый, тягучий
Связанная мягкая	Масло, пенная масса, желе, тесто, йогурт, суп, паштет, картофельное пюре	Пластичная вязкость, обратимая и необра­тимая тиксотропия, упругость, вязко­упругость	Мягкий, мажу­щийся, скользкий кремообразный, пастообразный, клейкий, эластич ный
Связанная полутвердая	Мякиш хлеба, вареная колбаса, вареный картофель	Упругость, пластич­ная вязкость, вязко­упругость	Мягкий, крепкий резинообразный вязкий
Прочная	Свежие яблоки, груши, картофель, огурцы, мясо, хлебо­булочные продукты длительного хранения, шоколад, конфеты	То же	Мягкий, прочный хрупкий, ломкий вязкий
Твердая	Карамель, зерно, ядра орехов, макарон­ные изделия, морковь	Упругость, твердость, высокая текучесть и прочность, хрупкость	Крепкий, твердый хрупкий, ломкий стекловидный

 

Пищевые продукты, включая сырье и полуфабрикаты, в зави­симости от состава, дисперсного строения и структуры обладают различными реологическими свойствами и текстурными отли­чительными признаками (табл. 2 и 3).

Наиболее сложными реологическими свойствами обладают высококонцентрированные дисперсные системы (табл. 4) с пространственными структурами. Образование и изменение структур, обусловленные физико-химическими, биохимиче­скими, коллоидно-химическими или чисто физическими про­цессами, всегда приводят к изменениям их реологических свойств.

 

Задача № 1

Приведите уравнение реакции, с помощью которой можно различить глюкозу и сахарозу.

Решение

 

Отличить: а) глюкозу от фруктозы и б) сахарозу от мальтозы можно с помощью реакции «серебряного зеркала». Глюкоза и мальтоза дают осадок серебра в этой реакции, а фруктоза и сахароза не реагируют.

 

Реакция «серебряного зеркала»:

 

 

 

Задача № 2

Определите параметры течения сыпучего материала и сделайте вы­вод о характере его течения. Если известна зависимость между усилием сдвига и нормальным давлением при движении внутри сухого молока (1), по отношению к стальной поверх­ности (2).

1	Рк, кПа	1,25	1,88	2,63	3,31	4,38
	Fτотр.,кПа	1,88	2,25	2,75	3,19	3,75
2	Рк, кПа	1,13	1,88	3,25	4,38	-
	Fτотр.,кПа	0,5	0,88	1,38	1,88	-

 

Решение

Когда движение сыпучей массы происходит по поверхности разнородных тел, т.е. осуществляется адгезионное движение, то согласно двучленному закону трения его можно представить следующим образом:

F^т_отр.= m×(F^N_ад. + Р_вд.),

где m – коэффициент внешнего трения.

 Результаты измерений можно представить прямыми 3 и 3`, коэффициент внешнего трения равен тангенсу угла наклона этих прямых; т.е.

tga = m.

Отрезок, отсекаемый на оси ординат равен сцеплению при адгезии:

С_ад. = m × F^N_ад.

 

Рис. 6. Зависимость сопротивления сдвига F^т_отр. от нормальной нагрузки Р_в.д.: 1 - при отсутствии адгезии или аутогезии; 2,2` - аутогезионный отрыв (движения); 3,3`- адгезионный отрыв (движения).

 

Прямые 2 и 2` рис. 1отражают аутогезионное движение сыпучей массы, которое аналитически определяется уравнением:

F^т_отр.= m_в×(F^N_аут. + Р_вд.)

Отрезок, отсекаемый на оси ординат,в этом случае, равен сцеплению при аутогезии:

С_аут. = m_в × F^N_аут.

Представим экспериментальные данные в виде графика на рис.7.

1) По углу a определяем коэффициент внешнего трения уравнения и внутреннего трения (9) при аутогезионном движении сыпучей массы. Для облегчения расчетов используем программу Excel и модуль статистической обработки данных, позволяющий вывести параметры линейного тренда методом наименьших квадратов по точкам экспериментальных зависимостей.

Имеем:

- коэффициент внутреннего трения µ_в = 0,606

- коэффициент внешнего трения µ = 0,415

2) Величины сцепления определяем как отрезок, отсекаемый продолжениями линейных трендов на оси ординат:

С_аут. =1,134 кПа;

С_ад. =0,056 кПа = 56 Па;

3) Далее по известному коэффициенту трения в соответствии с формулами С_ад. = m × F^N_ад., С_аут. = m_в × F^N_аут. рассчитываем F^N_ад., а также F^N_аут., т.е. адгезию и аутогезию в расчете на 1 м² поверхности.

Имеем:

F^N_ад = С_ад. / m = 0,056 / 0,415 = 0,135 кПа = 135 Па (Н/м²);

F^N_аут = С_аут. / m_в = 1,134 / 0,606 = 1,871 кПа (Н/м²);

 

 

Рис. 7 Зависимость между усилием сдвига и нормальным давлением при движении сухого молока

 

Вывод: в данном случае значительно преобладает процесс аутогезии и движение будет осуществляться преимущественно по линии адгезии (стальная поверхность), что обеспечит в целом монолитное движение массы.

Задача № 3

Какова вязкость глицерина, если из капилляра длиной  l=6ּ10^-2 м и с радиусом сечения r = 25ּ10^-5м глицерин вытекает с объёмной скоростью 14ּ10-10м3/с под давлением р = 200 Па.

Решение

Для решения этой задачи следует использовать формулу Пуазейля:

                                          

где V – скорость истечения из капилляра; r – радиус капилляра; Р – давление, под которым вытекает жидкость; l – длина капилляра; η – вязкость жидкости.

 

Примем 8ȠƖ за х, тогда получим:

V = πr⁴P;

    x

х = πr⁴P;

   V

x = 3.14 * (25^.10^-5м)² * 200Па = 0,001752

           14^.10^-10 м³/с

Решим уравнение:

8ȠƖ = 0,001752

Ƞ = 0,001752 = 0,00365 с^.Па = 365^.10^-5 с^.Па

   8*6^.10^-2 м

Можно сделать вывод, что процесс проиходит при t  10-15 ^оС

Ответ: 365^.10^-5 с^.Па

Задача № 4

Для различных реологических свойств теста, представленных в виде модели, состоящей из элементов, и характеризующих зависимость между напряжением деформации (s) и деформацией (g), определить вид содержание элементов (последовательное и параллельное), суммарное напряжение деформации и деформацию при различном сочетании элементов моделей. Изобразить, схематически, соединения элементов с указанием численных значений g, s.

Номера задач	№ моделей в соответствии с номером задач	Деформация, g	Напряжение деформации, s, кПа.
66	1	0,09	0,9
	2	0,11	0,9
	3	0,2	0,9

 

 

Решение

Так как напряжение деформации одинаково для всех элементов, то подходящая модель – последовательное соединение моделей.

При последовательном соединении элементов полная нагрузка Р приходится на каждый элемент, а полная деформация g или ее скорость складываются из дефор­маций и скоростей составляющих элементов:

Р = Р₁ = Р₂ =¼= Р_n

g = g₁ + g₂ +¼+ g_n и  = ₁ + ₂ +¼+ _n

Имеем: Р = Р₁ = Р₂ = Р₃ = 0,9 кПа.

g = g₁ + g₂ + g₃ = 0,09+0,11+0,2 = 0,40.

 

Рис. 8 Последовательное соединение элементов модели.

Р = Р₁ = Р₂ = Р₃ = 0,9 кПа – суммарное напряжение; g = g₁ + g₂ + g₃ = 0,09+0,11+0,2 = 0,40 – суммарная деформация.

 

 

Список используемой литературы

1. Голубев В.Н. Справочник работника общественного питания / В.Н. Голубев, М.П. Могильный, Т.В. Шленская; под ред. В.Н. Голубева. – М.: ДеЛи принт, 2002. – 590 с.

2. Могильный М.П. Технология продукции в общественном питании: справочное пособие / М.П. Могильный. – М.: ДеЛи принт, 2005. – 320 с.

3. Общественное питание. Справочник кондитера / Под ред. М.А. Николаевой, Н.И. Номофиловой. – М.: Экономические новости, 2003. – 640 с.

4. Ратушный А.С. Технология продукции общественного питания. В 2-х т. Т. 1. Физико-химические процессы, протекающие в пищевых продуктах при их кулинарной обработке / А.С. Ратушный, В.И. Хлебников, Б.А. Баранов, Т.В. Журбрева, Л.В. Бабиченко, Е.Я. Троицкая, Л.М. Алешина, Н.С. Алекаев; под ред. д-ра техн. наук, проф. А.С. Ратушного. – М.: Мир, 2004. – 351 с.

5. Ратушный А.С. Технология продукции общественного питания. В 2-х т. Т. 2. Технология блюд, закусок, напитков, мучных, кулинарных, кондитерских и булочных изделий / А.С. Ратушный, Б.А. Баранов, Н.И. Ковалев, Г.Н. Ловачева, Т.В. Жубрева, Е.Я. Троицкая, Н.Н. Лучкина, А.Н. Трегубова, Л.М. Алешина; под ред. д-ра техн. наук, проф. А.С. Ратушного. – М.: Мир, 2004. – 416 с.

6. Рогов И.А. Химия пищи. Кн. 1 / И.А. Рогов, Л.В. Антипова, Н.И. Дунченко, Н.А. Жеребцов. – М.: Колос, 2000. – 384 с.