Измерения структурно-механических свойств пищевых продуктов

Для измерения величин структурно-механических характеристик материалов используются различные методы измерения и приборная техника, правильность выбора которых в целом определяют точность и ценность полученных результатов. Поэтому, приступая к исследованиям (испытаниям), необходимо руководствоваться методологией проведения исследований.

Методология исследований базируется на основе общих концепций научного мышления, а именно: диалектико-материалистическом понимании природы самого знания; основных законов научного мышления; способов описания и теоретического выражения законов. Применительно к инженерной реологии методология исследований будет включать следующие этапы:

1. Изучение теории вопроса.

2. Критический анализ существующих исследований в данной области.

3. Проведение предварительных экспериментов с целью проверки прибора, его градуировки. Кроме того, они позволяют уточнить или выбрать математическую модель деформирования и сопоставить полученные данные с результатами других.

4. Разработка теории прибора на основе полученной математической модели деформирования, т.е. интегрирование дифференциальной модели для конкретных начальных и конечных условий, присущих выбранному прибору. Особо следует отметить, что реологические характеристики не являются «чистыми» константами и зависят от формы, размеров, скорости нагружения и др. факторов.

5. Проведение основных экспериментов (испытаний). Их проводят с учетом предыдущих. Особое внимание должно быть уделено отбору проб образцов, который должен проводиться строго в соответствии с общепринятой методикой измерения.

6. Обработка результатов экспериментов (испытаний). При этом следует помнить, что точность вычислений, особенно касается представления конечных данных, должна быть соизмерима с ошибкой экспериментов. Обычно считают, что для малоструктурированных систем и ньютовских жидкостей ошибка не должны превышать ± 3 %, а для пластично-вязких продуктов ± 10 %.

7. Проверка. Ее выполняют путем расчета характеристик по полученным формулам.

8. Направления по использованию (применению) результатов исследований на практике.

В отдельных случаях перечень может быть изменен в большую или меньшую сторону в зависимости от поставленной задачи.

Для измерения структурно-механических свойств пищевых продуктов применяются следующие методы измерения:

1. Метод постоянной нагрузки. Он основан на измерении характеристик материала при приложении к нему постоянной нагрузки.

2. Метод постоянной скорости сдвига. Он основан на измерении характеристик материала при приложении к нему постоянной скорости сдвига.

3. Метод постоянной силы нагружения. Он основан на измерении величин во время воздействия подвижной частью прибора с неизменной массой.

4. Метод энергии деформирования. Он основан на расчете площади, расположенной под кривой деформирования.

Показания измеряемых величин, в зависимости от конструкции прибора, может проводиться на применении интегрального или дифференциального методов. Первый метод измерения позволяет определить значения характеристик в любой момент времени. Второй выражает значения величин, давая только конечный, суммарный эффект измерения.

Приборы, применяемые для измерения структурно-механических свойств пищевых продуктов (материалов), классифицируют по следующим признакам.

По предназначению. Приборы разделяют на четыре группы: промышленные, лабораторные, приборы для углубленных исследований в лабораторных условиях и приборы для научных целей. Приборы первой группы устанавливаются непосредственно на технологических машинах и регистрируют свойства материалов в потоке. Приборы второй группы, в производственных лабораториях предприятий предназначены для проведения ускоренного контроля за технологическими процессами. Приборы третьей группы, предназначены для углубленных испытаний и устанавливаются в лабораториях головных предприятий. Приборы четвертой группы, применяются в научно-исследовательских центрах и используются для испытаний материалов в различных условиях. Они отличаются высокой точностью измерения и достаточно значительной продолжительностью проведения испытаний.

По выражению результата измерения. Приборы делятся на абсолютные, относительные и условные. Приборы первой группы показывают чис- ленные значения свойств в абсолютной системе единиц, основываясь на геометрических размерах рабочего органа и условиях проведения опыта. Приборы второй группы требуют предварительной тарировки на эталонном материале, в результате получают безразмерные, относительные показатели, которые затем с помощью тарировочных графиков пересчитывают в абсолютные значения величин. Приборы обеих групп теоретически обоснованы. На приборах третьей группы значения измеряемых величин выражаются в условно принятых единицах либо баллах, полученные значения непригодны для расчетов и используются, главным образом, для сравнения каких-либо качественных показателей в узком диапазоне.

В зависимости от показа результата измерения приборы условно разделяют на интегральные и дифференциальные.

По функциональному признаку. Классификация приборов по данному признаку предложена Б.М. Азаровым и В.А. Аретом, согласно которой они разделены на 40 видов.

Описанные выше классификации методов и приборов могут в дальнейшем дополняться, а также видоизменяться.

Современные производства мясной, рыбной, молочной и других отраслей пищевой промышленности, включающих в себя проведение множества различных технологических процессов, требуют применения приборов для измерения свойств сырья на этапах его поступления и переработки с целью контроля, регулирования и управления показателями сырья и готовой продукции.