Роль адгезии в процессах пищевых производств

Во всех механических и термомеханических процессах пищевых производств происходит контактное взаимодействие обрабатываемого материала с поверхностью рабочих органов машин, устройств и аппаратов. Учет поверхностных свойств пищевых материалов (в частности, адгезии и трения) необходим при изучении и совершенствовании многих технологических процессов. Следует учитывать прилипание пищевой массы к рабочим органам смесителей (лопаткам, шнекам, лопастям разной формы, корпусу), а также к лентам, ковшам и трубам при транспортировании, особенно материалов, содержащих сахаристые вещества. Силы взаимодействия пищевой массы с рабочей поверхностью формующих каналов определяют величину линейных и местных сопротивлений при течении пищевых масс по коротким каналам матриц прессов.

При шнековом формовании основным недостатком является прилипание перерабатываемой массы к поверхности шнека и их совместное вращение при работе, что значительно снижает подачу материала (производительность), особенно в одношнековых прессах. В многошнековых нагнетателях со взаимосцепляющимися шнеками явление прилипания сказывается значительно меньше. Рекомендовано шнеки изготавливать из материала, обладающего малыми, а шнековую камеру – большими адгезионными способностями.

При ротационном формовании наиболее ярко видны положительные и отрицательные адгезионные проявления пищевых масс при взаимодействии с рабочими органами машин: прилипание массы к поверхности ротора должно быть минимальным, а к ленте приемного конвейера – максимальным. Только в этом случае можно получить изделия высокого качества и стабильной массы.

При формовании изделий отливкой в форму адгезионные явления отрицательно сказываются на конечной стадии процесса – отделении продукта от формы. При этом адгезионное взаимодействие должно быть минимальным.

Эффект процессов округления и закатки тестовых заготовок возможен только при наличии адгезионных и фрикционных сил в месте контакта обрабатываемого пищевого материала с рабочими поверхностями механических устройств.

Адгезионные и фрикционные характеристики продуктов

Физико-механические свойства пищевого сырья и продуктов зависит от таких факторов, как температура, влажность, величина, продолжительность и скорость механического воздействия, а также срок хранения, способ транспортирования, получения и др.

На адгезионные свойства теста оказывают влияние основные факторы:

− продолжительность и напряжение контакта;

− вид, марка, топография и состояние поверхности субстрата;

− физическое состояние поверхности адгезива;

− наличие промежуточного граничного слоя,

− влияние внешнего электрического поля в зоне контакта субстрата с адгезивом.

Адгезию мучного теста к различным твердым поверхностям рассматривают как действие межмолекулярных сил, которые значительно зависят от его реологических свойств: в начальный момент происходит увеличение площади контакта за счет медленной эластичной деформации, затем в основном за счет пластичного течения. При этом с увеличением времени и напряжения контакта адгезионная прочность возрастает.

Адгезия теста зависит как от интенсивности, так и от продолжительности замеса. Рост внутренних напряжений в тесте в процессе замеса до полного развития его структуры сопровождается снижением адгезии, а при перемесе (разрушение структуры теста и снижение его прочностных свойств) адгезия теста к твердым поверхностям увеличивается).

Разделение контактирующих тел в зависимости от их природы и технологических условий может быть:

− по границе контакта (адгезионный отрыв), При адгезионном отрыве нарушаются внешние связи между субстратом и продуктом, которые характеризуют энергию свободной поверхности.

− по слою продукта (когезионный отрыв) При когезионном отрыве нарушаются внутренние связи в продукте, которые зависят от энергии взаимодействия между элементами структуры в условиях объемного напряженного состояния.

− смешанным (адгезионно-когезионный отрыв).