Значениях температуры

Содержание жира, кг на 1кг продукта	Температура, 0С
0,10 0,20 0,22	51,2 49,6	48,6 46,8 48,8	- 44,8 45,6	46,4 44,8 45,4	44,8 43,2 43,7	44,1 41,8 43,5	42,7 41,6 42,7	41,9 41,6 41,7

Поверхностное натяжение сгущенного молока. Изменение физико-химических свойств сгущенного продукта зависит от степени сгущения и техники выпаривания. Знание физико-химических показателей необходимо для характеристики качества сгущенного продукта и возможности его применения в различных областях пищевой промышленности. Одним из таких показателей является поверхностное натяжение, которое характеризует способность к смачиванию, растворению сгущенного продукта. Л.А. Процкой и Т.Д. Вороновой проведены измерения поверхностного натяжения при температурах от 25 ⁰С до 50 ⁰С с интервалом 5 градусов в зависимости от массовой доли сухих веществ.

Содержание в сгущенной молочной сыворотки и в сгущенном обезжиренном молоке белков, минеральных веществ по-разному влияет на величину поверхностного натяжения.

С повышением массовой доли сухих веществ поверхностное натяжение увеличивается при всех температурах с 36 мДж/м² до 40 мДж/м² у сгущенного молочной сыворотки, с 82 мДж/м² до 96 мДж/м² – у сгущенного обезжиренного молока. Полученные зависимости описываются линейными уравнениями:

Для сгущенной молочной сыворотки

Т = 25 ⁰С σ = 0,1257 х + 33,347 R² = 0,9532

Т = 30 ⁰С σ = 0,1173 х + 33,416 R² = 0,9610

Т = 35 ⁰С σ = 0,1079 х + 33,538 R² = 0,9655

Для сгущенного обезжиренного молока

Т = 25 ⁰С σ = 3,335 х + 77,107 R² = 0,9419

Т = 30 ⁰С σ = 3,253 х + 80,48 R² = 0,8439

Т = 35 ⁰С σ = 3,48 х + 94,84 R² = 0,9484

Повышение поверхностного натяжения с увеличением массовой доли сухих веществ объясняется, по-видимому тем, что в процессе концентрирования больше накапливается минеральных и органических веществ, повышающих величину поверхностного натяжения. Вещества, способные снижать поверхностное натяжение, такие как белки, при сгущении сыворотки и сухого обезжиренного молока склонны к мицеллообразованию при повышении их концентрации, что может приводить к потере поверхностно-активных свойств.

Показатели поверхностного натяжения у сгущенного обезжиренного молока при одном и том же содержании сухих веществ (36%) превышает показатели значений поверхностного натяжения у сгущенной молочной сыворотки в 2,8 раза. Возможно, это связано с присутствием белка казеина, который отсутствует в молочной сыворотке. Этот белок относится к гидрофобным белкам. По мере сгущения обезжиренного молока происходит агрегация казеиновых мицелл, что способствует уменьшению поверхностно-активных свойств и повышению значений величин поверхностного натяжения.

Дополнительным фактором, который может влиять на величину значений поверхностного натяжения может быть титруемая кислотность. При содержании сухих веществ 36 % в сгущенной молочной сыворотке титруемая кислотность достигает значений 360 ⁰Т, а у сгущенного обезжиренного молока при том же содержании сухих веществ – 110 ⁰Т. Высокие значения величин титруемой кислотности при сгущении молочной сыворотки, возможно, связаны с накоплением органических кислот – молочной, лимонной. Эти кислоты, обладая поверхностно-активными свойствами, могут понижать поверхностное натяжение в процессе сгущения молочной сыворотки.

С повышением температуры величины значений поверхностного натяжения линейно падают как для сгущенной молочной сыворотки, так и для обезжиренного сгущенного молока. Это связано с тем, что увеличивается кинетическая энергия молекул в граничном слое и это способствует уменьшению сил натяжения со стороны молекул дисперсионной среды.

Получены линейные уравнения для описания зависимости поверхностного натяжения от температуры для сгущенной молочной сыворотки и сгущенного обезжиренного молока с одним и тем же содержанием сухих веществ.

Сгущенная молочная сыворотка:

СВ = 28 % σ = - 0,0453 х + 38,41, R2 = 0,9205

Сгущенное обезжиренное молоко:

СВ = 28 % σ = - 0,2422 х + 90,37, R2 = 0?9917

Поверхностное натяжение сгущенного молока на выходе из вакуумного выпарного аппарата несколько ниже, чем у молока до сгущения, однако со временем он увеличивается настолько, что уже через 2-3 ч оказывается выше, чем у исходного молока.

Поверхностное наятяжение мороженого. Мало известно о техническом значении поверхностного натяжения смеси. Желатин увеличивает поверхностное натяжение так же, как и большинство неорганических солей. Существует известный параллелизм между поверхностным натяжением смеси и скоростью, с которой она достигает максимальной взбитости.

Липкость творожной массы. При увеличении влажности до определенного предела поверхностная энергия продукта повышается, объемная прочность структуры (когезия) за счет утолщения водных прослоек и уменьшения Ван-дер-ваальсовых сил сцепления понижается. Такой характер изменения величины липкости позволяет отнести ее к числу объективных характеристик творожно-сырковой массы.

Липкость плавленого сыра. Для измерения адгезии плавленых сыров был использован универсальный адгезиометр МТИММПа с автоматической записью процесса отрыва. В качестве объектов исследования были выбраны сыры типа «Новый», «Дружба», «Янтарь». Все измерения проводили при 18-20 ⁰С. По тарировочным графикам определяли усилие отрыва (Р), а величину адгезии (р₀) по уравнению:

р₀ = Р/F₀, Па, (2.52)

где F₀ – геометрическая площадь пластины, м²

Все экспериментальные данные по адгезии представлены в виде зависимостей:

р₀ = f(τ_к), (2.53)

где τ_к - продолжительность контактирования сыра с материалом, с;

Установлено, что зависимости р₀(τ) при изменении других параметров измерения имеют сходный харктер. Анализ зависимостей изменения величины адгезии от времени контактирования показывает, что все они подчиняются следующему уравнению:

р₀ = а₀ τ , Па, (2.54)

где τ_К – продолжительность контактирования сыра с материалом, с; а₀ – липкость при времени контакта, 1 с, Па; б – темп нарастания липкости при изменении τ_К от 3 до 420 с.

Для основных измерений было выбрано следующее τ_К – 3; 60; 180; 300; 420 сек. Измерения р₀ для различных видов сыров показали, что увеличение давления контакта р_к в интервале от 3400 до 9800 Па вызывает увеличение р₀ пропорционально росту р_к. Это может быть объяснено увеличением количества контактов и истинной площадью контактирования.

Уменьшение толщины слоя образцов h сыра вызывало увеличение адгезии, но при достижении определенной толщины слоя продукта (различной для каждого вида сыра) дальнейшее уменьшение толщины слоя продукта вызывало уменьшение р₀, что вероятно может быть объяснено преобладанием в тонком слое сыра когезионных сил над адгезионными.

Аутогезионные свойства сырного зерна. Аутогезию сыров определяют методом нормального отрыва цилиндрического образца диаметром 0,015 м и высотой 0,015 м от соосно расположенного прямоугольного образца того же сыра, имеющего размеры 0,06х0,06х0,01 м. Площадь контакта образца 1,77·10^-4 м², давление контактирования 10⁴ Па, продолжительность 60 с, скорость отрыва 0,3·10^-3 м/с. Ошибка метода не превышает 10 %.

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

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.

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.

Поверхностные свойства продуктов отражают взаимодействие их с твердыми телами и характеризуются такими характеристиками, как липкость (адгезия) и коэффициентом внешнего трения. Данные характеристики используются при выборе материала для изготовления рабочих органов машин, аппаратов.

В настоящее время, внешнее трение мяса и мясопродуктов пока еще мало изучено.

Липкость и коэффициент внешнего трения зависят от условий измерения, материала пластин, площади контакта, длительности и напряжения пред-варительного контакта, толщины слоя продукта, кинетики приложения отрывающего или сдвигающего усилия.