Методология, классификация методов и приборов для измерения структурно-механических свойств пищевых масс

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.

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.

Для экспериментального определения реологических параметров продуктов или текстурных показателей консистенции существует множество методов, которые различаются по области применения (лабораторные и производственные), виду измеряемой величины (например, реологические характеристики продукта и показатели его консистенции), принципам нагружения, степени автоматизации и др.

Для практического выбора метода измерения учитывают необходимое количество проб, точность и продолжительность измерений и другие факторы, которые зависят от конкретных конструктивных решений измерительного прибора.

Большое число реологических методов измерений предназначено для лабораторных исследований. Кроме лабораторных методов измерений для фундаментальных научных исследований реологических характеристик материалов (в том числе и специальных) с высокой точностью, для многократно повторяющихся исследований предпочтение отдается тем методам и приборам, которые позволяют провести измерения и обработку их результатов быстро и с минимальной зависимостью от субъективных факторов. Промышленностью ряда зарубежных стран выпускаются такие приборы, измерения на которых полностью автоматизированы с помощью компьютера, одновременно математически обрабатывающего исходные данные измерений в соответствии с выбранными моделями и уравнениями деформации и течения исследуемых продуктов, а также комплексные реологические лаборатории под названием «автоматизированное рабочее место реолога».

Эффективное и качественное управление процессами производства пищевых продуктов часто требует контроля реологических показателей в производственных условиях. Использование лабораторных методов при этом сопряжено с большими затратами времени и труда и возможно только для очень длительных процессов.

Методы измерений в производственном процессе требуют использования большей частью несложных принципов одномерного нагружения продукта (простой сдвиг, одноосное растяжение-сжатие и т.д.), охватывающих измерение конкретных показателей консистенции или характерных величин, которые связаны с выбранными реологическими свойствами.

Одномерное стационарное сдвиговое течение может быть реализовано при капиллярном, плоскопараллельном, цилиндрическом и торсионном течении. Измерение одномерного сдвига лежит в основе принципа действия стандартных реометров (табл. 3.1).

Таблица 3.1