2015-03-08
616
| Принцип нагружения | Измеряемая величина | Область применения |
| Внедрение индентора определенной формы и размеров при заданном усилии и времени внедрения; типичные формы инденторов – конус, шар, полусфера, цилиндрический штифт, игла | Глубина внедрения по истечении определенного времени, глубина внедрения в равновесном состоянии, кинетика внедрения в течение всего времени измерений | Для пластичных и упругопластичных материалов – творог, творожные изделия, сыры, сливочное масло и т.д. в статическом состоянии |
| Перемешивание жидкости при определенных траекториях движения, геометрии сосуда, количестве и температуре материала и определенной частоте вращения | Крутящий момент | Для жидких и вязких суспензий, эмульсий, пенообразных масс с малым пределом текучести или при его отсутствии – творожный и сырный сгустки, йогурт, кефир, ряженка, сметана и т.д. |
| Замес вязких масс в определенном месильном устройстве при определенных траекториях движения, геометрии месильной камеры, количестве и температуре материала, частоте вращения | То же | Для вязких и вязкопластичных масс (мороженого, глазури творожных изделий и т.д.); для контроля процессов их структурообразования и исследования изменений в структуре смеси рецептурных компонентов при механической ее обработке, а также введении добавок для достижения определенной консистенции продуктов |
| Экструдирование пластичных масс через узкие отверстия определенной геометрии при постоянной скорости экструдирования и температуре | Давление при определенной скорости экструдирования; количество экструдируемого материала | Для пластичных и упругопластичных масс в динамическом состоянии – глазированных сырков и колбасного сыра в процессе формования |
| Колебательное нагружение с определенной амплитудой и частотой | Затухание колебаний, резонансная частота | Для вязких растворов или суспензий с частицами грубодисперсных компонентов – джемов, конфитюров, йогуртов и молочных десертов с фруктовыми наполнителями |
| Растекание вязкой или вязкоупругой массы определенного количества и первоначальной формы при постоянной температуре под действием силы тяжести | Уменьшение высоты, увеличение площади | Для малого количества вязких и вязкоупругих масс – творожных кремов, сливочного сыра, мягкого мороженого |
Методы испытаний структурно-механических свойств - измерений величин действующих напряжений, получаемых деформаций и их скорости, могут быть сведены к трем разновидностям. В каждом из них один из перечисленных трех показателей остается постоянным, второй показатель измеряется как функция третьего показателя. Таким образом, возможны следующие методы измерений структурно-механических свойств: измерение деформации γ во время деформирования τ при постоянном напряжении θ = const; измерение напряжения структуры θ в зависимости от величины деформации γ при постоянной ее скорости u = const; измерение напряжения структуры θ в зависимости от времени ее выдержки τ при постоянной деформации γ = const.
Наиболее важное значение для всестороннего исследования неразрушенных или слабо разрушенных структур пищевых продуктов придается первому методу.
При измерении механических свойств структуры иногда следует определить наличие или отсутствие у нее упругой области. Для этой цели структуру испытывают малым, постепенно увеличивающимся напряжением до появления остаточных деформаций после разгружения. Если будет установлена предельная величина такого напряжения θ0, данную величину исключают из общего рабочего напряжения θ при расчете пластической вязкости η. Испытывая структуру при различных напряжениях, устанавливают их влияние на величину вязкости и эластичных модулей. Увеличение напряжения повышает скорость деформации и постепенно разрушает структуры.
Второй метод измерений структурно-механических свойств структуры заключается в её деформировании с постоянной скоростью U = const и в измерении величины создаваемых напряжений θ в зависимости от величины деформации γ. Этот метод при наличии у измерительного прибора возможности изменения скоростей деформации, от опыта к опыту в широких пределах позволяет исследовать зависимость вязкости от скорости деформации, определять наличие упругости у жидкообразных коллоидных структур.
При таком методе основными характеристиками механических свойств структуры являются указанные напряжения и соответствующие деформации, по которым рассчитывают вязкость и модули упругости сдвига.
Третий способ измерений структурно-механических свойств структуры менее распространен, чем два первых. В этом случае на предельно возможных больших скоростях создают постоянную величину деформации испытуемого образца и измеряют первоначальное и уменьшающееся во времени выдержки напряжение деформированной структуры.
Перечисленные методы измерений структурно-механических характеристик пищевых продуктов могут быть использованы для измерений деформаций не только сдвига, но и сжатия, растяжения. Чаще всего они реализуются при измерениях деформаций сдвига.
Укрупненная классификация применяемых приборов, предназначенных для исследования описанных выше структурно-механических свойств и текстуры исходного сырья, полуфабрикатов и готовых продуктов, предложенная А.В. Горбатовым и Ю.А. Мачихиным и переработанная с учетом специфики их выбора для определения основных реологических показателей выпускаемой в молочной отрасли промышленности продукции представлена в табл. 3.4.
Таблица 3.4
