Структурно-механические свойства пищевых масс..

Коллоидно-химические свойства высокомолекулярных соединений.

Цель работы: ознакомиться со структурно-механическими свойствами пищевых масс, с коллоидно-химическими свойствами высокомолекулярных соединений.

Задание: ознакомиться с структурно-механическими свойствами пищевых масс, с коллоидно-химическими свойствами высокомолекулярных соединений.

 

  1. 1.   Структурно-механические, или реологические, свойства пищевых продуктов характеризующие их устойчивость к воздействию внешней энергии, обусловленное строением и структурой продукта, а также качество пищевых продуктов и учитываются при выборе условий их перевозки и хранения.

Реологические свойства многих продуктов (мясных, рыбных и др.). Исследуются в связи с разработкой новых процессов обработки и создания новых видов продуктов.

Реология — наука о деформациях и течении различных тел — дает возможность понять многие явления, происходящие при производстве, транспортировке и хранении продуктов.

Реологические свойства характеризуют поведение продуктов в условиях напряженного состояния, основными показателями которого являются напряжение, величина и скорость деформации.

Деформация — это процесс, при котором под действием внешних сил изменяется расстояние между точками тела. Используется этот показатель при определении упругости мясных, рыбных изделий, клейковины мучных изделий и др..

Пластичность — способность продукта к необратимым деформациям, т.е. — это способность течь при напряжении выше критической, проявляя остаточные деформации, развивающиеся во времени. В реологии при сдвиговых деформациях используют понятие «предельное напряжение сдвига», что сказывается 6 0 . При напряжении ниже критической тело ведет себя как упругое. Этот показатель характеризует качество теста, карамельной массы и др..

Прочность — способность продукта сопротивляться механическому разрушению. Это показатель, обратный хрупкости, определяется при оценке качества плодов, овощей, сахара-рафинада и др..

Адгезия (р а ) — слипание разнородных твердых или жидких тел, соприкасающихся своими поверхностями. Это явление распространено в природе и используется в технике. Различают два вида адгезии: специфическая (собственно адгезия) и механическая. Первая является результатом сил сцепления между поверхностями материала. Вторая возникает при проникновении адгезива в поры материала, склеивается, и содержании его вследствие механического заклинивания. Формально адгезию (липкость) определяют по уравнению как удельный силу нормального отрыва пластины от продукта.

Отрыв может быть трех видов: адгезионный — по границе контакта, когезионный — по слою продукта иадгезионно-когезиний, т.е. смешанный. При любом виде отрыва удельную силу часто называют липкостью или давлением прилипания.

Липкость — способность продукта проявлять более или менее значительные силы взаимодействия с другим продуктом или поверхностью тары, в которой находится продукт. липкостью в значительной степени во лодию: вареная колбаса, мучное тесто, овощные и мясные котлетные массы, творог, сливочное масло и др.. При разрезании они прилипают к лезвию ножа, крошатся или ломаются, при разжевывании липнут к зубам и небу. Липкость продуктов определяют для управления этим свойством в процессе производства и хранения товаров. Лишний липкость продуктов может нарушать работу машин, аппаратов в связи с возможным прилипанием продуктов в рабочих органов и поверхностей машин. Недостаточная липкость может повлиять на технологические процессы перемешивания, штамповки, формовки изделий.

Прилипание определяется связями молекулярного характера, возникающие между продуктом и твердой поверхностью. Количество этих связей зависит от плоскости истинного молекулярного контакта, что, в свою очередь, определяется вязкостью (пластичностью) продукта, толщиной его слоя, продолжительности контакта, давлением прижатия, степенью жесткости твердой поверхности и др..

К основным реологических свойств продуктов относятся упругость, пластичность, вязкость и плотность.У одного и того же материала в зависимости от его состояния и условий нагрузки проявляются различные свойства. Например, макаронное тесто при мгновенном воздействии нагрузки ведет себя как упругое тело, при других условиях нагрузки больше проявляются вязкие и пластические свойства.Конечно много случаев, когда в процессе технологической обработки один и тот же продукт переходит из одного реологического состояния в другое, часто противоположное по свойствам первому.

Вязкость — свойство жидкости оказывать сопротивление перемещению одной ее части относительно другой под воздействием внешней силы. Она реализуется в истинно вяжущих (нью-тонивських) жидкостях при любых сколь угодно малых напряжениях сдвига (9) и описывается уравнением Ньютона . Вязкость проявляется в том, что при любой малой постоянном напряжении деформация тела непрерывно возрастает с течением времени (при этом критическое напряжение разрушения равна нулю). При повышении температуры вязкость уменьшается. Определяют вязкость жидких продуктов, растительных масел, спиртов, напитков, соков, меда и др.. Обратная величина вязкости — текучесть — выражается в единицах Па × с -1 . Вязкость зависит от температуры, давления, влажности или жирности, концентрации, степени дисперсности и др..

Плотность — масса вещества, содержащегося в единице объема. Величина плотности продукта определяется концентрацией сухих веществ в нем. Так, плотность несоленой говядины 1-го сорта составляет 1048 кг / м 3 , а говядины соленой без воды — 1054 кг / м 3 . Повышение плотности говядины соленой объясняется уплотнением тканей при посоле в результате выделения части клеточного сока.

Плотность жиров вычисляют при определенных температурах: растительных масел — при 10,15 и 20 ° С, животных жиров — при 50 и 100 ° С.

Для некоторых пищевых продуктов определяют относительную плотность — это отношение плотности исследуемого продукта в щииьности воды при температуре 4 «С и нормальном атмосферными давления или отношение массы продукта к массе воды, взятых в равных объемах, при одной и той же температуре (при 20 или 15 ° С).

Плотность характеризует качество пищевых продуктов. По ее величине можно судить о количестве спирта в водке, сахарозы в растворе сахара, соли в рассоле; можно установить состав продукта, его строение, избегая при этом сложных анализов. Например, чем выше плотность картофеля, тем больше содержится в нем крахмала, яблоки с более высокой плотностью содержат в тканях меньше воздуха; чем выше плотность зрелых томатов, тем больше выход томатного пюре.

Для ряда пищевых продуктов (зерна, крупы, овощей, плодов и др.). Важным показателем являетсянасыпная (объемная) плотность. Под этим показателем понимается масса продукта в единице объема при свободном пустотами вложении. Например, насыпная плотность картофеля 640 , капусты — 430 кг / м 3 и т.д.. Показатель насыпной плотности продуктов используется для расчета скорости воздуха при принудительном вентилировании насыпи овощей, зерна, а также для определения необходимого количества тары, емкости овоще-и зернохранилищ для размещения на хранение определенной массы продукции, нужного количества транспортных средств.

Скважность — показатель, обратный насыпной плотности. Он указывает на плотность при загрузке навалом плодов, овощей, картофеля и др.. Так, скважность картофеля, лука, свеклы, баклажанов, моркови — 0,45, мижбульбови промежутки составляют 40 % к объему насыпи картофеля. При большей скважности овощи легче обеспечить воздухом и провентилировать.

Удельный объем (м 3 / кг) — объем 1 кг продукта в кубических метрах — показатель, обратный плотности, служит для определения ния качества продуктов. Например, величина удельного объема хлеба характеризует его пористость и т.д.

Релаксация — свойство материала, характеризующее скорость (время) перехода упругих деформаций в пластические при постоянной нагрузке. Она является результатом универсального теплового движения молекул тела. Определенной величиной релаксации характеризуются только продукты твердо-жидкой структуры (мышечная ткань, мясной фарш, сыр и др.).. Это свойство продуктов имеет большое значение при транспортировке плодов, овощей, хлебных и кондитерских изделий и других продуктов.

Каждое тело имеет свой ​​период релаксации, который определяется как отношение вязкости тела к его модуля упругости на сдвиг.

Состояние тела, подвергается воздействию какой-либо силы, определяется соотношением времени действия напряжения, вызванного этой силой, к периоду релаксации. Если время воздействия деформирующей силы значительно меньше периода релаксации, за это время не успевает развиться остаточная деформация, и тело ведет себя как твердое упругое. Чем больше период релаксации тела, тем в большей степени проявляются его упругие и высокоэластичные свойства. Для твердых тел период релаксации весьма значителен. Для обычных легкотекучих жидкостей период релаксации очень мало. Например, для воды он равен 10 «с.

Релаксационные свойства играют важную роль при механической обработке продуктов по влиянию на образование формы, развитие необходимого объема и структуры.

Ползучесть — свойство материала непрерывно дефор формироваться под действием постоянной нагрузки. Это явление наблюдается в металлах при высоких температурах, в материалах органического происхождения при нормальных температурах. В пищевых материалах ползучесть проявляется очень быстро, с чем приходится считаться при их обработке.

Тиксотропия — способность некоторых дисперсных систем мы мовильно восстанавливать структуру, разрушенную механическим воздействием. Она свойственна дисперсным системам и обнаружена у многих полуфабрикатах и продуктах пищевой промышленности.

Таким образом, структурно-механические свойства необходимые для определения и контроля с точки зрения качества продукта структурно-механических характеристик; разработки технологий, обеспечивающих получение дисперсных систем с заранее заданными свойствами; разработки научно обоснованных методов расчета машин и аппаратов с учетом особенностей продукта, который обрабатывается , создание автоматизированных систем контроля и управления технологическими процессами.

В колбасном производстве, которое занимает ведущее место в производстве мясопродуктов, с помощью структурно-механических свойств и приборов можно контролировать технологические параметры сырья и фарша, качество продукции на любой стадии технологического процесса фаршевиготовлеиня (от созревания мяса в набивки фарша в оболочку или форму), а также консистенцию готовых изделий.

Для правильного ведения технологических процессов, их механизации и автоматизации необходимо глубокое знание структур-но-мехаиичних свойств сырья, промежуточных продуктов и готовых изделий.От этих свойств в значительной степени зависит протекание различных процессов — тепловых, механических, диффузионных. Они часто определяют поведение продуктов в самых разнообразных технологических процессах и энергетических полях, характеризующих агрегативно состояние, дисперсность, строение, структуру и вид взаимодействий внутри продукта. Этим свойствам оговариваются также вкусовые качества и усвояемость пищи.

Таким образом, основная цель изучения структурно-механических свойств продуктов питания — разработка методов их регулирования в направлении наиболее рационального использования в производстве. В зависимости от результатов измерений можно предъявлять определенные требования к технологических свойств сырья, методов ее переработки и хранения, качества готовых продуктов.

 

2. Коллоидно-химические свойства высокомолекулярных соединений.

Дисперсные системы (с жидкой дисперсионной средой) могут находиться в свободном состоянии —золь, когда отдельные элементы не связаны или слабо связаны друг с другом (молоко) и в связанном состоянии — гель (простокваша, кефир), когда частицы связаны друг с другом молекулярными силами и образуют структуру, т.е. пространственный каркас. В этих системах свойства зависят от объемного соотношения дисперсной фазы и дисперсионной среды (обычно воды), характера и прочности связи между ними и от характера и прочности связи частиц фазы между собой.

В зависимости от типа и энергии возникающих связей дисперсные структуры делят на три типа: коагуляционные, конденсационные и кристаллизационные, а также встречаются комбинированные, например, конденсационно-кристаллизационные структуры.

Коагуляционные структуры образуются в дисперсных системах путем взаимодействия между частицами и молекулами через прослойки дисперсионной среды за счет сил сцепления Ван-дер-Ваальса. Они обладают способностью к самотеком восстановления после разрушений, т.е. способностью к тиксотропии; под действием напряжений проявляют свойства вязко-пластических тел, при высокой доле дисперсионной среды проявляют способность к течению (реологические свойства), т.е. с твердо подобной системы переходит в ридкоподибну. Типичным представителем систем с коагуляционной структурой является сыр колбасный фарш, фарш ливерных колбас и прочее.

При образовании коагуляционных структур в пищевых (мясных) продуктах существенную роль играют поверхностно-активные вещества и растворимые в воде белки, выступающие в качестве эмульгаторов и стабилизаторов образуемых систем.

Конденсационные структуры образуются из коагуляционных по мере удаления жидкой фазы, сопровождающиеся возникновением более прочных связей между частицами. В процессе образования их прочность постепенно увеличивается, оставаясь затем постоянной. Конденсационные структуры имеют большую прочность и после разрушения не восстанавливаются. Они скорее являются хрупкими, чем пластичными. В конденсационных структур можно отнести, например, фарш готовых вареных и сырокопченых колбас.

Кристаллизационные структуры образуются путем срастания частиц или молекул при активном участии химического взаимодействия расплава при охлаждении и из раствора при повышении его концентрации или охлаждении. Они характеризуются наличием пространственной кристаллической решетки, прочность которой зависит от формы кристаллов. Конденсационно-кристаллизационныеструктуры присущи натуральным продуктам, однако они могут образовываться из ко-агуляцийних при удалении дисперсионной среды или сращивании частиц дисперсной фазы в расплавах или растворах.В процессе образования эти структуры могут иметь ряд переходных состояний: коагуляционные-кристаллизационные, коагуляционные-кон-сацийни при непрерывном наращивании прочности. Основные отличительные признаки этих структур: большая прочность по сравнению с прочностью коагуляционных структур, что обусловлено высокой прочностью контактов между частицами, отсутствие тиксотропии и не-обратимый характер разрушения, большая хрупкость и упругость из-за ужесточения скелета структуры, наличие внутренних напряжений, возникающих в процессе образования фазовых контактов и вызывают дальнейшем перекристаллизацию и непроизвольное снижение прочности, например, растрескивания при сушке.

Таким образом, вид структуры продукта обусловливает его качественные и технологические показатели и поведение в процессах деформации. Для их описания используют кривые течения (рео-грамма), связывающие между собой напряжение и скорость дефор-маке, и позволяют отнести продукт к тому или иному виду реологических тел.

Например, животные и растительные ткани и некоторые продукты животного и растительного происхождения клеточным строением по своим свойствам приближаются к конденсационно-кристаллизационных структур. В этих системах твердые структурные элементы соединены достаточно прочными связями.

В то же время животные и некоторые растительные ткани в пределах прочности на сдвиг ведут себя упруго-эластичными тканям. За этой чертой разрушенная ткань проявляет свойства вязкопластичного тела и способна к течению без дальнейшего разрушения природного каркаса и без восстановления разрушенных прочных связей. Полученные продукты в результате разрушения животных и растительных тканей по структуре и реологическими свойствами приближаются к компактным коа-гуляцийних структур. Подобные свойства проявляют фарше готовых колбасных изделий (кроме ливерной).

Таким образом, твердоподибни мясо, рыба и другие продукты по их свойствам деформаций могут быть отнесены либо к вязкопластичных, или в упругопластических тел.

 

 

3. Пищевые суспензии их образования и свойства

Суспензии представляют собой дисперсные системы с твердой дисперсной фазой и жидкой дисперсионной средой с размерами частиц выше, чем в коллоидных системах, т.е. в диапазоне 10 5 -1014 . К ним относятся фруктовые и овощные пасты, помадные конфетные массы, какао тертое и др..

Способы получения и стабилизации суспензий во многом схожи с подобными для коллоидных растворов — золей. Резкое различие суспензий от коллоидов проявляется в молекулярно-кинетических и оптических свойствах. Явления диффузии и осмоса не свойственны суспензиям, прохождения света через суспензии не вызывает опалесценции, а проявляется в виде помутнения, потому что световые лучи преломляются и отражаются частицами взвеси, а не рассеиваются.

Седиментационная устойчивость суспензий очень мала вследствие крупных размеров частиц. В суспензиях твердые частицы могут находиться во взвешенном состоянии непродолжительное время, оседая под действием силы тяжести. Процессам агрегации частиц в суспензиях способствуют силы притяжинпя различной природы (силы Ван-дер-Ва-Альс, электростатические силы, связывание частиц макромолекулами длинноцепочечных соединений).

Агрегатная устойчивость суспензий является результатом действия сил различной природы.Стабилизацию суспензий можно проводить полимерами. При этом не только повышается агрегатная устойчивость, но и замедляется седиментация, поскольку повышается вязкость дисперсионной среды.

Повышение концентрации дисперсной фазы до максимально возможных высококонцентрированных суспензий приводит к образованию паст. Как и выходные суспензии, Насти агрегативно устойчивы в присутствии достаточного количества сильных стабилизаторов, когда частицы дисперсной (раза в них хорошо сольватированные и разделены тонкими пленками жидкости, которая служит дисперсионной средой. Отсутствие свободной жидкой (разы придает таким системам высокую вязкость и некоторую механическую прочность. За счет багаточнслеииииих контактов между частицами в пастах может идти образования пространственных структур и наблюдается явление тиксотропии.

Суспензии имеют ряд общих свойств с порошками; эти системы подобны им по дисперсностью. В пищевой промышленности суспензии образуются при получении крахмала, при осаждении осадков в производстве сахара, пива, вина, в кондитерской промышленности ИИ др..

образования пасты. Как и выходные суспензии, Насти агрегативно устойчивы в присутствии достаточного количества сильных стабилизаторов, когда частицы дисперсной (раза в них хорошо сольватированные и разделены тонкими пленками жидкости, которая служит дисперсионной средой. Отсутствие свободной жидкой (разы придает таким системам высокую вязкость и некоторую механическую прочность. За счет багаточнслеииииих контактов между частицами в пастах может идти образования пространственных структур и наблюдается явление тиксотропии.

Суспензии имеют ряд общих свойств с порошками; эти системы подобны им по дисперсностью. В пищевой промышленности суспензии образуются при получении крахмала, при осаждении осадков в производстве сахара, пива, вина, в кондитерской промышленности ИИ др..

 

 

Контрольные вопросы

  1. Что такое эмульсия и какие условия ее образования?
  2. На какие типы и группы делятся эмульсии?
  3. Какие свойства эмульсий?
  4. Что обеспечивает устойчивость эмульсий?
  5. Какие производства используют процессы эмульгирования?
  6. Что представляют собой суспензии и чем обеспечивается их агрегатная устойчивость?


Posted in Теоретические основы технологий пищевых производств
Перелік предметів:
  1. Інформаційні технологіі в галузі
  2. Інформаційні технологіі в системах якості стандартизаціісертифікаціі
  3. Історія української культури
  4. Бухоблік у ресторанному господарстві
  5. Діловодство
  6. Мікропроцесорні системи управління технологічними процесами
  7. Науково-практичні основи технологіі молока і молочних продуктів
  8. Науково-практичні основи технологіі м’яса і м’ясних продуктів
  9. Організація обслуговування у підприємствах ресторанного господарства
  10. Основи наукових досліджень та технічноі творчості
  11. Основи охорони праці
  12. Основи підприємницькоі діяльності та агробізнесу
  13. Політологія
  14. Технологічне обладнання для молочноі промисловості
  15. Технологічне обладнання для м’ясноі промисловості
  16. Технологічний семінар
  17. Технологія зберігання консервування та переробки молока
  18. Технологія зберігання консервування та переробки м’яса
  19. Технологія продукціі підприємств ресторанного господарства
  20. Технохімічний контроль
  21. Технохімічний контроль
  22. Управління якістю продукціі ресторанного господарства
  23. Вища математика 3к.1с
  24. Вступ до фаху 4к.2с.
  25. Загальні технології харчових виробництв
  26. Загальна технологія харчових виробництв 4к.2с.
  27. Мікробіологія молока і молочних продуктів 3к.1с
  28. Математичні моделі в розрахунках на еом
  29. Методи контролю харчових виробництв
  30. Основи фізіології та гігієни харчування 3к.1с
  31. Отримання доброякісного молока 3к.1с
  32. Прикладна механіка
  33. Прикладна механіка 4к.2с.
  34. Теоретичні основи технології харчових виробництв
  35. Технологія зберігання, консервування та переробки м’яса
  36. Фізика
  37. Харчові та дієтичні добавки
  38. Фізичне виховання 3к.1с

На русском

  1. Методы контроля пищевых производств
  2. Общая технология пищевых производств
  3. Теоретические основы технологий пищевых производств
  4. Технология хранения, консервирования и переработки мяса
LiveInternet