Структурно-механічні властивості харчових…

Структурно-механічні властивості харчових мас. Колоїдно-хімічні властивості високомолекулярних сполук.

Мета роботи: ознайомитись із структурно-механічними властивостями харчових мас, із колоїдно-хімічними властивостями високомолекулярних сполук.

Завдання: ознайомитись із структурно-механічними властивостями харчових мас, із колоїдно-хімічними властивостями високомолекулярних сполук.

1. Структурно-механічні, Або Реологічні, властивості Харчо­вих продуктів характеризують їх опірність впливу зовнішньої енергії, обумовлену будовою і структурою продукту, а також якість харчових продуктів і враховуються при виборі умов їх перевезення і зберігання.

Реологічні властивості багатьох продуктів (м’ясних, риб­них й ін.) досліджуються у зв’язку з розробкою нових процесів обробки і створення нових видів продуктів.

Реологія Наука про деформації і течії різних тіл Дає можливість зрозуміти багато явищ, що відбуваються при ви­робництві, транспортуванні і зберіганні продуктів.

Реологічні властивості характеризують поведінку про­дуктів в умовах напруженого стану, основними показниками якого є напруга, величина і швидкість деформації.

Деформація — це процес, при якому під дією зовнішніх сил змінюється відстань між точками тіла. Використовується цей показник при визначенні пруж­ності м’ясних, рибних виробів, клейковини борошняних ви­робів й ін.

Пластичність — здатність продукту до незворотних деформацій, тобто — це здатність текти при напрузі вище критичної, виявляючи залишкові деформації, що розвивають­ся в часі. В реології при зсувних деформаціях використовують поняття „гранична напруга зсуву", що позначається 60. При напрузі нижче критичної тіло поводиться, як пружне. Цей показник характеризує якість тіста, карамельної ма­си та ін.

Міцність — здатність продукту пручатися механічному руйнуванню. Це показник, зворотний крихкості, визначається при оцінці якості плодів, овочів, цукру-рафінаду та ін.

Адгезія (ра) — злипання різнорідних твердих або рідких тіл, що стикаються своїми поверхнями. Це явище поширено в природі й використовується в техніці. Розрізняють два види адгезії: Специфічна (власно адгезія) й Механічна. Перша є ре­зультатом сил зчеплення між поверхнями матеріалу. Друга виникає при проникненні адгезива в пори матеріалу, що склеюється, і утриманні його внаслідок механічного заклиню­вання. Формально адгезію (липкість) визначають по рівнян­ню як питому силу нормального відриву пластини від про­дукту.

Відрив може бути трьох видів: Адгезійний — По межі кон­такту, Когезійний — По шару продукту й Адгезійно-когезіний, Тобто змішаний. При будь-якому виді відриву питому силу часто називають липкістю або тиском прилипання.

Липкість Здатність продукту проявляти більш або менш значні сили взаємодії з іншим продуктом або з поверхнею тари, в якій знаходиться продукт. Липкістю в значній мірі во лодіють: варена ковбаса, борошняне тісто, овочеві і м’ясні кот­летні маси, сир, вершкове масло й ін. При розрізанні вони при­липають до леза ножа, кришаться або ламаються, при розжо­вуванні липнуть до зубів і піднебіння. Липкість продуктів виз­начають з метою керування цією властивістю у процесі вироб­ництва і зберігання товарів. Зайва липкість продуктів може порушувати роботу машин, апаратів у зв’язку з можливим прилипанням продуктів до робочих органів і поверхонь ма­шин. Недостатня липкість може вплинути на технологічні процеси перемішування, штампування, формування виробів.

Прилипання обумовлюється зв’язками молекулярного ха­рактеру, що виникають між продуктом і твердою поверхнею. Кількість цих зв’язків залежить від площини дійсного молеку­лярного контакту, що, у свою чергу, визначається в’язкістю (пластичністю) продукту, товщиною його шару, тривалістю контактування, тиском притиснення, ступенем жорсткості твердої поверхні й ін.

До основних реологічних властивостей продуктів відно­сяться пружність, пластичність, в’язкість і щільність. У одного і того ж матеріалу в залежності від його стану та умов наванта­ження проявляються різні властивості. Наприклад, макаронне тісто при миттєвому впливі навантаження веде себе як пруж­не тіло, при інших умовах навантаження більше проявляють­ся в’язкі і пластичні властивості. Звісно багато випадків, коли в процесі технологічної обробки один і той же продукт перехо­дить із одного реологічного стану в інший, часто протилежний за властивостями першому.

В’язкість Властивість рідини надавати опір пе­реміщенню однієї її частини відносно другої під впливом дії зовнішньої сили. Вона реалізується в істинно-в’язких (нью-тонівських) рідинах при будь-яких як завгодно малих напру­гах зрушення (9) і описується рівнянням Ньютона. В’язкість виявляється в тому, що при будь-якій малій постійній напрузі деформація тіла безупинно зростає з пе­ребігом часу (при цьому критичне напруження руйнування дорівнює нулеві). При підвищенні температури в’язкість зменшується. Визначають в’язкість рідких продуктів, рослин­них олій, спиртів, напоїв, соків, меду й ін. Зворотна величина в’язкості — Плинність Виражається в одиницях Па×с-1. В’язкість залежить від температури, тиску, вологості або жир­ності, концентрації, ступеню дисперсності і т. ін.

Щільність Маса речовини, що міститься в одиниці об’єму. Величина щільності продукту обумовлюється концент­рацією сухих речовин у ньому. Так, щільність несолоної яло­вичини 1-го сорту складає 1048 кг/м3, а яловичини солоної без води — 1054 кг/м3. Підвищення щільності яловичини солоної пояснюється ущільненням тканин при засолі в результаті виділення частини клітинного соку.

Щільність жирів обчислюють при визначених температурах: рослинних олій — при 10,15 і 20°С, тваринних жирів — при 50 і 100°С.

Для деяких харчових продуктів визначають Відносну Щільність Це відношення щільності досліджуваного продукту До щііьності води при температурі 4"С і нормальному атмо­Сферному тиску Або Відношення маси продукту до маси води, Взятих в однакових об’ємах, при одній і тій же температурі (при 20 або 15°С).

Щільність характеризує якість харчових продуктів. За її величиною можна судити про кількість спирту в горілці, саха­рози в розчині цукру, солі в розсолі; можна встановити склад продукту, його будову, уникаючи при цьому складних аналізів. Наприклад, чим вище щільність картоплі, тим більше утримується в ній крохмалю; яблука з більш високою щільністю містять у тканинах менше повітря; чим вище щільність зрілих томатів, тим більше вихід томатного пюре.

Для ряду харчових продуктів (зерна, крупи, овочів, плодів і ін.) важливим показником є Насипна (об’ємна) Щільність. Під цим показником Розуміється маса продукту в Одиниці об’єму при вільному з пустотами вкладанні. Напри­клад, насипна щільність картоплі 640, капусти — 430 кг/м3 і т. ін. Показник насипної щільності продуктів використовується для розрахунку швидкості повітря при примусовому вентилю­ванні насипу овочів, зерна, а також для визначення необхідної кількості тари, ємності овоче — і зерносховищ для розміщення на зберігання визначеної маси продукції, потрібної кількості транспортних засобів.

Шпаруватість — показник, зворотний насипній щільності. Він Вказує на щільність при завантаженні навалом Плодів, овочів, картоплі та ін. Так, шпаруватість картоплі, ци­булі, буряку, баклажанів, моркви — 0,45, міжбульбові проміжки складають 40 % До об’єму насипу картоплі. При більшій шпару­ватості овочі легше забезпечити повітрям і провентилювати.

Питомий об’єм (м3/кг) — Об’єм 1 кг продукту в кубічних Метрах Показник, зворотний щільності, служить для визна­Чення якості продуктів. Наприклад, величина питомого об’єму хліба характеризує його пористість і т. ін.

Релаксація — властивість матеріалу, що характеризує Швидкість (час) переходу пружних деформацій в пластичні при постійному навантаженні. Вона є результатом універсального теплового руху молекул тіла. Визначеною величиною релак­сації характеризуються тільки продукти твердо-рідкої струк­тури (м’язова тканина, м’ясний фарш, сир і ін.). Ця влас­тивість продуктів має велике значення при транспортуванні плодів, овочів, хлібних і кондитерських виробів та інших про­дуктів.

Кожне тіло має свій Період релаксації, Що визначається як відношення в’язкості тіла до його модуля пружності на зру­шення.

Стан тіла, що піддається впливові якої-небудь сили, виз­начається співвідношенням часу дії напруги, викликаної цією силою, до періоду релаксації. Якщо час впливу деформуючої сили значно менше періоду релаксації, то за цей час не встигає розвинутися залишкова деформація, і тіло поводиться, як тверде пружне. Чим більше період релаксації тіла, тим у більшій мірі виявляються його пружні і високоеластичні вла­стивості. Для твердих тіл період релаксації досить значний. Для звичайних легкотекучих рідин період релаксації дуже ма­лий. Наприклад, для води він дорівнює 10" с.

Релаксаційні властивості відіграють важливу роль при ме­ханічній обробці продуктів щодо впливу на утворення форми, розвиток необхідного об’єму і структури.

Повзучість — властивість матеріалу безперервно дефор­Муватися під дією постійного навантаження. Це явище спос­терігається у металах при високих температурах, у матеріалах органічного походження при нормальних температурах. У харчових матеріалах повзучість проявляється дуже швидко, з чим приходиться рахуватися при їх обробці.

Тиксотропія — здатність деяких дисперсних систем ми­Мовільно відновлювати структуру, зруйновану механічним Впливом. Вона властива дисперсним системам і виявлена в ба­гатьох напівфабрикатах і продуктах харчової промисловості.

Таким чином, структурно-механічні властивості потрібні для визначення і контролю з точки зору якості продукту структурно-механічних характеристик; розробки технологій, які забезпечують отримання дисперсних систем із заздалегідь заданими властивостями; розробки науково обгрунтованих методів розрахунку машин і апаратів з урахуванням особливо­стей продукту, який обробляється; створення автоматизова­них систем контролю і управління технологічними процесами.

У ковбасному виробництві, яке займає провідне місце в виробництві м’ясопродуктів, за допомогою структурно-ме­ханічних властивостей і приладів можна контролювати техно­логічні параметри сировини і фаршу, якість продукції на будь-якій стадії технологічного процесу фаршевиготовлеиня (від дозрівання м’яса до набивки фаршу в оболонку або форму), а також консистенцію готових виробів.

Для правильного ведення технологічних процесів, їх ме­ханізації і автоматизації необхідне глибоке знання структур-но-мехаиічних властивостей сировини, проміжних продуктів і готових виробів. Від цих властивостей в значній мірі залежить протікання різноманітних процесів — теплових, механічних, дифузійних. Вони часто визначають поводження продуктів у найрізноманітніших технологічних процесах і енергетичних полях, характеризують агрегативний стан, дисперсність, будову, структуру і вид взаємодій усередині продукту. Цим властивостями обумовлюються також смакові якості і засвою­ваність їжі.

Таким чином, основна мета вивчення структурно-ме­ханічних властивостей продуктів харчування — розробка ме­тодів їх регулювання в напряму найбільш раціонального вико­ристання у виробництві. В залежності від результатів вимірів можна пред’являти визначені вимоги до технологічних влас­тивостей сировини, методів її переробки та зберігання, якості готових продуктів.

2. Колоїдно-хімічні властивості високомолекулярних сполук.

Дисперсні системи (з рідким дисперсійним середовищем) можуть знаходитися у вільному стані — Золь, Коли окремі еле­менти не зв’язані або слабко зв’язані одні з одними (молоко) й у зв’язаному стані — Гель (кисляк, кефір), коли частки зв’язані одні з одними молекулярними силами й утворюють структуру, тобто просторовий каркас. У цих системах власти­вості залежать від об’ємного співвідношення дисперсної фази і дисперсійного середовища (звичайно води), харак­теру і міцності зв’язку між ними і від характеру і міцності зв’язку часток фази між собою.

В залежності від типу й енергії виникаючих зв’язків дис­персні структури поділяють на три типи: коагуляційні, кон­денсаційні і кристалізаційні, а також зустрічаються комбіно­вані, наприклад, конденсаційно-кристалізаційні структури.

Коагуляційні структури Утворюються в дисперсних сис­темах шляхом взаємодії між частками і молекулами через про­шарки дисперсійного середовища за рахунок сил зчеплення Ван-дер-Ваальса. Вони володіють здатністю до самоплинно­го відновлення після руйнувань, тобто здатністю до Тиксо­тропії; Під дією напруг виявляють властивості в’язко-плас­тичних тіл; при високій частці дисперсійного середовища проявляють здатність до течії (реологічні властивості), тобто з твердо подібної системи переходить у рідкоподібну. Типо­вим представником систем з коагуляційною структурою є си­рий ковбасний фарш, фарш ліверних ковбас та інше.

При утворенні коагуляційних структур у харчових (м’яс­них) продуктах істотну роль відіграють поверхнево активні речовини і розчинні у воді білки, що виступають у якості емульгаторів і стабілізаторів утворюваних систем.

Конденсаційні структури Утворюються з коагуляційних в міру видалення рідкої фази, супроводжуються виникнен­ням більш міцних зв’язків між частками. В процесі утворення їхня міцність поступово збільшується, залишаючись потім постійною. Конденсаційні структури мають більшу міцність і після руйнування не відновлюються. Вони скоріше є тендітни­ми, чим пластичними. До конденсаційних структур можна віднести, наприклад, фарш готових варених і сирокопчених ковбас.

Кристалізаційні структури Утворюються шляхом зрощен­ня часток або молекул при активній участі хімічної взаємодії з розплаву при охолодженні і з розчину при підвищенні його концентрації або охолодженні. Вони характеризуються на­явністю просторової кристалічної решітки, міцність якої зале­жить від форми кристалів. Конденсаційно-кристалізаційні Структури властиві на­туральним продуктам, однак вони можуть утворюватися з ко-агуляційних при видаленні дисперсійного середовища або зрощенні часток дисперсної фази в розплавах або розчинах. В процесі утворення ці структури можуть мати ряд перехідних станів: коагуляційно-кристалізаційні, коагуляційно-конден-саційні при безперервному нарощуванні міцності. Основні відмінні ознаки цих структур: велика міцність у порівнянні з міцністю коагуляційних структур, що обумовлено високою міцністю контактів між частками; відсутність тиксотропії і не-зворотний характер руйнування; велика крихкість і пружність через жорсткість кістяка структури; наявність внутрішніх на­пружень, що виникають у процесі утворення фазових кон­тактів і викликають надалі перекристалізацію і мимовільне зниження міцності, наприклад, розтріскування при сушінні.

Таким чином, вид структури продукту обумовлює його якісні і технологічні показники і поводження в процесах де­формації. Для їхнього опису використовують криві течії (рео-грами), що зв’язують між собою напругу і швидкість дефор-маці, і дозволяють віднести продукт до того чи іншого виду ре­ологічних тіл.

Наприклад, тваринні і рослинні тканини і деякі продукти тваринного і рослинного походження з клітинною будовою за своїми властивостями наближаються до конденсаційно-крис­талізаційних структур. У цих системах тверді структурні еле­менти з’єднані досить міцними зв’язками.

У той же час тваринні і деякі рослинні тканини в межах міцності на зрушення поводяться подібно пружно-еластичним тканинам. За цією межею зруйнована тканина виявляє влас­тивості в’язкопластичного тіла і здатна до течії без подальшо­го руйнування природного каркасу і без відновлення зруйно­ваних міцних зв’язків. Отримані продукти в результаті руйну­вання тваринних і рослинних тканин за структурою і рео­логічними властивостями наближаються до компактних коа- гуляційних структур. Подібні властивості проявляють фарші готових ковбасних виробів (крім ліверної).

Таким чином, твердоподібні м’ясо, риба та інші продукти за їх властивостями до деформацій можуть бути віднесені або до в’язкопластичних, або до пружнопластичних тіл.

3. Харчові суспензії: їх утворення та властивості

Суспензії Являють собою дисперсні системи з твердою дис­персною фазою і рідким дисперсійним середовищем з розміра­ми часток вище, ніж у колоїдних системах, тобто в діапазоні 105—1014. До них відносяться фруктові й овочеві пасти, по­мадні цукеркові маси, какао терте й ін.

Способи отримання і стабілізації суспензій багато в чому схожі з подібними для колоїдних розчинів — золів. Різка відмінність суспензій від колоїдів проявляється в молекуляр­но-кінетичних і оптичних властивостях. Явища дифузії і осмо­су не властиві суспензіям, проходження світла через суспензії не викликає опалесценції, а проявляється у вигляді по­мутніння, тому що світлові проміні переломлюються і відобра­жаються частками суспензії, а не розсіюються.

Седиментаційна стійкість суспензій дуже мала внаслідок крупних розмірів часток. У суспензіях тверді частки можуть знаходитися у завислому стані нетривалий час, осідаючи під дією сили тяжіння. Процесам агрегації часток в суспензіях сприяють сили притяжінпя різної природи (сили Ван-дер-Ва-альса, електростатичні сили, зв’язування часток макромолеку­лами довголанцюгових сполук).

Агрегатна стійкість суспензій є результатом дії сил різної природи. Стабілізацію суспензій можна проводити полімера­ми. При цьому не тільки підвищується агрегатна стійкість, а й уповільнюється седиментація, оскільки підвищується в’язкість дисперсійного середовища.

Підвищення концентрації дисперсної фази до максималь­но можливих висококонцентрованих суспензій приводить до утворення паст. Як і вихідні суспензії, насти агрегативно стійкі в присутності достатньої кількості сильних стабіліза­торів, коли частки дисперсної (рази в них добре сольватовані і розділені тонкими плівками рідини, яка служить дис­персійним середовищем. Відсутність вільної рідкої (рази надає таким системам високу в’язкість і деяку механічну міцність. За рахунок багаточнслеііііих контактів між частками в пастах може йти утворення просторових структур і спостерігається явище тиксотропії.

Суспензії мають ряд спільних властивостей з порошками; ці системи подібні їм за дисперсністю. У харчовій промисло­вості суспензії утворюються при одержанні крохмалю, при осадженні осадів у виробництві цукру, пива, вина, у конди­терській промисловості іі ін.

Утворення паст. Як і вихідні суспензії, насти агрегативно стійкі в присутності достатньої кількості сильних стабіліза­торів, коли частки дисперсної (рази в них добре сольватовані і розділені тонкими плівками рідини, яка служить дис­персійним середовищем. Відсутність вільної рідкої (рази надає таким системам високу в’язкість і деяку механічну міцність. За рахунок багаточнслеііііих контактів між частками в пастах може йти утворення просторових структур і спостерігається явище тиксотропії.

Суспензії мають ряд спільних властивостей з порошками; ці системи подібні їм за дисперсністю. У харчовій промисло­вості суспензії утворюються при одержанні крохмалю, при осадженні осадів у виробництві цукру, пива, вина, у конди­терській промисловості іі ін.

Контрольні питання

1. Що таке емульсія і які умови її утворення?

2. На які типи і групи поділяються емульсії?

3. Які властивості емульсій?

4. Що забезпечує стійкість емульсій?

5. Які виробництва використовують процеси емульгу­вання?

6. Що являють собою суспензії і чим забезпечується їх агрегатна стійкість?

Реферати

Реферати :

Вам буде цікаво:

Tagged with: , , ,
Posted in Теоретичні основи технології харчових виробництв

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

Интернет реклама УБС