Реологические свойства мясного фарша

Реологические свойства в области неразрушенных структур и от начала течения до предельного разрушения. Кинетика деформаций фарша при действии постоянного напряжения сдвига. Влияние технологических факторов и добавок на реологические свойства фарша.
Краткое сожержание материала:

Размещено на

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ

ВОЛГОГРАДСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Кафедра «Технология пищевых производств»

Семестровая работа

по дисциплине: «Инженерная реология»

на тему: «Реологические свойства мясного фарша»

Волгоград 2010

Содержание

Введение

1. Реологические свойства мясного фарша

1.1 Реологические свойства в области практически неразрушенных структур (и<и0

1.2 Реологические свойства от начала течения до предельного разрушения структуры (и>и0)

2. Влияние технологических факторов на реологические свойства фарша

2.1 Продолжительность выдержки

2.2 Влажность

2.3 Температура

2.4 Степень измельчения

3 Влияние добавок на реологические свойства фарша

3.1 Пищевые волокна

3.2 Гидролизат мясокостного остатка

3.3 Гуммиарабик

3.4 Альгинат натрия

Заключение

Список используемых источников

Введение

Мясной фарш, с точки зрения реологии, обладает вязкопластичной структурой и обладает всеми, присущими вязкопластичным структурам, свойствами. Качество мясного фарша напрямую зависит от его реологических характеристик, поэтому вопросы, прорабатываемые в данной семестровой работе, являются своевременными и актуальными и в настоящее время.

Цель работы заключается в рассмотрении основных реологических характеристик фарша, влияния технологических факторов и различных добавок на реологические свойства, используемых в рецептуре при производстве колбасных изделий. К основным задачам относится проработка литературного материала, на основе которого необходимо представить реологические свойства мясного фарша, а так же выявление зависимости этих свойств от влияния добавок.

1. Реологические свойства мясного фарша

Мясные фарши характеризуются предельным напряжением сдвига и0, поэтому их свойства рассматривают обычно в области напряжений (и), меньших предельного (и<и0), и в области напряжений, превышающих предельное (и > и0).

Свойства этих систем измеряют на ротационных и капиллярных вискозиметрах. Поведение этих систем описывается различными реологическими параметрами, которые определяются выбранной математической моделью тела и ее соответствием реальным условиям течения.

1.1 Реологические свойства в области практически неразрушенных

структур (и<и0).

Деформационное поведение продукта при напряжениях, меньших предельного напряжения сдвига, обычно характеризуют кинетическими кривыми деформации в соответствие с рисунком 1.

В первый малый промежуток времени действия напряжения (0,5...1 с) на продукт, возникает истинно упругая условно-мгновенная деформация г0, которая подчиняется закону Гука и полностью исчезает после его снятия.

При увеличении напряжения наблюдается процесс упругого последействия (г0+г), который после снятия напряжения сопровождается мгновенным уменьшением деформации на величину г0, а затем постепенным ее уменьшением до постоянного значения г. Переход от упругих деформаций к процессу упругого последействия наблюдается при напряжениях, превышающих предел упругости, лежащей в интервале 100...150 Па. При дальнейшем увеличении напряжения наблюдается остаточная деформация гз, когда наблюдается ползучесть. При напряжении, близком к пределу текучести, происходит частичное разрушение структуры и начинается пластично-вязкое течение с малым градиентом скорости. Оно характеризуется наибольшей эффективной вязкостью [1,2].

Рисунок 1 - Кинетика деформаций фарша при действии постоянного напряжения сдвига:

1 - нагрузка; 2 - разгрузка; 3,4 - прямые стабилизации нагрузки и разгрузки.

Диаграмма кинетики деформации складывается из двух кривых: нагрузки (действия постоянного напряжения сдвига и) - кривая 1 и разгрузки (деформации после снятия нагрузки) - кривая 2. Момент снятия нагрузки устанавливают после появления прямолинейного участка на ее кривой (прямая 3). На диаграмме полное развитие деформации гт к моменту снятия нагрузки выражает уравнение

,(1)

где - деформация, спадающая самопроизвольно после разгрузки (упругая деформация);

- остаточная деформация, не исчезающая после разгрузки;

- условно-мгновенная истинно упругая деформация, спадающая за 0,5...1 с;

- деформация упругого последействия (эластическая).

Остаточная деформация , которая образуется после разгрузки, не исчезает во времени. После выхода на прямолинейный участок (прямой) разгрузки наблюдается ползучесть. Деформация упругого последействия, или замедленно развивающаяся (эластическая), является обратимой. Обусловлена она структурой реальных тел [1,2].

1.2 Реологические свойства от начала течения до предельного

разрушения структуры (и>и0)

Деформационное поведение мясного фарша при и>и0 характеризуют эффективной, пластической вязкостью, предельным напряжением сдвига и пределом текучести. Поскольку эти свойства определяются в широком диапазоне градиента скорости и напряжения сдвига, они необходимы для расчета течения продуктов в рабочих органах машин и аппаратов. Кроме этого сдвиговые свойства более глубоко характеризуют внутреннюю сущность объекта по сравнению с поверхностными.

Эффективная вязкость - это итоговая переменная характеристика, которая описывает равновесное состояние между процессами восстановления и разрушения структуры в установившемся потоке и зависит от изменений градиента скорости и напряжения сдвига.

,(2)

где - коэффициент эффективной вязкости, при фиксированном градиенте скорости, равном 1;

- темп разрушения структуры;

- безразмерный градиент скорости.

Течение «степенной» псевдопластичной жидкости (и0=0, n<1) показано на рисунке 2a, бингамовского тела (и0>1, n = 1) - на рисунке 2б.

Переменную эффективную вязкость определяют через тангенс угла наклона линий 1,2,3, рисунок 2 б:

,(3)

По аналогии с можно определить постоянную пластическую вязкость для кривой 4 рисунок 2 а [1,2]:

,(4)

Отрезок , отсекаемый на оси абсцисс линией 5, представляет собой динамическое предельное напряжение сдвига. Действительная кривая течения 4 (рисунок 2 а) иногда может быть аппроксимирована линейной бингамовской моделью - прямой 5, если реальные процессы реализуются в области градиентов скорости от и напряжений сдвига от до . Однако такая аппроксимация в определенной мере произвольна, но может быть допустима, если ошибки не превышают заранее заданных значений. Для вычисления эффективной вязкости по результатам измерений с помощью ротационного вискозиметра, когда не известен закон изменения градиента скорости, его заменяют окружной скоростью вращающегося ротора и тогда используют зависимость

,(5)

где - эффективная вязкость при фиксированном единичном значении окружной скорости, Па•с;

- окружная скорость коаксиально-цилиндрического ротора вискозиметра, м/с;

- фиксированное единичное значение окружной скорости, м/с;

- безразмерная окружная скорость [1].

Рисунок 2 - Кривые течения псевдопластичной (а) и бингамовской (б) систем:

1,2,3 - линии, характеризующие эффективную вязкость; 4 - действительные (реальные) кривые течения; 5 - аппроксимация кривой течения псевдопластичной системы к бингамовской

2. Влияние технологических факторов на реологические свойства

фарша

Рассмотрим на примере фарша докторской колбасы и русских сосисок изменения сдвиговых свойств: предельного напряжения сдвига , пластической и эффективной вязкости где - эффективная вязкость при единичном значении скорости м/с, - темп разрушения структуры в зависимости от технологических (влажность, содержание жира, продолжительность старения или осадки, концентрация водородных ионов или рН) и физико-механических (температура, степень измельчения, или дисперсность, давление и вакуум) факторов [2].

2.1 Продолжительность выдержки (старения)

Чтобы изучать влияние различных факторов на структурно-механические свойства колбасного фарша, необходимо в первую очередь выяснить, в течение, какого времени после приготовления фарша его свойства остаются практически постоянными.

На рисунке 3а, показано влияние продолжительности выдержки (старения) на изменение структурно-механических свойств фарша докторской колбасы и русских сосисок. В первые 2...3 ч свойства фарша почти не меняются. При выдержке 6... 10 ч (второй период) все показатели () возрастают до максимума. Таким образом, это время выдержки старения критическое. Дальнейшее старение (третий период) вызывает уменьшение числовых значений всех показателей, что, по-видимому, объясняется разупрочнением структуры под действием комплекса микробиологических и биохимических процессов.

2.2 Влажность

В процессе изготовления колб...