Структурно-механические свойства мяса Производство продуктов питания на современном уровне

Структурно-механические свойства мяса.

Производство продуктов питания на современном уровне, включающих в себя проведение большое количество различных технологических процессов, невозможно без применения инструментальных (объективных) методов измерения и приборной техники для проведения контроля, регулирования и управления качеством сырья и готовой продукции. В этом важная и ответственная роль отводится инженерной реологии, как науке, занимающейся вопросами структурообразования пищевых материалов, изучением структурно-механических свойств, разработкой методов и приборов для их определения. 
Вопросами структурообразования пищевых материалов, изучением структурно-механических (реологических) свойств, разработкой методов и приборов их определения занимается инженерная реология. Разработанные и предлагаемые к внедрению в промышленность приборы позволяют их устанавливать на местах или непосредственно в технологическое оборудование, включая их в технологический процесс обработки сырья. Оперативный сбор информации о качестве сырья на стадиях его поступления, технологической обработки и выпуска готовой продукции на основе реологических характеристик с применением приборов – все это обеспечивает возможность проведения контроля, регулирования и управления качеством сырья и готовой продукции.
Наиболее полное представление о качестве продукта дают свойства, определяемые его структурой. При этом важно, чтобы небольшие изменения структуры продукта вызывали существенное колебание тех характеристик, которые определяются с помощью приборов. Этим требованиям в наибольшей степени удовлетворяют структурно-механические (реологические) свойства продукта.
В качестве контролирующих параметров могут выступать структурно-механические (реологические) свойства сырья — сдвиговые (напряжение сдвига, вязкость, пенетрацию и др.), компрессионные (адгезия, липкость, пластичность и др.) и поверхностные (сила трения, коэффициент внешнего трения и др.). 
Структурно-механические (реологические) свойства характеризуют поведение мяса в условиях напряженного состояния, основными показателями которого при приложении силы являются напряжение, величина и скорость деформации.
В зависимости от характера приложения усилий свойства делятся на
— сдвиговые (касательные напряжения),
— компрессионные (нормальные напряжения растяжения — сжатия)
— поверхностные на границе раздела с другим материалом (нормальные и касательные).
В реальных условиях имеет место сочетание всех свойств, в то же время в зависимости от направленности процесса превалирует одно из них.
Сдвиговые реологические свойства:
— предельное напряжение сдвига (ϴ0, Па),
— вязкость эффективная (эф, Пас) и пластическая (, Пас),
— период релаксации (τр, с) – наиболее полно отражают внутреннюю сущность объекта, поэтому их принято считать основными.
С их помощью рассчитывают течение продуктов в трубах, рабочих органах машин и аппаратов, определяют необходимые усилия для перемещения продукта, оценивают качество продукта, обосновывают оптимальные технологические условия процесса.
К основным компрессионным (объемным) свойствам относятся:
— модуль упругости (E, Па),
— равновесный модуль (ЕR, Па),
— период релаксации деформации при постоянном напряжении (τ, с), относительная деформация (ε).
Эти параметры необходимы для расчета процессов шприцевания, формования, дозирования и течения по трубопроводам пластично-вязких продуктов. Объемные свойства можно также использовать для оценки качества пластично-вязких (фарши) и упругоэластичных (колбасные изделия) продуктов.
Особое место среди структурно-механических характеристик занимают поверхностные свойства:
— адгезия,
— коэффициент внешнего трения и др.
Они характеризуют усилие при взаимодействии между поверхностями контакта при нормальном отрыве или сдвиге. Для пищевых материалов различают три основных вида отрыва:
— адгезионный,
— когезионный,
— адгезионно-когезионный, или так называемый смешанный отрыв.
Поверхностные характеристики необходимы для выбора и разработки новых видов контактирующих материалов с продуктом для оборудования, тары, трубопроводов и т. д., поверхности которых должны обладать малой адгезией и минимальным сопротивлением при движении продукта. Кроме того, величины поверхностных свойств частично могут характеризовать консистенцию продукта.
Структурно-механические свойства отражают внутреннее строение (структуру) и состав вещества. Наиболее полно они характеризуют структуру, которая может быть
— коагуляционной.
— конденсационно-кристаллизационной.
Для мясопродуктов наиболее распространен коагуляционный тип структуры, которая является следствием взаимодействия между частицами вещества на основе сил Ван-дер-Ваальса через дисперсионную среду. Структурам такого типа присуща тиксотропия, т. е. способность восстанавливать свои свойства после снятия напряжения или даже после разрушения.
Структурно-механические свойства коагуляционных систем значительно зависят от содержания воды, размеров частиц и прослоек, их физико-химических свойств.
Для технологии представляется важной зависимость структурно-механических свойств от изменения размеров частиц, например при измельчении мяса в процессе приготовления колбасного фарша и других факторов. С помощью приборов и оценки структурно-механических свойств мясных фаршей возможно контролировать любую технологическую стадию и управлять качеством продукции.

Анализ структурно-механических свойств мяса.

Анализ реологических свойств состоит из нескольких этапов, каждый из которых может использоваться независимо, или в совокупности.
Метод определения усилий среза основан на измерении усилия, необходимого для разрушения образца путем среза в камере постоянного объема. Усилие среза определяют на приборе ПМ-3, схема которого показана на рис. 1.
Рис. 1 Лабораторный прибор для определения усилия среза

Прибор состоит из основания (1), П — образной вертикальной стойки (2), на которой в верхней части закреплен держатель образцов (3), подвижной планки (4), в которой установлен режущий орган (5), динамометра (6) и нити (7).
Показатель характеризует прочность и жесткость системы, которые тесно связаны с качественным составом белков в мясе и стадиями автолиза мышечной ткани.
О реологических характеристиках мясных фаршей и готовых продуктов можно судить на основе определения предельного напряжения сдвига. Указанный показатель позволяет оценить прочность структуры и консистенцию продукта.
Сдвиговые свойства проявляются при касательном смещении слоев продукта, который может представлять собой жидко- или твердообразную систему, а также «твердое» тело, т. е. неразрушенную среду (целые ткани мяса, кость, сыр, твердый жир и пр.). Приборы для измерения величин свойств последних систем имеют определенную специфику.
Конические пластометры получили широкое распространение в реологических исследованиях из-за простоты устройства и надежности в работе. Устройство приборов такого типа показано на рис. 2.
Предельное напряжение сдвига (ϴ0, Па) определяют по глубине погружения конуса.

Рис. 2. Конический пластометр КП-3

Сдвиговые свойства можно определять на вискозиметрах различных марок и модификаций.
Ротационные вискозиметры – первичные, теоретически обоснованные приборы, позволяющие получить практически однородные поля напряжений и деформаций при сколь угодно малых и гигантских деформациях сдвига (при любых значениях скорости сдвига). При исследовании структурно-механических свойств с помощью ротационных вискозиметров особо важное значение приобретают верный учет и выбор размеров рабочих органов прибора, математической модели для обобщения экспериментальных данных, влияния торца цилиндра на показания прибора, толщины градиентного слоя и величины градиента скорости.
Принципиальные схемы ротационных вискозиметров показаны на рис. 3.
Рис. 3 Ротационный вискозиметр РВ-8.

Они могут иметь одну геометрическую форму: коаксиальные цилиндры, сферы или полусферы, два конуса, две плоскопараллельные пластины, два плоских кольца или два конических кольца. Часто рабочий зазор или рабочий орган может быть комбинированным, т. е. состоять из нескольких различных поверхностей: цилиндр — диск, цилиндр — полусфера, конус — диск, цилиндр — конус, цилиндр — конус — диск и пр.
 Прибор РВ-8 состоит: из корпуса со станиной (1), асбестового сосуда (2), вставного сосуда для термостатируемой жидкости (3), термопар (4) , отражательного кольца (5), электронагревательного элемента (6), шкива (7), тормозного устройства (8), шкалы отсчета (9), стрелки (10), барабана (11), подшипника (12), крышки прибора (13), обоймы для стакана (14), ротора (15), стакана (16), мешалки (17) и установочных винтов (18).
Рабочие органы прибора ротор (15) и стакан (14) имеют цилиндрическо-полусферическую форму, причем стакан закрепляется неподвижно, а ротор приводится во вращение с помощью грузов уложенных в чашечки, подвешенных на концах нитей, которые через шкивы (8) соединены с барабаном (11). Ротор имеет рифленую поверхность, что исключает скольжение материала по его поверхности. Стакан одевается на ротор снизу и фиксируется на корпусе поворотом против часовой стрелки. Остановка и пуск прибора осуществляется тормозным устройством. Разборка прибора осуществляется в несколько приемов: поднять крышку прибора и укрепить ее в верхнем положении на штанге, слегка повернуть стакан по часовой стрелке до упора, затем движением вниз вынуть его из гнезда.
Между рабочими поверхностями находится исследуемый продукт, сила сопротивления внутри которого при вращении одной из поверхностей измеряется.
Вискозиметры различают по конструктивным особенностям и способу привода одного из цилиндров. Структурный ротационный вискозиметр используется как для определения динамической вязкости ньютоновских жидкостей, так и для проведения глубоких реологических исследований неньютоновских жидкостей. Им можно измерить следующие показатели текучести:
— структурную вязкость,
— дилатацию,
— пластичность (предел текучести),
— тиксотропию.
Для измерения вязкости жидкостей используют капиллярные вискозиметры. Теория капиллярной вискозиметрии основывается на том, что поток в приборе ламинарный, скольжение на стенке отсутствует, скорость сдвига в точке зависит от нагружения в той же точке.
В лабораторной практике технохимического контроля качества некоторых продуктов мясной промышленности, в частности, растворов желатина, клея получил распространение капиллярный вискозиметр Энглера. Вискозиметр состоит из двух вставленных один в другой металлических сосудов. Внешний сосуд является термостатирующей баней (Б), куда наливают воду или минеральное масло. Для равномерного поддержания температуры жидкость в сосуде перемешивают мешалкой. Внутрь резервуара опускают термометр. На внутренней поверхности резервуара имеются три указателя уровня, которые находятся в одной плоскости и служат отметкой для измерения объема жидкости и контроля вертикального положения прибора. Правильным считается положение, когда все три указателя уровня будут едва видны над поверхностью жидкости. В нижней части сосудов имеется сточное отверстие для слива испытуемой жидкости, которое закрывается стержнем, проходящим через крышку прибора. Для приема сливаемой жидкости имеется измерительная колба с двумя отметками: одна – на объеме 100 см3, другая – 200 см3.
Метод основан на определении отношения времени истечения испытуемого продукта при

Рейтинг
( Пока оценок нет )
Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!:

10 + 20 =

Этот сайт использует Akismet для борьбы со спамом. Узнайте как обрабатываются ваши данные комментариев.

Adblock detector