Динамика реологических свойств кулинарного жира «Растительное сало» при изменении градиента скорости
УДК 664. 3
Динамика реологических свойств кулинарного жира «Растительное сало» при изменении градиента скорости
Николаев Л.К., Николаев Б.Л.
lev.nikolaew@yandex.ru
Санкт-Петербургский национальный исследовательский университет информационных технологий, механики и оптики. Институт холода и биотехнологий
В статье отражена динамика реологических свойств кулинарного жира «Растительное сало» в зависимости от температуры продукта и градиента скорости Ключевые слова: растительное сало, температура, градиент скорости, эффективная вязкость, динамика.
Исследуемый кулинарный жир «Растительное сало» относится к структурированным дисперсным системам которые обладают свойствами псевдопластичной среды. Характерной особенностью таких сред является зависимость их вязкостных свойств не только от температуры продукта, а также от величины градиента скорости.
Многие пищевые продукты, в том числе и кулинарный жир «Растительное сало», обладают аномалией вязкости, которая связана со структурой продукта и её изменением в процессе технологической обработки [1,2,3]. Это обстоятельство обусловило проведение исследований по определению эффективной вязкости кулинарного жира «Растительное сало» при различных значениях градиента скорости.
В производственных условиях технологический процесс изготовления кулинарных жиров осуществляется при разных температурах, что нашло отражение в данных исследованиях.
Исследование реологических свойств кулинарного жира «Растительное сало» проводили на ротационном соосноцилиндрическом вискозиметре «Реотест». Благодаря использованию в вискозиметре системы соосных цилиндров – наружного и внутреннего, при проведении исследований обеспечивалась высокая точность измерений. Погрешность измерений при определении эффективной вязкости кулинарного жира не превышала ±4%.
До начала проведения проба кулинарного жира термостатировалась в течении 20 минут при заданной температуре в термостатирующем сосуде вискозиметра. По окончании термостатирования проводились измерения эффективной вязкости исследуемого продукта при возрастающих значениях частоты вращения цилиндра вискозиметра.
η, Па∙с
6 4
2
о о
о
103
8
6
о
4
о о
о
о о
η, Па∙с
4
о оо
2∙10-1 101
2
оо оо
4 68 102
5
о
γ , с-1
о о
о
о о
о о
о
1 о
2
о 3
о
2
о о
102 о 84
6
10-1
2
4 6 8 100
γ2 , с-1
Рис.1. Вязкостно-скоростные характеристики «Растительное сало» при температурах в 0С: 1-
15,1; 2-20,1; 3-25,0; 4-30,0; 5-35,0.
В процессе проведения замеров поддерживалась равномерная и постоянная температура пробы кулинарного жира из циркуляционного термостата. Температура исследуемой пробы поддерживалась с точностью 0,1 0С.
Проба кулинарного жира помещалась в кольцевой зазор между цилиндрами. Для обеспечения регулирования температуры исследуемого продукта наружный цилиндр был помещён в сосуд, в котором циркулировала рабочая вода, поступающая из термостата.
При каждой очередной температуре использовалась новая порция кулинарного жира. Привод вискозиметра позволял устанавливать различные скорости вращения цилиндра благодаря тому, что ротор вискозиметра приводился в движения посредством двенадцитиступеньчатой передачи с переменными скоростями. Каждая ступень имела две скорости, что позволяло иметь в общей сложности 24 значения частоты вращения ротора и, соответственно, 24 значения градиента скорости.
Результаты исследований обработанные в логарифмических координатах в виде зависимости эффективной вязкости кулинарного жира «Растительное сало» от градиента скорости и температуры продукта приведены на рис.1 в виде вязкостно-скоростных характеристик при температурах: 15,1; 20,1; 25,0; 30,0 и 35,0 0С. Градиент скорости изменялся от 0,167 до 145,8 с-1.
Установлено, что в интервале от +15,1 до 30,0 0С вязкостные свойства кулинарного жира «Растительное сало» при возрастании градиента скорости от 0,167 до 1,5 с-1 изменяются практически в одинаковой степени. Так при температуре продукта 15,10С и изменении градиента скорости от 0,167 до 0,9 с-1 эффективная вязкость продукта уменьшается от 8508 до 2110 Па∙с, т.е. в 4 раза. При таком же интервале возрастания градиента скорости и температуры кулинарного жира 30,0 0С его эффективная вязкость изменяется от 400 до 123 Па∙с т.е. в 3,25 раза.
В меньшей степени изменяется эффективная вязкость от градиента скорости при температуре продукта 35,0 0С, что объясняется значительным разрушением структуры кулинарного жира «Растительное сало». Этим же обстоятельством обусловлено значительное уменьшение вязкости при 35,0 0С. Так при градиенте скорости 0,9 с-1 эффективная вязкость продукта равна всего лишь 0,98 Па∙с.
При этой температуре и возрастании градиента скорости от 16,2 до 145,8 с-1 эффективная вязкость кулинарного жира уменьшается от 0,98 до 0,30 Па∙с.
В исследуемом интервале температур от 15,1 до 30,0 0С наибольшие значения эффективной вязкости имеют место при 15,1 и 20,10С существенное уменьшение эффективной вязкости в зависимости от температуры продукта наблюдается при температуре продукта выше 25,0 0С.
Список литературы
1. Горбатов А.В. Реология мясных и молочных продуктов. – М: Пищевая промышленность, 1979. – 384с. 2. Мачихин Ю.А., Мачихин С.А. Инженерная реология пищевых материалов. – М.: Легкая и пищевая промышленность, 1981. – 216 с.
3. Арет В.А., Николаев Б.Л., Николаев Л.К. Физико-механические свойства сырьяи готовой продукции. – СПб.6 ГИОРД, 2009 – 448 с.
Dynamics of the rheological properties of culinary fat «Vegetable fat» when you change the velocity gradients
Nikolaev L.K., Nikolaev B.L.
lev.nikolaew.@yandex.ru
The St.-Petersburg national research university of information technologies, mechanics and optics.
Institute of Refrigeration and Biotechnologies
This article reflects the dynamics of the rheological properties of culinary fat «Vegetable fat» depending on the temperature of the product and the gradient of the speed Key words: vegetable fat, temperature, velocity gradient, effective viscosity, structure.
Динамика реологических свойств кулинарного жира «Растительное сало» при изменении градиента скорости
Николаев Л.К., Николаев Б.Л.
lev.nikolaew@yandex.ru
Санкт-Петербургский национальный исследовательский университет информационных технологий, механики и оптики. Институт холода и биотехнологий
В статье отражена динамика реологических свойств кулинарного жира «Растительное сало» в зависимости от температуры продукта и градиента скорости Ключевые слова: растительное сало, температура, градиент скорости, эффективная вязкость, динамика.
Исследуемый кулинарный жир «Растительное сало» относится к структурированным дисперсным системам которые обладают свойствами псевдопластичной среды. Характерной особенностью таких сред является зависимость их вязкостных свойств не только от температуры продукта, а также от величины градиента скорости.
Многие пищевые продукты, в том числе и кулинарный жир «Растительное сало», обладают аномалией вязкости, которая связана со структурой продукта и её изменением в процессе технологической обработки [1,2,3]. Это обстоятельство обусловило проведение исследований по определению эффективной вязкости кулинарного жира «Растительное сало» при различных значениях градиента скорости.
В производственных условиях технологический процесс изготовления кулинарных жиров осуществляется при разных температурах, что нашло отражение в данных исследованиях.
Исследование реологических свойств кулинарного жира «Растительное сало» проводили на ротационном соосноцилиндрическом вискозиметре «Реотест». Благодаря использованию в вискозиметре системы соосных цилиндров – наружного и внутреннего, при проведении исследований обеспечивалась высокая точность измерений. Погрешность измерений при определении эффективной вязкости кулинарного жира не превышала ±4%.
До начала проведения проба кулинарного жира термостатировалась в течении 20 минут при заданной температуре в термостатирующем сосуде вискозиметра. По окончании термостатирования проводились измерения эффективной вязкости исследуемого продукта при возрастающих значениях частоты вращения цилиндра вискозиметра.
η, Па∙с
6 4
2
о о
о
103
8
6
о
4
о о
о
о о
η, Па∙с
4
о оо
2∙10-1 101
2
оо оо
4 68 102
5
о
γ , с-1
о о
о
о о
о о
о
1 о
2
о 3
о
2
о о
102 о 84
6
10-1
2
4 6 8 100
γ2 , с-1
Рис.1. Вязкостно-скоростные характеристики «Растительное сало» при температурах в 0С: 1-
15,1; 2-20,1; 3-25,0; 4-30,0; 5-35,0.
В процессе проведения замеров поддерживалась равномерная и постоянная температура пробы кулинарного жира из циркуляционного термостата. Температура исследуемой пробы поддерживалась с точностью 0,1 0С.
Проба кулинарного жира помещалась в кольцевой зазор между цилиндрами. Для обеспечения регулирования температуры исследуемого продукта наружный цилиндр был помещён в сосуд, в котором циркулировала рабочая вода, поступающая из термостата.
При каждой очередной температуре использовалась новая порция кулинарного жира. Привод вискозиметра позволял устанавливать различные скорости вращения цилиндра благодаря тому, что ротор вискозиметра приводился в движения посредством двенадцитиступеньчатой передачи с переменными скоростями. Каждая ступень имела две скорости, что позволяло иметь в общей сложности 24 значения частоты вращения ротора и, соответственно, 24 значения градиента скорости.
Результаты исследований обработанные в логарифмических координатах в виде зависимости эффективной вязкости кулинарного жира «Растительное сало» от градиента скорости и температуры продукта приведены на рис.1 в виде вязкостно-скоростных характеристик при температурах: 15,1; 20,1; 25,0; 30,0 и 35,0 0С. Градиент скорости изменялся от 0,167 до 145,8 с-1.
Установлено, что в интервале от +15,1 до 30,0 0С вязкостные свойства кулинарного жира «Растительное сало» при возрастании градиента скорости от 0,167 до 1,5 с-1 изменяются практически в одинаковой степени. Так при температуре продукта 15,10С и изменении градиента скорости от 0,167 до 0,9 с-1 эффективная вязкость продукта уменьшается от 8508 до 2110 Па∙с, т.е. в 4 раза. При таком же интервале возрастания градиента скорости и температуры кулинарного жира 30,0 0С его эффективная вязкость изменяется от 400 до 123 Па∙с т.е. в 3,25 раза.
В меньшей степени изменяется эффективная вязкость от градиента скорости при температуре продукта 35,0 0С, что объясняется значительным разрушением структуры кулинарного жира «Растительное сало». Этим же обстоятельством обусловлено значительное уменьшение вязкости при 35,0 0С. Так при градиенте скорости 0,9 с-1 эффективная вязкость продукта равна всего лишь 0,98 Па∙с.
При этой температуре и возрастании градиента скорости от 16,2 до 145,8 с-1 эффективная вязкость кулинарного жира уменьшается от 0,98 до 0,30 Па∙с.
В исследуемом интервале температур от 15,1 до 30,0 0С наибольшие значения эффективной вязкости имеют место при 15,1 и 20,10С существенное уменьшение эффективной вязкости в зависимости от температуры продукта наблюдается при температуре продукта выше 25,0 0С.
Список литературы
1. Горбатов А.В. Реология мясных и молочных продуктов. – М: Пищевая промышленность, 1979. – 384с. 2. Мачихин Ю.А., Мачихин С.А. Инженерная реология пищевых материалов. – М.: Легкая и пищевая промышленность, 1981. – 216 с.
3. Арет В.А., Николаев Б.Л., Николаев Л.К. Физико-механические свойства сырьяи готовой продукции. – СПб.6 ГИОРД, 2009 – 448 с.
Dynamics of the rheological properties of culinary fat «Vegetable fat» when you change the velocity gradients
Nikolaev L.K., Nikolaev B.L.
lev.nikolaew.@yandex.ru
The St.-Petersburg national research university of information technologies, mechanics and optics.
Institute of Refrigeration and Biotechnologies
This article reflects the dynamics of the rheological properties of culinary fat «Vegetable fat» depending on the temperature of the product and the gradient of the speed Key words: vegetable fat, temperature, velocity gradient, effective viscosity, structure.