CC BY
11УДК 640.2+39,3+ ББК 65.011.151+
ИМИТАЦИОННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ЦЕПОЧНОЙ СТРУКТУРЫ И РЕОЛОГИЧЕСКОГО ПОВЕДЕНИЯ ТЕСТА СИСТЕМЫ МУКА-ВОДА ПРИ СИЛОВОМ
ВОЗДЕЙСТВИИ
Панков Юрий Владимирович - кандидат химических наук, доцент, ФГБОУ ВО Уральский государственный аграрный университет
(620075 Свердловская область, г. Екатеринбург, ул. Карла Либкнехта, д. 42 тел. +7 (343) 371-33-63, E-mail: PankovV@yandex.ru)
Минухин Леонид Аронович - доктор технических наук, профессор, профессор кафедры пищевой инженерии аграрного производства ФГБОУ ВО Уральский государственный аграрный университет
(620075 Свердловская область, г. Екатеринбург, ул. Карла Либкнехта, д. 42 тел. +7 (343) 221-41-10)
Рецензент: Тимкин В.А. - кандидат технических наук, доцент, ФГБОУ ВО Уральский государственный аграрный университет
(620075 Свердловская область, г. Екатеринбург, ул. Карла Либкнехта, д. 42 тел. +7 912 240 70 50; , E-mail: ural.membrana@yandex.ru )
Ключевые слова: тесто, мука-вода, высокомолекулярная структура, цепочная, блочная, физико-механические свойства, пластичность, эластичность, объем, свободный, исключенный, фаза, твердая, среда, жидкая, сила, деформация, сетка, наполнитель.
Аннотация
Система мука - вода определяет структуру хлебопекарного теста. Состав муки содержит высокомолекулярные вещества растительного белка и крахмала. Белок своей протяженной цепочной структурой определяет каркас, удерживающий короткие цепи зерен крахмала. Совокупность веществ материального мира образует состав среды, находящийся в технологическом состоянии. Физическая модель теста из муки и воды - это «коллоид капиллярно пористый». Технолог и механик, перерабатывающие сырьё в полуфабрикат и готовую продукцию, должны быть специалистами с широким инженерным кругозором. Обязаны разбираться в реологическом поведении мелкодисперсной (молекулярной) частицы вещества в сыпучей, жидко-вязкой, пластично-вязкой среде под действием приложенных сил. Дисперсная частица, при этом, может быть в низкомолекулярном или высокомолекулярном состоянии, определяющем эффективные структуры системы. Синтезированная система высокомолекулярных коагулирующих веществ, проявляет такие физические свойства как высокоэластичность, вязкоупругость характерные для высокомолекулярных материалов, но редко встречающиеся в других системах. В начале процесса все частицы являются первичными. Уравнение, предложенное
Смолуховским (1916 г.), показывает, что процесс коагуляции протекает как бимолекулярная реакция. Вычисления скорости соударений (коагуляции) сводится к подсчету числа столкновений. Однако и здесь возникает немало трудностей, т.к. приходится учитывать столкновения не только первичных частиц, но и более сложных (двойников, тройников и т.д.) образующихся в процессе коагуляции. Устойчивость системы характеризуется седиментативностью, свойством «нулевого» влияние гравитационной силы, неизменностью во времени её основных параметров: дисперсности и равновесного распределения дисперсной фазы в среде. Для изучения влияния консистентности и вязкости системы на упругие свойства теста проведен эксперимент. Рассмотрено влияние добавки сухого дисперсного материала муки (различных соотношений) в системы устойчивых коллоидных состояний, имеющих соотношение компонентов 60% муки + 40% воды. Эксперимент проведен с помощью деформации сжатия компрессионной установкой. Получены результаты эксперимента, определяющие структуру теста с наполнителем из зерен муки. Изменение структурного строения теста на пределе устойчивости путем добавления сухих дисперсных частиц муки, когда вся вода уже израсходована, приводит к жесткости. Добавленные частицы не формируют цепную структуру, а становятся частицами наполнителя сеточно-цепочного состояния системы. Тесто теряет эластичность и пластичность.
SIMULATING MODEL OF CHAIN STRUCTURE AND RHEOLOGICAL BEHAVIOR OF THE TEST OF THE FLOUR-WATER SYSTEM UNDER FORCED INFLUENCE
Y.V. Pankov - candidate of chemistry sciences, associate professor, Ural State Agrarian University
(620075 Sverdlovsk region, Yekaterinburg, Karl Libknecht str., 42 tel. +7 (343) 371-33-63, Email: PankovV@yandex.ru)
L.A. Minukhin - doctor of technical sciences, professor, professor of food engineering of agrarian production, Ural State Agrarian University
(620075 Sverdlovsk region, Yekaterinburg, Karl Liebknecht st., 42 tel. +7 (343) 221-41-10) Reviewer V. A. Timkin - candidate of technical sciences, associate professor, Ural state agrarian University
(620075 Sverdlovsk region, Yekaterinburg, Karl Liebknecht st., 42 tel. +7 912 240 70 50;, E-mail: ural.membrana@yandex.ru)
Keywords: dough, flour-water, high molecular weight structure, chain, block, physicomechanical properties, plasticity, elasticity, volume, free, excluded, phase, solid, medium, liquid, force, deformation, mesh, filler.
Summary
The flour-water system determines the structure of the baking dough. The flour composition contains high molecular weight substances of vegetable protein and starch. Protein, with its long chain structure, defines a framework that holds short chains of starch grains. The totality of the materials of the
material world forms the composition of the medium in a technological state. The physical model of flour and water dough is "capillary porous colloid". The technologist and mechanic who processes raw materials into semi-finished and finished products should be specialists with a broad engineering outlook. They are required to understand the rheological behavior of a finely dispersed (molecular) particle of a substance in a loose, liquid-viscous, plastic-viscous medium under the action of applied forces. The dispersed particle, in this case, can be in a low molecular or high molecular state, which determines the effective structure of the system. The synthesized system of high molecular weight coagulating substances exhibits such physical properties as high elasticity, viscoelasticity characteristic of high molecular weight materials, but rarely found in other systems. At the beginning of the process, all particles are primary. The equation proposed by Smoluchowski (1916) shows that the coagulation process proceeds as a bimolecular reaction. Calculating the speed of collisions (coagulation) comes down to counting the number of collisions. However, many difficulties arise here, because it is necessary to take into account collisions not only of primary particles, but also of more complex (twins, tees, etc.) formed during coagulation. The stability of the system is characterized by sedimentation, the property of "zero" influence of gravitational force, the invariance in time of its main parameters: dispersion and the equilibrium distribution of the dispersed phase in the medium. An experiment was conducted to study the effect of the consistency and viscosity of the system on the elastic properties of the test. The effect of the addition of dry dispersed flour material (various ratios) in the system of stable colloidal states with a ratio of 60% flour + 40% water components is considered. The experiment was carried out using compression deformation by a compression unit. The experimental results that determine the structure of the test with a filler from flour grains are obtained. Changing the structural structure of the dough at the limit of stability by adding dry dispersed particles of flour, when all the water has already been consumed, leads to stiffness. The added particles do not form a chain structure, but become particles of the filler of the grid-chain state of the system. The dough loses its elasticity and plasticity.
Условно выбранное вещество и окружающие его вещества (внешняя среда) с которыми данное вещество может обмениваться массой или энергией, образуют систему. Модель системы -это любая совокупность абстрактных объектов, свойства которых и отношения свойств объектов, между собою удовлетворяют данным аксиомам, служащим тем самым совместным (неявным) определением такой совокупности. Модель подразумевает абстрагирование (отвлечение) и некоторую неадекватность реальных свойств объекта анализа. Вещества системы могут образовывать растворы и химические соединения. Под веществом подразумевается какая-либо разновидность материи, имеющей постоянный химический состав при данных внешних условиях. При этом соединения, образованы из элементов периодической системы Д.И. Менделеева. Совокупность веществ материального мира образует состав среды, которая находится в технологическом состоянии. Физическая модель теста из муки и воды - это «коллоид капиллярно пористый». Создавая тесто, процессами пищевого производства, применяя новые прогрессивные
технологии получения нового материала из сырья с/х производства, технолог и механик, обязаны разбираться в реологическом поведении мелкодисперсной (молекулярной) частицы вещества в сыпучей, жидко-вязкой, пластично-вязкой среде под действием приложенных сил. Дисперсная частица, при этом, может быть в низкомолекулярном или высокомолекулярном состоянии, определяющем эффективные структуры системы. Их поведение можно описать с помощью определяющих уравнений, которые помимо параметров механики сплошных сред (таких как напряжение или деформация) содержат "материальные параметры", характеризующие сам материал. Дисперсная реологическая система вода - мука как коллоидная реологическая жидкость, относится к третьему типу реологических систем в классификации физико-химической механики. Третий тип систем — это трехфазные системы, содержащие твердую, жидкую и газовую фазы. Дисперсные системы третьего типа обычно образуются в результате введения избытка твердой фазы в жидкую дисперсную среду. В таких системах концентрация твердой фазы в жидкой дисперсионной среде столь велика, что в системе неизбежно сохраняется значительная часть газовой фазы. Трехфазные системы образуются в результате введения газовой фазы в процессе приготовления, под давлением, либо за счет вовлечения воздуха при механическом взбивании, например, бисквитного теста и теста для сдобных сортов печенья. Трехфазные кондитерские системы получаются также в результате их насыщения и разрыхления углекислотой в процессе брожения, либо в результате разложения вводимых химических разрыхлителей с выделением ими углекислого газа при выстойке или выпечке теста в процессе изготовления сахарного и затяжного печенья, пряников и ряда других изделий. Определяющим свойством трехфазной системы в зависимости от консистенции являются вязкость ц, период релаксации т, предельное напряжение сдвига 9, скорость деформации dy/dt.
Моделирование дисперсной реологической жидкости мука-вода. Синтезированная система высокомолекулярных коагулирующих веществ, проявляет такие физические свойства как высокоэластичность, вязкоупругость характерные для высокомолекулярных материалов, но редко встречающиеся в других системах.
Система третьего рода: твердое-жидкость-газ
Система второго рода: твердое-жидкость в состоянии предела устойчивости 63% тв+37% ж
Рисунок 1 - Схема синтеза моделирования системы вода-мука-газ на начальной технологической стадии дисперсной реологической жидкости
Один из основных типов структур - коагуляционные структуры. Этот тип структур -наиболее распространенный среди структурированных дисперсных систем. Коагуляционные структуры преобладают особенно на начальных стадиях формирования структуры. Наиболее типичные коагуляционные структуры образованы частицами твердой фазы в жидкой дисперсной среде и характеризуются сравнительно слабыми по силе взаимодействия контактами между частицами. Дисперсные твердые частицы - «дисперсная фаза» и жидкость - «дисперсионная среда» создают суспензии. В зависимости от количества твердых частиц создаются системы различной консистенции. При активном перемешивании компонентов системы создаются условия активных столкновений между частицами, скорость коагуляции возрастает. Нарушение агрегативной устойчивости коллоидной системы в сторону укрупнения частиц за счет их слипания под влиянием молекулярных сил притяжения называется процессом коагуляции, определяющей полимеризацию. Создаваемые системы дисперсной реологической жидкости (твёрдое вещество и жидкость) различаются долевым количеством участвующих компонентов. Принимается во внимание то, что высокомолекулярные вещества коагулируют и образуют полимерные растворы. При этом молекулярные составляющие раствора (звено мономер) объединяются в цепи или агрегаты. Процесс создания полимерных цепочек и клубков связан с явлением соударения мономеров. Коагуляция завершается потреблением воды при набухании муки и распределением воды по исключенным объемам системы. Исключенный объем, - это пространство, в пределах которого данная полимерная макромолекула допускает присутствие только молекул воды и воздуха.
■пи ЕзПЯВии пдаацп
85%
Рисунок 2 - Моделирование высокомолекулярных цепей в системе вода+мука второго рода жидкость + твердое при увеличении количества ( 0) дисперсных частиц муки (черные) в объеме воды (белые). Изделия: 30% - «блины»; 50% - «оладьи»; 60% - «булочки»; 85% - «жесткое тело».
В начале процесса все частицы являются первичными. Уравнение, предложенное Смолуховским (1916 г.), показывает, что процесс коагуляции протекает как бимолекулярная реакция. Вычисления скорости соударений (коагуляции) сводится к подсчету числа столкновений. Однако и здесь возникает немало трудностей, т.к. приходится учитывать столкновения не только первичных частиц, но и более сложных (двойников, тройников и т.д.) образующихся в процессе коагуляции. В уравнение коагуляции вводится понятие - период каогуляции (тк - время в течение
которого начальная концентрация первичных частиц уменьшается вдвое). После ряда преобразований, получена зависимость периода коагуляции
3ц
ТК =
8к730 (!)
Из уравнения видно, что тк, период коагуляции, не зависит от размера частиц, а является функцией вязкости ц, абсолютной температуры Т и количества частиц в единице объёма (концентрации) в начальной стадии коагуляции 3 о. Исследования зависимости концентрации на скорость коагуляции показывают, что если концентрация частиц в объёме воды мала, то скорость коагуляции равна нулю. Далее, в узком интервале концентраций наблюдается быстрый рост скорости коагуляции до некоторой величины, не изменяющейся с дальнейшим увеличением концентрации частиц. При этом возникают три различных ситуации (три зоны): зона устойчивости, зона медленной коагуляции и зона быстрой коагуляции. Поскольку с ростом концентрации частиц снижается высота энергетического барьера и, можно объяснить наблюдаемую закономерность таким образом, что критической концентрации частиц появляется некоторая вероятность прохождения частиц через барьер наиболее горячих частиц (кТ>И). Далее вероятность эта увеличивается с ростом концентрации частиц в системе и при некотором значении частиц достигает предельной величины (вероятность равна единице).
Наиболее важным растворителем веществ пищевых технологий является вода (диэлектрическая постоянная в « 80). После растворения вещества в воде мономерное звено приобретает заряд, в результате чего образуется заряженное звено и контрион. Таким образом, число контрионов должно быть равно числу заряженных звеньев. Такое событие происходит, когда диссоциация происходит в высокополярном растворителе. Образуются полиэлектролитные системы создающие полимеры при испарении растворителя или снижения внутренней энергии.
Рисунок 3 - Схема моделирования физических, химических и механических свойств при синтезе высокомолекулярных цепей системы вода-мука-газ на последующих технологических стадиях дисперсной консистентной реологической жидкости: а - образование клубка в физической модели бусинок; б - вязкость (трение) системы; в - упругость объемного клубка.
При соединении муки и воды проходит процесс набухания и дисперсные частицы зерна муки (36 цк) разделяются до коллоидных микронных размеров, что ускоряет процесс коагуляции. На последующих стадиях технологической обработки происходит синтез имеющихся компонентов системы, с образованием цепей высокомолекулярных структур соответствующих природе материала.
Физические и химические свойства молекул в водном растворе определяются их строением. Полимерный клубок в таком случае можно смоделировать в виде цепочки белка растительного и крахмала существующими, независимо друг от друга. Поэтому многие свойства могут быть предсказаны на основании структурной формулы. К таким свойствам относятся размеры, форма до некоторой степени конформация молекул (т.е. взаимное расположение отдельных атомов), при нахождении вещества в растворе и, наконец, реакционная способность. Устойчивость системы характеризуется седиментативностью, свойством «нулевого» влияние гравитационной силы, неизменностью во времени её основных параметров: дисперсности и равновесного распределения дисперсной фазы в среде. Седиментативность характеризует торможение самопроизвольного расслаивания системы, события которым можно управлять. Проведение технологического процесса, как правило, учитывает направленность действий. Наличие структуры придаёт дисперсной системе своеобразные механические свойства, например, коллоидные суспензии или полимерные растворы, обладают вязкостью, упругостью, пластичностью или сочетанием свойств. В общем случае эти материалы обладают как вязкостью, так и упругостью и поэтому называются вязкоупругими. Для изучения влияния консистентности и вязкости системы на упругие свойства теста проведем эксперимент. Рассмотрим влияние добавки сухого дисперсного материала муки (различных соотношений) в системы устойчивых коллоидных состояний, имеющих соотношение компонентов 60% муки + 40% воды. Эксперимент проведем с помощью деформации сжатия компрессионной установкой. Работа прессования определяется по уравнению (2), где нужно силовым воздействием определить деформацию dh между начальным и конечным состоянием поверхности сжатия кк
Aп = I ^ (2)
к0
где Ап - работа прессования, Дж;
S - площадь, поперечного сечения прессуемого материала, м2;
Р - давление прессования, Па;
Ы , hк - начальная и конечная толщина материала, м.
Коллоидные суспензии высокомолекулярных систем имеют весьма интересные механические свойства. В общем случае эти материалы обладают как вязкостью, так и упругостью и поэтому называются вязкоупругими. Коллоидные суспензии обнаруживают любопытные
нелинейные гистерезисные эффекты, именуемые тиксотропией, реопексией и дилатантностью. Столь необычные стороны поведения материалов при течении являются центральными проблемами их реологии. Фундаментальным для реологии является вопрос о том, как можно понять эти явления, исходя из микроскопических характеристик таких материалов от их структуры и типа взаимодействия. Общая деформация в любой момент времени действия на коллоидные массы определяется суммой обратимой (упругой) и остаточной (пластичной, пластично-вязкой) деформациями. Модель расчета механических деформаций, учитывающая упругие свойства и пластичные свойства, определяется в соответствии с уравнением
= у т.е. у = уу + упл. (3)
Обратимая (упругая) деформация уу может рассматриваться единством двойного поведения, как деформация, исчезающая практически мгновенно и деформация, исчезающая в течение некоторого времени (релаксация). Для многих процессов, протекающих относительно медленно, такое разделение не имеет смысла и для определения скорости деформации, второй процесс, используют формулу определяющего состояния для второго случая, в виде уравнения Максвелла
ау 1 ав в
- ■+■
а о а цЭфф (4)
где О - модуль сдвига
в - касательное напряжение вида оу X - время наблюдения
Цэфф - коэффициент эффективной вязкости.
* •• ав о
Если напряжение остаётся постоянным то — = 0, уравнение принимает вид
л
ау в
а Цэфф (5)
Здесь касательное напряжение 9 (оу ) создаёт смещение (соскальзывание) одного слоя относительно другого слоя, а вязкость Цэфф мешает такому соскальзыванию. Деформация формируется по уравнению (4). Следовательно, приращение общей деформации происходит за счет увеличения пластической деформации. Проинтегрируем полученное выражение, рассматривая его при этом как полное уравнение Максвелла, учитывая "время наблюдения" (время протекания процесса) как деформационный период процесса. После начала действия напряжений общая деформация, за любой отрезок времени, возрастет на величину у. Следовательно, деформация создаётся в форме упругого и пластичного накопления сдвиговых процессов и учитывает механические характеристики реального тела при взаимодействии его слоёв
в в
у=в+в'0 (6)
Первый член правой части уравнения является наиболее общим уравнением Гука (Гуково тело). Второй член правой части уравнения определяет величину пластической деформации (Сен -Венаново тело). Проведением эксперимента можно создавать различные условия структурного строения теста. Создания напряженного состояния и определение деформационных параметров теста дисперсной реологической системы вода-мука при изменении количества сухой муки коллоидного состояния теста можно изучить физико-механические свойства. Добавляемая сухая мука набухает и при этом вытягивает на себя воду, меняя эффективную вязкость коллоида, делает тесто жестким. Особенностью реологической системы вода-мука является значительные деформации образца теста под действием приложенного напряжения. Упругие свойства проявляются эластичностью в форме многократного изменения длины образца вдоль осей (Х-У) без разрушения сплошности. Такой мерой измерений служит мера деформации по Генки - 8Н , определяемая следующим образом:
8Н = 1п [1о +(ДЪ + ЛЬ.) / 1о] (9)
Возникают определённые трудности проведения эксперимента деформации растяжения-сжатия. Компрессионное воздействие моделирует процесс деформации сжатия-растяжения. При эксперименте можно наблюдать и определять изменения размеров образца вдоль всех трёх осей. Напряжённое состояние позволяет экспериментально определять равновесные параметры состояния системы вода-мука и производить расчёты по определению структурно-механических свойств в зависимости от долевого участия компонентов.
Рисунок 4 - Схема компрессионного устройства деформации сжатия и вид деформации в плане ступенчатого изменения размеров образца теста в направлении осей Х-У при последовательном силовом воздействии
Устройство для определения параметров напряженного состояния и деформации сжатия представлено рисунком 8. Устройство имеет жесткую плиту 1 с жестко закреплёнными стойками 3 в виде четырёх стержней-направляющих, ввёрнутых в плиту основания. В полном сборе
указанные элементы определяют конструкцию корпуса. На плиту основания укладывается полимерное стекло в качестве плоскости, на которую помещается исследуемый образец 4. Нажимная поверхность 2 из прозрачного стекла удерживается снизу образцом 4, а стержни -направляющие и отверстия в стекле ориентируют стекло 2 в горизонтальной плоскости. На стекло 2 укладывают груз внешнего воздействия различных силовых значений, что создаст компрессионное напряжение ог в образце 4. Под действием компрессионного напряжения образец деформируется и нажимная поверхность (прозрачное стекло) 2 начнёт перемещаться вниз по оси г. Для фиксации положения стекла 2 устройство имеет измерительные линейки 5. Вдоль линейки 5 скользит остриё стрелки, жёстко закреплённой на стекле 2 нажимной поверхности. Под действием создаваемого напряжения вдоль оси г произойдёт деформация, которую можно зафиксировать изменением размера образца в направлении оси X и У. Измеряя размер образца линейкой, как расстояние между краями отпечатка образца на поверхности прижимного стекла 2 при разных напряженных состояниях, можно определить разницу длин образца вдоль оси X и У. При этом необходимо каждый последующий шаг измерения производить при шаговом увеличении нагрузки. Полученные экспериментальные данные используются для составления определяющих уравнений. Строятся экспериментальные зависимости в координатах деформация-напряжение, а параметры состояния получают расчётом.
Рисунок 5 - Моделирование механического разрушение цепи, от внешнего воздействия силы, на отдельные отрезки вытягивающихся цепей.
Коагуляционная структура при течении способна разрушаться при силовом механическом воздействии до отдельных частиц, например, направленном параллельном вытягивании цепей векторно совпадающих с направлением действия силы. Основными факторами, определяющими структуру и реологические свойства дисперсной системы, является концентрация частиц в объемных долях и величина потенциального барьера (разделяющий слой) между частицами. Существенным является объемная доля воды и ее распределение по объемам: свободный, исключенный и молекулярный. При малых напряжениях вязкая реологическая структура имеет постоянное значение вязкости. Дисперсная система не разрушается. Определим влияние объемной концентрации муки на реологические свойства. Образец готовится из теста, полученного по известным технологиям перемешивания исходных компонентов воды и муки. Состав
контрольного образца имеет 40% воды и 60% муки. Размер теста для образца определяется взвешиванием. Вес теста в образце составляет 100 граммовую заготовку. Последовательно готовятся образцы с количественным изменением твёрдой фазы (муки) на 5%. Набор образцов с добавкой 5%, 10%, 15% твёрдой фазы (муки) определяют различие дисперсионной системы вода-мука. При этом соблюдаются правила приготовления и хранения образцов, определяющие технологию теста. Образец формуют в шарик диаметром 45...50 мм, который получается из 100 граммовой заготовки теста. Размеры, после каждого компрессионного нагружения, определяют механические события деформации. Нагрузка и деформация определяют напряжённое равновесное состояние системы, а расчетные модели определяют параметры, характеризующие механические перемещения вещества в системе вода-мука. По размеру отпечатка определим площадь пятна контакта. Результаты расчета приведены в таблицах (таблицы №1,2,3,4,5,6), по результатам измерений и расчётов компрессионное поведение материала (тесто+% прибавка к образцам сухой муки), представлена диаграммами на рис. 5.
Таблица 1 - Размер образца по высоте (ЛИ г) под действием ступенчатого изменения нагрузки (начальный размер образца 50 мм)
№ образца Нагрузка 1 Н Нагрузка 3,3 Н Нагрузка 6,6 Н Нагрузка 26 Н Нагрузка 60 Н
Контрольный 45.0 мм 39.85 мм 25.5 мм 14.45 мм 10.9 мм
1 образец +5% муки 45.5 мм 39.5 мм 34.7 мм 17.3 мм 12.5 мм
2 образец +10% муки 46.0 мм 42.5 мм 41.3 мм 19.5 мм 14.75 мм
3 образец + 15% муки 46.5 мм 43.5 мм 37.8 мм 24.7 мм 18.15 мм
Таблица 2 - Диаметр осевого размера образца (Б х,у по оси Х,У) в мм (10-3м) под действием ступенчатого изменения нагрузки
№ образца нагрузка 1 Н нагрузка 3,3 Н нагрузка 6.6 Н нагрузка 26 Н нагрузка 60 Н
Контрольный 35 мм 56 мм 70 мм 93 мм 107 мм
1 образец + 5% муки 33 мм 56мм 66 мм 85 мм 100 мм
2 образец +10% муки 29 мм 45 мм 55мм 80 мм 92 мм
3 образец +15% муки 23 мм 37 мм 45 мм 67 мм 83 мм
Таблица 3 - Площадь отпечатка в плоскости оси Х,У в мм2, (10-6 м2) под действием ступенчатого изменения нагрузки
№ образца нагрузка 1 Н нагрузка 3,3 Н нагрузка 6.6 Н нагрузка 26 Н нагрузка 60 Н
Контрольный 962 2463 3848 6792 8992
1 образец +5% муки 855 2463 3421 5674 7853
2 образец +10% мукии 660 1590 2375 5026 6647
3 образец +15% муки 415 1075 1590 3525 5410
Таблица 4 - Изменение осевого размера диаметра Аху-образца мм. под действием ступенчатого изменения нагрузки по таблице...
№ образца нагрузка 1 Н нагрузка 3,3 Н нагрузка 6.6 Н нагрузка 26 Н нагрузка 60 Н
Контрольный 0 21 14 (35) 23 (58) 14 (72)
1 образец +5% муки 0 23 10 (33) 19 (52) 15 (67)
2 образец +10% муки 0 16 10 (26) 25 (51) 12 (63)
3 образец +15% муки 0 14 8 (22) 22 (44) 16 (60)
Таблица 5 - Изменение относительного удлинения Хг при ступенчатом изменении нагрузки
№ образца нагрузка 1 Н нагрузка 3,3 Н нагрузка 6.6 Н нагрузка 26 Н нагрузка 60 Н
Контрольный 0.70 1.12 1.40 1.86 2.14
1 образец +5% муки 0.66 1.12 1.20 1.70 2.00
2 образец +10% муки 0.58 0.90 1.10 1.60 1.84
3 образец +15% муки 0.46 0.74 0.80 1.34 1.66
Таблица 6 - Напряжённое состояние (Па) от внешней нагрузки (давление на плоскость ХУ, Н) и площади отпечатка образца (м2) из таблицы....
№ образца Нагрузка 1 Н Нагрузка 3,3 Н Нагрузка 6.6 Н Нагрузка 26 Н Нагрузка 60 Н
Контрольный 1039.5 1339.8 1715.2 3828.0 6672.6
1 образец +5% муки 1169.6 1339.8 1929.3 4582.3 7640.4
2 образец +10% муки 1515.2 2075.4 2778.9 5173.1 9026.6
3 образец +15% муки 2409.6 3069.8 4150.9 7375.8 11090.6
По результатам расчета строятся диаграммы, рис 5.
Компресионые кривые от консистенгности (система вода - мука)
12000
Удпенение
Рисунок 5 - Диаграммы компрессионных кривых теста системы вода+мука при дополнительной % прибавке к образцам теста сухой муки
Изменение структурного строения теста на пределе устойчивости путем добавления сухих дисперсных частиц муки, когда вся вода уже израсходована, приводит к жесткости. Добавленные частицы не формируют цепную структуру, а становятся частицами наполнителя сеточно-цепочного состояния системы. Тесто теряет эластичность и пластичность.
Библиографический список
1. Урьев Н.Б., Талейсник М.А. Физико-химическая механика и интенсификация образования пищевых масс. / М. Пищевая промышленность, 1976 г. 240 с.
2. Ребиндер П.А. Поверхностные явления в дисперсных системах. Коллоидная химия / М. Наука 1978 г. с. 386.
3. Малкин А.Я., Исаев А.Н. Реология: концепции, методы, приложения/ Пер. с англ. - СПб.; Профессия, 2007. - 560 стр, ил.
4. Щукин Е.Д., Савенко В.И., Малкин А.И. Лекции по физико-химической механике (эффект Ребиндера); /М. Нобель Пресс 2015 г. 250 с.
5. Хохлов А.Р., Кучанов С.И. Лекции по физической химии полимеров - М., Мир 2000 г. 190
с.
6. Е.Д. Казаков, Г.П. Карпиленко. Биохимия зерна и хлебопродуктов (3-у переработанное и дополненное издание) - СПб: ГИОРД. 2005 - 512 с.
7. М. Дой, С. Эдварс, Динамическая теория полимеров. Пер. с англ. - М.: Мир, 1998. - 440 с.
ил.
8. Кольман Я., Рём К.-Г., Наглядная биохимия: Пер. с нем. - М.: Мир. 2000. - 469 с., ил.
9. Г.М. Медведев, Технология макаронного производства, - М.: Колос, 2000. -272 с.: ил.
Bibliographic list
1. Uryev NB, Talysnik M.A. Physico-chemical mechanics and intensification of the formation of food masses / M. Food industry, 1976, 240 p.
2. Rebinder P.A. Surface phenomena in dispersed systems. Colloid chemistry / M. Science 1978 p.
386.
3. Malkin A.Ya., Isaev A.N. Rheology: concepts, methods, applications / Transl. from English - SPb .; Profession, 2007 .-- 560 pp., Ill.
4. Schukin E.D., Savenko V.I., Malkin A.I. Lectures on physical and chemical mechanics (Rebinder effect); / M. Nobel Press 2015. 250 p.
5. Khokhlov A.R., Kuchanov S.I. Lectures on the physical chemistry of polymers - M., World 2000, 190 p.
6. E.D. Kazakov, G.P. Karpilenko. Biochemistry of grain and bakery products (3rd revised and supplemented edition) - St. Petersburg: GIORD. 2005 - 512 s.
7. M. Doy, S. Edwards, Dynamic Theory of Polymers. Per. from English - M .: Mir, 1998 .-- 440 p.
silt
8. Colman, Y., Ryom K.-G., Visual Biochemistry: Per. with him. - M .: World. 2000 .-- 469 p., Ill.
9. G.M. Medvedev, Technology of pasta production, - M .: Kolos, 2000. -272 pp., Ill.
