CC BY
40
I
№ 4,2001
зависи-
/ 1 **т\
U/)
ВТ иметь
, (18)
13НЫ для
ия п, D, ртальных ,ные зна-творимо-эеделены т/т) в
йодов хш на осно-■ике кри-: водных эчалась в сданного в термо-н переме-ш враще-нтервалы рмостати-мутность 1 момент ;нные та-в табл. 1.
Таблица 1
ты, мин
160
80
60
40
10
образовав-юметриче->аздо рань-Нефело-1ть появле-0“9 м [4], обнаруже-х расчетах этим мето-
Методика расчета заключалась в следующем. По экспериментальным значениям тш (табл. 1) в соответствии с уравнением (15) были найдены InD и п при Г = const. Затем было рассчитано \ffiu ”^h)j при различныхТ и б соответствии с уравнением (16) были определены В и ДЕ.
Полученные результаты представлены в табл. 2.
Таблица 2
Среднее относительное отклонение вычисленных данных от опытных составило ±6,85%.
Уравнение (11) может быть использовано также для расчета м^:
, 1 / \п I АЕ\
т„ - та + — \т - т ) ехр —~)г,.
В
RT
( 19)
Наименование параметров Т = 313 К Т = 333 К
п .1,8 2,60
D 224,4 ( 77,5
Шр, моль/1000 г Н20 7,594 8,819
тв , моль/1000 г Н20 6,930 8,512
(т^-тн), моль/1000 г Н20 0,664 0,307
...:1п аУ(тИ-тв)} 5.809 ■ 5,5-31
в. 4,22
ДЕ, Дж/моль 11543
Используя эти данные, по уравнению (11) рассчитали индукционные: периоды при кристаллизации сахарозы (табл. 3).
Таблица 3
Т = 313 К Т = 333 К
т/тн тш, мин т/тн хш, мин
1,22 111,3 1,09 178,5
1,27 79,1 1,12 82,6
1,34 51,4 1,13 63,4
1,39 40,0 1,15 44,4
1,59 19,0 1,25 11,3
1,69 14,3
С этой целью были вычислены значения т для различных т, а затем взята их средняя величина, составившая 7,512 и 8,794 моль/1000 г Н20 при температурах 313 и 333 К соответственно.
Сопоставление расчетных значений т с экспериментальными (табл. 2) свидетельствует, что уравнение (19) удовлетворительно описывает результаты эксперимента. Среднее относительное отклонение вычисленных данных от опытных составило ±0,79%.
ВЫВОДЫ
1. Уравнение (11) может быть использовано для расчета продолжительности индукционных периодов.
2. Уравнение (19) применимо для расчета предельной концентрации пересыщения т на первой границе метастабильности.
ЛИТЕРАТУРА
1. Хамский Е.В. Кристаллизация из растворов. — Л.: Наука. 1967.— 150 с.
2. Хамский Е.В. Кристаллизация в химической промышленности. — М.: Химия, 1979. — 342 с.
3. Силин П.М. Технология сахара. —М.: Пищевая пром-сть, 1967. — 624 с.
4. Слоним И.Я. Определение размера частиц по светорассеянию // Оптика и спектроскопия. — 1960. — VIII. — Вып. 1. — С. 98-108.
Кафедра физической химии
Кафедра технологического оборудования
Поступила 1,1.09.2000 г.
664.683
МОДЕЛИРОВАНИЕ СТРУКТУРНО-МЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ
БЕЛКОВОГО КРЕМА
Т.В. САНИНА, А.В. ЗУБЧЕНКО, С.й. ЛУКИНА,
Ю.Н. ЛЕВИН
Воронежская государственная технологическая академия Воронежский государственный педагогический университет
Целесообразность использования комплексных порошкообразных полуфабрикатов в производстве мучных кондитерских изделий повышенной пищевой ценности доказана в работах [1, 2]. Вязкость белкового крема, будучи наиболее информационноемкой и структурно-чувствительной величиной, зависит от многочисленных факторов: качества исходного сырья, температуры, продолжительности и скорости механического воздействия и др. Оценка структурно-механических свойств белкового крема связана с необходимостью технологи-
ческого контроля производства, поскольку существенные отклонения от принятых норм скажутся в конечном счете на качестве отделочного полуфабриката, способности его сохранять рисунок.
Полученное регрессионное у'равнение [3] зависимости вязкости белкового крема от параметров процесса: дозировки порошкообразного полуфабриката, температуры и продолжительности сбивания — характерно для выбранных пределов варьирования факторов. Представляет существенный интерес исследование аналитической модели, описывающей структурно-механические свойства крема в широком диапазоне изменения указанных параметров.
Цель настоящего исследования — разработка математической модели зависимости вязкости бел-
кового крема от массы вводимого порошкообразного полуфабриката и температуры сбивания, которые в значительной степени изменяют структурно-механические свойства отделочного полуфабриката. Воспользовались подходом, примененным ранее [4, 5] при моделировании структурно-механических свойств пшеничного теста.
Для описания вязкого течения крема применяли степенное уравнение Оствальда-де-Виля, используемое для определения эффективной вязкости псевдопластических материалов:
о
(1)
где о — касательное напряжение, Па;
У
градиент скорости деформации, с
п —
?/ = а/у.
Тогда из уравнения (1) получаем
гг— 1
= а У = о У У
О Уо о Уо Уо
и далее
Обозначим
с учетом этого
Го
Я— 1
о/уо
п- 1
Градиент скооости. с1
Рис. 1
индекс течения;
константы, соответствующие конкретным условиям проведения эксперимента и целям его интерпрета-: • ции [6].
Известно, что вязкость определяется по уравнению
(2)
(3)
(4)
(5)
(6).
пряжением и скоростью сдвига только при очень больших или очень малых значениях скорости [6].
Так как вязкое течение описывается уравнением (1), то определяющими координатами будут 1п о от 1п у. Если в этих координатах экспериментальные результаты действительно образуют серию прямых .линий, то применение уравнения (1) для описания вязкого течения крема в принципе корректно.
Прологарифмировав и построив зависимость 1п а и 1п у, получили серию прямых (рис. 2), тангенс угла наклона которых (рис. 3) равен параметру п в уравнении (6). Построили зависимость 1п о при у0 = 1 или 1п у = 0 от дозировки ЯППП ((рис. 4).
Сопоставление экспериментальных результатов (рис. 3 и 4) с уравнением (1) дает возможность определить зависимость п (О) и о(0). Для этого прологарифмировали уравнение (1)
1п о = 1п а0 + п (1п у - 1п у0) (7)
Если принять у0 = 1 1п уо = 0, то уравнение (7) превращается в уравнение прямой в координатах 1п о—1п у:
Выбор конкретного значения о0 и уо можно осуществить следующим образом. Принимаем у0= 1, тогда ао и п находим из экспериментальных данных.
Изучали изменение реологических свойств белкового крема с добавлением 5-25% яблочно-паточного порошкообразного полуфабриката ЯППП. Исследования проводили на приборе Реотест-2 при следующих параметрах: у - 0,33—3,0 с”1, температура сбивания 20-45°С, продолжительность сбивания 13 мин.
Первоначально изучали вязкость крема в зависимости от дозировки ЯППП при температуре 20°С.
По полученным экспериментальным данным построили зависимость изменения касательного напряжения сдвига о от градиента скорости у при разных дозировках О порошка, %: 1 — 0 (контроль), 2 — 5, 3 — 10, 4 — 15, 5 — 20, 6 — 25 (рис. 1). Данные показывают, что исследуемые образцы не подчиняются закону Ньютона, такие материалы называют неньютоновскими. Большинство из них не имеют предела текучести, а кривые течения имеют линейную зависимость между на-
1п о = 1п ао + п 1п у0:
(8)
Уравнение (8) — аналитическая запись семейства прямых, изображенных на рис. 2. ,
Каждая прямая отличается углом наклона к горизонтальной оси и длиной отрезка между началом координат и точкой пересечения прямой с осью ординат. Эти точки пересечения и дают значения 1п оо в зависимости от дозировки О (рис. 3). Определение тангенсов наклона прямых к го-
ризо: са те
ІІ] ■:
Ана
вид
Чис.
графи
Ураї
Для
констаї
і очень
'СТИ [6].
нением г 1п о от 'альные прямых [исания гно.
;имость тс. 2), :н пара-снмость ЯППП
льтатов
)ЖНОСТЬ
ш этого (7)
?ние (7) динатах
(8) > семей-
<лона к ду нача-рямой с и дают [ О (рис. ых к го-
ризонтальной оси дает численное значение индекса течения п (рис. 3).
К
\.
\
ЯПЛй. %
Рис. 3
5,4 1.П о 5.2
/
/
/
/
1& ІГ» ; З ЙЯПіІ, *
Рис. 4
Г радиент скорости. в'1 Рис. 5
Аналитическая запись этой зависимости имеет вид
п = п0 - /с,£).
(9)
Численные значения п0 и кх определяются из графика (рис. 3):
п0 = 0,35; к, = - 0,008. Уравнение (9) принимает вид
п = 0,35 -0,008 О.
(10)
(11)
Для перевода к, в безразмерную величину ввели константу
1/к, = 125. (12)
С учетом (12) уравнение (9) принкшает вид
п = (43,75— О)/125.
(13)
Аналогично график (рис. 4) дает возможность записать уравнение для 1п ао
4:
1п ап - Ь + к20. (14)
Численные значения Ь и &2 определили из рис.
6 = 4,48; к, = 0,035. (15)
Уравнение (14) с учетом (15) принимает вид
! 1п о = 4,48 + 0,0350. (16)
-Для перевода к2 в безразмерную величину ввели константу 1 /к2 = 28,57, тогда уравнение (16) преобразуется
Рис. 6
Рис. 8
ИЗВІ
1п а0 = (128 + £>)/28,57. (17)
С учетом (13) и (17) уравнение (8) принимает вид
128 + Б 43,75 1п О = —Н
£>
28,57
125
1п
где у = 1.
(18)
Потенцируя уравнение (18), получаем
43.75-Р
о = ехр
128 + £>
125
(19)
П = і]а{и / ЯТ).
(20)
Аоп
Г) =
где А -
а , у
О5 ' О
Го
ехр
_1/
/?г
(21)
Если принять, обретает вид
Аа„
\Уо\
ехр
'м.'
ЯТ
/
= В ехр
л
ЯТ
или
1п г] = т В + уи/ Н.1).
(22)
Обозначим V / Я = к3> 1п В = 6, тогда уравнение (23) примет вид
1п г] = 6 + /с3(// 7").
(24)
Для нахождения энергии активации V построили зависимость 1п щ от 1 / Г, оставив все остальные множители уравнения (24) постоянными (рис. 6). Из тангенса угла наклона прямой находим энергию активации и = 13602 Дж/(моль-К). Из уравнения (21) видно, что для изучения температурной зависимости индекса течения п надо построить кривые зависимости 1п о - (Ц/ЯТ) от 1п у (рис. 7).
Получили серию прямых, тангенс угла наклона которых , зависящий от температуры, дает численные значения индекса п (рис. 8, кривая /).
Аналитическая запись этой зависимости имеет вид
п - па + = 0,073 + 0,0И. (25)
Для перевода в безразмерную величину ввели константу 1/к4 = 100, тогда уравнение (25) принимает вид
п = (7,3 + 0/100.
(26)
28,57
Изучали реологические' свойства белкового крема в зависимости от градиента скорости 0,33-3 с 1 и температуры Т 20-45°С при постоянной дозировке ЯППП 25%.
По полученным данным построили кривые течения (рис. 5: / — 20, 2 — 25, 3 — 30, 4 — 35, 5 — 40, б — 45°С), из которых видно, что с увеличением температуры сбивания и градиента скорости вязкость крема уменьшается.
Известно [7], что вязкость жидкости зависит от температуры по уравнению
Аналогично график (рис. 8) дает возможность записать уравнение для 1п о0
1п а0 = с - к51 = 5,61 - 0,02?. (27)
Для перевода к5 в безразмерную величину ввели константу 1 /кь = 50, тогда уравнение (25) преобразуется
1п а0 = (280,5 - 0/50. (28)
С учетом (26) и (28) уравнение (8) принимает вид
Предполагая, что вязкость крема подчиняется уравнениям (6) и (20), применив теорию вероятностей и понятие условной вероятности, получили формулу, объединяющую эти уравнения [8]:
280,5 — Ї 7,3 + I 1п о — ------—------+ ———1п
50 100
гдеу0=1.
Потенцируя уравнение (18), получаем
7,з+г
У0
а = ехр
50
(29)
(30)
некоторая постоянная величина, определяемая из эксперимента; постоянные параметры, определяемые по точке пересечения прямых, построенных в спрямляющих координатах 1п а—1п у на основе экспериментальной зависимости о от у. У_
= 1, то уравнение (21) при-
Для получения уравнения, учитывающего влияние дозировки ЯППП и температуры сбивания на вязкость отделочного полуфабриката, объединим уравнения (19) и (30).
Для этого выражение (25) представим в виде
п = 0,01 /■ + 0,073 = 0,01 {г - го) + 0,35, (31)
где
0,073 = (0,35 - 0,01/0); (32)
/0 — постоянная температура, равная • 27,7°С, найденная из уравнения (32).
Тогда уравнение (31) с учетом (32) примет вид
п = 0,01 (ґ - 27,7) + 0,35.
(33)
Объединив выражения (16) и (33), получим п = 0,35 - 0,0080 + 0,01(? - 27,7). (34)
Представим уравнение (27) в виде
1п оп = 5,61 - 0,02? = 4,48 - 0,02(? - О, (35)
где
(36)
5,61 = (4,48 + 0,02 ?0); из уравнения (36) I = 56,5°С,
Тогда уравнение (35) с учетом (37) имеет вид
1п <7 = 4,48 - 0,02(* - 56,5). (37)
0'
1п
П|
С
нени
ст=8£
С
(40)
Таї ' щее образ кремг о ело: фекті
И.И.
Кубане
Наї
назна>
перви'
вторю
рабой
Фаб чайны ботки на чае рерабс сортов ричноі ные ча частин ве.
Коф продук телей I и другі
В заі логии щие гр; и моло фейньк рошкоо на, коф
клона
яслен-
имеет
(25)
ввели ') при-
(26) кность
(27)
' ввели преоб-
(28) зимает
(29)
(30)
го вли-ния на :диним
виде
(31)
(32)
равная
внения
№Т вид
(33)
чим
(34)
), (35)
(36)
:т вид
(37)
Объединив выражения (16) и (37), получим 1п £70 = 4,48 + 0,0350 - 0,02(> - 56,5). (38)
Представим уравнение (38) в виде
= “«4,48) ехр . (39)
С учетом выражений (34) и (39) получим уравнение для касательного напряжения сдвига
о ^1-27,7
56,5 ^
а=88,23ехр
О
28,57 50
03ІПЇЇ5+“ТиГ
. (40)
С учетом формул (3), (5) и (22) из уравнения (40) выводим формулу для вязкости
88,23
V = “ПГГ ехР
х
О
28,57
\У0
ґ-56,5
50
И
пт,
ехр X
о
125
^-27,7
Н-ЖГ
(41)
Таким образом, получено уравнение, учитывающее влияние температуры и дозировки порошкообразного полуфабриката на вязкость белкового крема. Вышеприведенная модель свидетельствует о сложной взаимосвязи влияния факторов на эффективную вязкость белкового крема и позволяет
прогнозировать свойства крема различных рецептур и условий приготовления.
ЛИТЕРАТУРА
1. Санина Т.В., Зубченко А.В., Лукина С.И. Физико-химические изменения в белковом креме с внесением порошкообразного полуфабриката / / Хранение и переработка сельхозсырья. — 2000. — № 4. — С. 41-42.
2. Санина Т.В., Целковнев В.И., Кузьмина (Лукина) С.И. Влияние порошкообразного полуфабриката на структурно-механические свойства белкового крема // Изв. вузов. Пищевая технология. — 1999. — № 2. — С.39-40.
3. Зубченко А.В., Санина Т.В., Лукина С.И, Разработка технологических рекомендаций по приготовлению нового белкового крема / / Материалы Всерос. науч.-практ. конф. ’’Интеграция науки, производства и образования; состояние и перспективы”, Юрга, 1999. Ч. 1. — С. 170-171.
4. Санина Т.В., Пономарева Е.И. Вопросы регулирования структурно-механических свойств теста. — Воронеж: Изд-во ВГТА, 1998. — 72 с.
5. Санина Т.В., Пономарева Е.И., Левин Ю.Н. Влияние некоторых факторов на реологические свойства теста / / Изв. вузов. Пищевая технология. — 1998, — № 1. — С. 71-74,
6. Мачихин Ю.А., Мачихин С.А. Инженерная реология пищевых материалов. — М.: Легкая и пищевая пром-сть, 1981. — 216 с.
7. Френкель Я.И. Введение в теорию металлов. — М.: Изд-во техн. теорет.. мет., 1950. — 383 с.
8. Матвеев А.Н. Молекулярная физика. — М.: Высш. школа, 1981. — 396 с.
Кафедра технологии хлебопекарного, кондитерского
и макаронного производств
Кафедра прикладной физики
Поступила 03.08.2000 г.
663.955.2+663.935.2
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПОКАЗАТЕЛЕЙ КАЧЕСТВА ЧАЯ И КОФЕ
И.И. ТАТАРЧЕНКО .....
Кубанский государственный технологический университет
Натуральная чайная продукция по целевому назначению; делится на две основные группы >— первичной (фабричные, или нефасованные чаи) и вторичной (торговые, или фасованные чаи) переработки [1].
Фабричные сорта чая получают на первичных чайных фабриках путем технологической переработки зеленого чайного листа, а торговые сорта — на чаеразвесочных фабриках путем вторичной пе-рбрзботки — купзжэ — однотипных фнбричны>' сортов чая с последующей фасовкой. К чаям вторичной переработки относятся также прессованные чаи, жидкие и сухие чайные концентраты и частично тонизирующие напитки на чайной основе.
Кофепродукты представляют собой вкусовые продукты, вырабатываемые из кофе и его заменителей (цико>рий, злаковые, соя, дубовые желудки и другие виды растительного сырья) [2].
В зависимости от используемого сырья и технологии кофепродукты подразделяются на следующие группы: кофе натуральный жареный в зернах и молотый, кофе натуральный растворимый, кофейные напитки нерастворимые, растворимые порошкообразные и пастообразные, кофе без кофеина, кофе и кофейные напитки с молоком.
Сертификация пищевых продуктов, в том числе кофе, чая, проводится на основании Правил проведения сертификации пищевых продуктов и продовольственного сырья (Постановление Госстандарта РФ от 28.04.99, № 21), санитарных правил и норм СанПин 2.3.2.560-96. Гигиенические требования к качеству и безопасности продовольственного сырья и пищевых продуктов, ГОСТ Р 51074-97. Продукты пищевые. Информация для потребителя.
Качество чая определяется по следующим органолептическим, физико-химическим показателям и показателям безопасности.
Органолептические показатели чая: внешний вид, вкус и аромат, настой, цвет разваренного листа.
При характеристике внешнего вида чая обращают внимание на следующие показатели. Для ’’Букета” и высшего сорта листовой и мелкий чаи должны быть ровными, однородными искрученными; для 1-го сорта допускается наличие недостаточно ровных, скрученных или пластинчатых чаинок; для 2-го и 3-то сортов чаинки могут быть неровными, плохо скрученными или пластинчатыми. Гранулированный чай должен иметь достаточно ровную, сферическую или продолговатую форму.
По вкусу и аромату сорта чая характеризуются следующим образом: ’’Букет” — полный букет, тонкий нежный аромат, приятный с терпкостью
