Реологические свойства конфетных масс с крупными добавлениями Текст научной статьи по специальности «Химические технологии»

нательную формулу для определения Ркрп правой половины ножа 2:

Ркрп = Е/2кп(261М1ксж] + к1). (24)

Тогда формула (2) с учетом (22) и (24) имеет вид:

Р

е (гбіД/И^і k\)h

но без учета С і; hc*

средняя толщина

(25)

Ь-л + ь„_

2

поперечного слоя.

С учетом (25) и (28) общая формула (1) для определения Ркр преобразуется к виду:

п Е \ $Ь\М\ЬсжЛ + к\) (Ал + Ап)

*р~ 2 У А„АИ

+

Для определения величины Р 2 составляем уравнения равновесия сил, действующих на нож 1 поперечного резания:

Ркр.2 = Рр+Рсх I Т, + т;. (26)

В этом уравнении силу сопротивления массы перерезанию вычисляем по формулам (5) и (8) с учетом коэффициента (у<1), учитывающего снижение вр вследствие предварительного деформирования (разрушения) слоя материала острыми кромками 3 и 4 ножа 2 продольного резания [1]. Тогда

Р., у62М20р = у&2М211сж2/И.СрЕ. (27)

Значения остальных составляющих сил в уравнении (27) определяются аналогично соответствующим формулам (13), (18), (21).

Окончательная формула имеет вид:

РкрЛ = Ен^/2кср (2уб2Д/2 + ксх2к2), (28)

где Ь = + / [ц (1+соз-рз) + БШ-рг], (29)

коэффициент, аналогичный к,

h„.i(2yb2M2-

2k2)'

Л-,Г

Значения параметров Е, ксж, к\ и 62 в. формуле (30) определяются экспериментально.

ВЫВОДЫ

Предложена формула для определения критического усилия применительно для принципиально новой схемы резания, учитывающая влияние конструктивно-технических и режимных параметров процесса измельчения.

ЛИТЕРАТУРА

1. А. с. 1127560 (СССР). Устройство для измельчения мясокостного сырья/А. А. Оспанов.— Опубл. в Б. И., 1983, № 45.

2. Писаренко Г. С., Агарев В. А. и др. Сопротивление материалов.— Киев, 1963.

Кафедра машин и аппаратов пищевых производств Поступила 16.12.88

663.916.15

РЕОЛОГИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА КОНФЕТНЫХ МАСС С КРУПНЫМИ ДОБАВЛЕНИЯМИ

В. А. ПАНФИЛОВ, |М. Б. ЭИНГОР|, М. Л. ПАРЦУФ, А. С. ОВЧИННИКОВА, Г. П. ГАВРИЛОВА, Н. А. АГАЛЬЦОВА Московский ордена Трудового Красного Знамени технологический институт пищевой промышленности Всесоюзный научно-исследовательский институт кондитерской промышленности Экспериментальная фабрика кондитерских изделий «Подольская»

В технологии кондитерских изделий с крупными добавлениями перспективными являются продукты экструдированных круп ПЭК в виде гранул. Однако из-за низкой плотности и прочности этих продуктов осложняются процессы смешивания и формования: трудно обеспечить равномерное распределение гранул в конфетной массе и исключить их разрушение. Высокая же гигроскопичность приводит к потере хрустящих свойств изделий, если влажность связующего состава превышает 3—4%.

Нами изучены реологические свойства масс пралине с добавлением ПЭК в виде гранул. Эти конфетные массы можно рассматривать как дисперсные системы, в которых дисперсионной средой является пралине, а дисперсной фазой — гранулы ПЭК Для описания свойств таких систем удобно использовать относительную ВЯЗКОСТЬ Г|/т)о, равную отношению вязкости дисперсной системы Г) к вязкости дисперсной среды Т)0.

Известные зависимости [1, 2] относительной

вязкости от объемной концентрации дисперсной фазы справедливы лишь при небольших концентрациях.

Для высококонцентрированных систем относительную вязкость целесообразно выразить как функцию толщины прослойки дисперсионной среды между частицами дисперсной фазы. Такой подход

(1)

позволяет одновременно учесть размер, форму и способ упаковки частиц.

В данной работе получена эмпирическая зависимость относительной вязкости конфетной массы от количества гранул ПЭК, выраженного через толщину прослойки между ними.

Толщину прослойки определяли по следующей формуле:

б = юоо(1~£~-а),

где б — половина толщины прослойки, мм;

ф — объемная концентрация гранул ПЭК в долях единицы;

(Г объем межзернового пространства в долях единицы (при гексагональной упаковке частиц а=0,26, при кубической — а=0,48);

8цд — удельная поверхность гранул ПЭК, м2/м3.

В этой формуле выражение (1—ср—а) определяет объем дисперсионной среды, идущей на образование прослойки, а произведение равно суммарной

поверхности частиц

Для определения удельной поверхности ПЭК в виде гранул провели ситовой анализ.

Для каждой фракции определили удельную поверхность по формуле:

ґ-де і' ■:

06: nj.'Ti у гс

l [A'iJL hlt: нззгіг ффїікцнн.

МОЖІКЇ Li ЇГН І

|-№ ІIT !». її'.

Щ 'І'

Ж -і m По,: bu.ThKT .

І і,.і,'.И Я м.

фоMv.ny ■;-Тіі t.

■"I'll I I'.rp Ч-Г і-. '4Г,г.ш * f1'

і i.-ift мНй I ■ 111 ■ і j

ІД-1 -ті ^Nll £ Mh.

ГІ p 4 K.pt іЮM it-iil ill НЭ iK'vij:

FKMueptaJflS мі.'

Уі і CO.'.-fl. ПрЧ Kitfj ha. ДОд H3 ІІҐЛЇ! [hi! "ВИШ ІІІІ KifC ЇТСПС.1Є il.-:ili

дзхжсішя НОМСрЁ. стуг^и л onрсдслялп ■' зязкостп грові..

1*

килфстздо: и:...*: ичеют оді:на?гойі і*, nr* *!г*і і -і»-' гранул

V.4J4N. <1 —j.l.jCf.

її ii n

ґіо !,ИК* I'I It l.' ll| JOI

in' і 1-й Vпг/.нчс; • . im;u4v 111> i4- u.i ні* KUSji;iri;-r'* мй и ii h i.iH jj.jj I OH I |l.'lj||IIKIIii'li

p.j.s ?) \ U ».|Г|- .її»*; .»

:редняя толщина

ормула (1) для іду:

I + йп) ,

т

-]. (30)

И &2 В, формуле Р.

Гления критиче-приндипиально я влияние кон-ых параметров

для измельчения ■Опубл. в Б. И.,

А. и др. Сопро-

ктупила 16.12.88

і 663.916.15

I сс

..АГАЛЬЦОВА

генности

азмер, форму

шческая зави-іфетной массы пенного через

по следующей

(1)

ІЙКИ, мм;

гранул ПЭК

гранства в до-ональной упа-кубической —

р ПЭК, м2/м3.

Iа) определяет а образование но суммарной

стк ПЭК в ви-

[удельную по-

6 К,

а,.

(2)

где й — средний диаметр гранул, м;

макс коэффициент формы, учитывающий

«“н отклонение формы гранул от сфери-

ческой.

Общую удельную поверхность определили как среднее взвешенное удельных поверхностей каждой фракции.

Объемную концентрацию ПЭК в виде гранул можно найти по формуле:

ср -

Рп/Рг

т3

Р„/Рг

(3)

где р„ — плотность пралине, кг/м3;

рг — плотность гранул ПЭК, кг/м3-, тп — масса пралине, кг; тг — масса гранул ПЭК, кг.

Поскольку средняя плотность пралиновых масс 1200 кг/м3, а плотность ПЭК в виде гранул 120 кг/у3, формулу (3) можно записать в виде:

ф — тп + Ютг' ^

Для измерения вязкости масс с крупными добавлениями целесообразно использовать метод вытягивания шарика [3].

Для этого было собрано приспособление. К шарику прикрепили нить, перекинули ее через блок и закрепили на роторе вискозиметра «Реотест-2». Шарик помещали на дно стакана с исследуемой конфетной массой. При включении вискозиметра нить наматывалась на ротор и шарик вытягивался из массы. При движении шарика в вязкой массе сопротивление перемещению зависит от вязкости. Скорость движения шарика рассчитывали в зависимости от номера ступени вискозиметра, силу сопротивления определяли по показывающему прибору. Расчет вязкости проводили по формуле Стокса:

К

6л Я V

(5)

где /• — равнодействующая сил, действующих на шарик, Н, складывается из сил сопротивления, тяжести и Архимеда; — радиус шарика, м;

: скорость движения ШЭрИКЭ, М./с\

К—поправка на пристенный эффект,

К =

1 -2.104 Ш + 2,09 (*)’

О’95®'-

(6)

где — радиус стакана, м.

Поправка на инерционный эффект [4] не существенна, так как выполнено условие и <С Напряжение сдвига т на поверхности шарика, при котором происходит измерение вязкости, определено по формуле:

КР 4л "

(7)

В работе использовали шарики диаметром 35,

40 мм, стаканы — 92 мм и фракции гранул — 3—4

и 4—5 мм. Поскольку диаметр шариков значительно больше диаметра гранул ПЭК, конфетную массу можно рассматривать как однородную.

В качестве связующего состава использовали модельную массу пралине, приготовленную по рецептуре, %:

Сахарная пудра 56

Какао-порошок 3

Шоклин 12

Ядро арахиса жареное тертое 28

Концентрат фосфатный пищевой _ 1

Эффективная вязкость этой массы при у= 10 с-1 и температуре 29° С составляет 50+10 Па-с, что соответствует нижнему пределу вязкости пралиновых масс. Такой диапазон значений вязкости вызван различием свойств исходного сырья.

Кривые течения конфетных масс с различным содержанием гранул ПЭК; 1. Ф=0; 2. (р=0,1;

6=3,3 мм; 3. ф=0,2 6=1,25 мм; 4. ф=0,3 6=0,56 мм; 5. ф=0,4 6=20 мм; 6. ф=0,5 6=0,04 мм; 7. ф=0,6 6=0 — представлены на рис. 1 в логарифмических координатах. Кривые течения могут быть описаны степенным уравнением Оствальда. Кривые течения

Рис. 1

конфетных масс с различным содержанием гранул имеют одинаковый индекс течения. Таким образом, введение гранул ПЭК не изменяет закона течения массы, а только увеличивает численное значение вязкости. Однако это справедливо до определенной объемной концентрации гранул ф=0,5. При дальнейшем увеличении содержания гранул масса начинает проявлять дилатанные свойства и вязкость возрастает чрезвычайно резко: при ф=0,5 — примерно в 330 раз по сравнению с вязкостью исходной пралиновой массы, а при ф=0,6 — уже в 4000 раз. Это объясняется тем, что при объемной концент-

рации выше 0,5 связующего состава не хватает Для заполнения промежутков между гранулами и система становится трехфазной — с вовлеченным воздухом.

Известно, что для наиболее плотной гексагональной упаковки сферических частиц предельная объемная концентрация ц>пред = 0,74. Для кубической упаковки ф ,= 0,52.

Появление вовлеченного воздуха в массе при объемной концентрации гранул более 0,5 свидетельствует о том, что реальная упаковка гранул близка к кубической.

На основании кривых течения построена зависимость относительной вязкости от количества гранул ПЭК, выраженного через толщину прослойки (рис. 2). Относительная вязкость показывает, во

Рис. 2

сколько раз вязкость конфетной массы с гранулами больше вязкости исходной пралиновой массы.

Полученная зависимость аппроксимирована выражением:

где А =7,

Ц/Цо ■ Вф. 1,6.

-М«-

(8)

Аналогичные исследования были проведены с использованием в качестве связующего состава пра-линовых масс Маска /4=7,3; .6=1,7 и Мишка коло-лапый Л=6,9; 5=1,6.

Коэффициенты в уравнениях относительной вязкости для всех трех масс близки. Это свидетельствует о том, что относительная вязкость конфеЯ ных масс пралине с гранулами ПЭК мало завис^И от свойств связующего состава и определяется тольта количеством и гранулометрическим составом крупных добавлений. На основании проведенных исследований разработана научно обоснованная рецептура конфет Свежий ветер.

ВЫВОДЫ

1. Установлена целесообразность использования конфетных масс с объемной концентрацией ПЭК в виде гранул до 0,5, что соответствует массовой доле 10%. При увеличении объемной концентрации более 0,5, способствующей резкому увеличению вязкости, затрудняются процессы смешивания и формования.

2. Получена эмпирическая формула, которую можно использовать для определения реологических свойств пралиновых масс с гранулами ПЭК, приготовленными по различным рецептурам, и получения данных для подбора или расчета обоЯ рудования:

т)/т)п = 1+Л6-е, где Л=6,9—7,3; 5=1,6—1,7.

ЛИТЕРАТУРА

1. Севере Э. . Реология полимеров М.: Химия, 1966,— 200 с.

5-' Бретшнайдер С. Свойства газов и жидкостей,— М.: Химия, 1966.

Я Филатов А. В., Лазарев Е. Ь. Березовский Ю. М., Панфилов В. А., КуднепЯ в а Л. Г., У р а к о в О. А. Вязкостные свойстаа карамельной массы при обработке в жгутовытягивающей машине // Хлебопек, и кондит. пром-сть.— 1987.— № 1,— С. 34—35.

- Малкин А. Я., Чалых кость полимеров — методы 1979,— 303 с.

Кафедра технологического оборудования предприятий пищевой промышленности

А. С. Диффузия и вяз-измерения.— М.: Химия,

Поступила 05.05.89

633.918.51.002.612:532.51 7. Я

РАСЧЕТ НЕКОТОРЫХ РЕОЛОГИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК КАРАМЕЛЬНОЙ МАССЫ НА ОСНОВЕ ПОРОШКООБРАЗНЫХ КОНДИТЕРСКИХ ПОЛУФАБРИКАТОВ

А. В. ЗУБЧЕНКО, Ю. Н. ЛЕВИН, А. Ф. БРЕХОВ, Г. О. МАГОМЕДОВ Воронежский технологический институт

Экструзионная технология отличается непрерывностью технологического процесса, низким удельным расходом энергии, небольшими капитальными затратами [1].

Для расчета технологического оборудования экструзии, в частности формующего инструмента, необходимы знание реологических характеристик и влияние на них температуры, других внешних факторов.

Цель работы—определение вязкостных характеристик, их расчетных уравнений и температурной зависимости карамельной массы на основе порошкообразных кондитерских полуфабрикатов ПКП.

ПКП получены сушкой распылением исходных ингредиентов, состав и физико-механические параметры которых указаны в табл. 1.

Таблица 1

Наименование ингредиентов, свойств и параметров Порошкообразные кондитерские полуфабрикаты

сахаро- яблочный сахаро- паточно- яблочный

Сахар-песок, % 76,6 61,7

Патока, % — 19,6

Яблочное пюре, % 18,2 14,8

Влажность, % 1,4 4,0

Редуцирующие вещества, % 12,6 24,7

Дисперсность частиц, мкм 10—30 10—30

I кс.: ї. .: 'И ■її? гтрї А К ■■і-'/і■ * 4-2 I :■

ІЧЇ&ГБСТЇ'" - и су н ;і :: : і м і С.аЛЕ-Р'ї: мГі' І ... ЦІ !'

'.-і-і-їі і*і і !-■ ■ -:тИ

М И "Л Я 7'- і-.Гг иС [;;■ /г^|іПС ■’НКІ-ІИ: іч ;■ . -К.ІІ

і -І.і.

• Ь.; ■ ;. ч:і"і:"К"'

:: Щ

і їик ■;? - ([.І \Г — и

■ !

ІІЕЦІКМ І ф|І і-і -. ... Р::й:

. їґцїдагутйк ... Г'чПо ■: .2].

Ж

І

1?

її

V,

$

$

Л

і|

г*

її)

[:ї

(Р -

ц

|*щ; І. Крн ІН на.-чі

-ііі'ШііГ

л.

Кргк^ :

;ич* І) ::ж чіі*ми’-: по.и иечия. І :і:.1 її £ а я ірнч нежности •.*; ПКП /. ц:-н

ГАП:: 0-ІЇ--: 1.1 7ЄН К Ы А К І