CC BY
23
ТЕХНОЛОГИЯ
Структурно-механические характеристики томатного сока
Б. Л. Николаев
Санкт-Петербургский государственный университет низкотемпературных и пищевых технологий
Определение оптимальных условий работы оборудования, применяемого для производства сока и транспортирования его по трубопроводам, связано со знанием таких структурно-механических характеристик сока, как эффективная вязкость и касательное напряжение. Поскольку томатный сок обладает аномалией вязкости, его структурно-механические характеристики зависят от градиента скорости сдвига и температуры продукта. Это необходимо учитывать при расчете оборудования.
Исследования касательного напряжения т и эффективной вязкости рэф сока осуществляли на вискозиметре «Реотест» при различных температурах продукта и градиентах скорости сдвига. При каждой температуре брали новую порцию сока и после термостатирования ее в течение 20 мин замеряли исследуемые величины при возрастающих значениях вращения ротора вискозиметра.
В зависимости от диапазона изменения эффективной вязкости сока использовали один из роторов вискозиметра, который подбирали с таким расчетом, чтобы градиентный слой распространялся на всю толщину слоя сока, размещенного в кольцевом зазоре измерительного устройства вискозиметра. При проведении замеров поддерживали постоянную температуру исследуемого сока с точностью ±0,1 °С.
При всех показателях температуры сока эффективная вязкость существенно изменяется в зависимости от градиента
скорости сдвига (рис. 1). Так, при 8,6 °С и градиенте скорости сдвига 121,5 с-1 эффективная вязкость сока составила 0,06 Пах, а при такой же температуре продукта, но градиенте скорости сдвига 1312 с-1 — 0,015 Па-с, т.е. она снизилась в 4 раза, что свидетельствует о существенном разрушении структуры сока и объясняется следующим. По мере возрастания градиента скорости сдвига асимметричные молекулы продукта подвергаются упорядочению, так как располагаются по более длинной оси в направлении течения потока. При этом клубки макромолекул растягиваются в цепочке, вызывая разрушение структурного каркаса системы и от-
дельных его элементов. Макромолекулы, сегменты становятся легкообтекаемыми, в результате чего уменьшается величина касательного напряжения, а следовательно, и эффективная вязкость сока.
Полученные данные позволили также установить влияние температуры сока на его эффективную вязкость. Наибольшая вязкость наблюдается при 8,6 °С, а наименьшая — при 25,2 °С. Однако в этом интервале температуры эффективная вязкость изменяется неравномерно: больше всего в интервале 8,6...15,5 °С, а при повышении температуры продукта до 25,2 °С — в меньшей степени. Так, если при градиенте скорости сдвига 656 с-1 эффективная вязкость сока при 8,6 и 15,5 °С составляет 0,0224 и 0,0172 Па-с, т.е. различается на 0,0052 Па-с, то при более высокой температуре (20,5 и 25,2 °С) и таком же значении градиента скорости сдвига эффективная вязкость сока соответственно равна 0,0164 и 0,0155 Па-с. Такое сравнительно незначительное отличие в значениях этого показателя при высокой его температуре объясняется более значительным разрушением структуры продукта.
Из двух параметров, оказывающих влияние на касательные напряжения, наиболее значим градиент скорости сдвига (рис. 2).
ПИ
НАПИТКИ А 5- 2007
34
Одно из условий при обработке продуктов с псевдопластичными свойствами, которыми обладает и томатный сок, — уменьшение степени разрушения структуры продукта. В связи с отмеченным при производстве продуктов с псевдопластичными свойствами необходимо использовать емкостное оборудование, соответствующее этим требованиям и обеспечивающее щадящее воздействие на продукт при одновременном интенсивном протекании в нем тепловых процессов [1].
ЛИТЕРАТУРА
1. Патент 33483 РФ. Емкость с гидродинамическими интенсификаторами теплообмена/Б. Л. Николаев. МПК А23С 3/04. Опубл. 27.10.2003, Бюл. № 30. &
