CC BY
74
664.34:665.3
СТРУКТУРНО-МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА КЕТЧУПА ШАШЛЫЧНОГО ОСТРОГО
Б.Л. НИКОЛАЕВ
Санкт-Петербургский государственный университет низкотемпературных и пищевых технологий
Эффективная вязкость - одна из основных структурно-механических характеристик, оказывающих влияние на протекание тепловых процессов и расходуемую энергию при производстве вязких пищевых продуктов. Этот показатель описывает равновесное состояние между процессами восстановления и разрушения структуры в дисперсной системе [1, 2].
Кетчуп шашлычный острый обладает свойствами псевдопластичной среды. Его вязкостные свойства и касательные напряжения могут существенно изменяться как при возрастании градиента скорости, так и при изменении температуры продукта. Вязкость этого продукта с учетом отмеченных свойств при данном градиенте скорости сдвига называют эффективной или кажущейся.
Величина градиента скорости сдвига зависит от конструкции перемешивающего устройства, его геометрических размеров и особенно частоты вращения. Поэтому нередко для определения градиента скорости сдвига приводится зависимость [3]
• =(11!13)п, (1)
где у - градиент скорости сдвига продукта, с-1; п - частота вращения перемешивающего устройства, с-1.
В зависимости от конструктивных, геометрических и кинематических параметров структурно-механические свойства кетчупа шашлычного острого могут изменяться. Это необходимо учитывать как при определении оптимальных условий работы, так и при создании нового оборудования. Исследованы эффективная вязкость ц и касательное напряжение т кетчупа шашлычного острого. Исследования проводили при изменении градиента скорости сдвига продукта в широком диапазоне от 0,5 до 437,4 с-1 и при разных температурах. Выбор такого диапазона изменений градиента скорости сдвига позволяет получить данные о реологических характеристиках кетчупа шашлычного острого и использовать их при расчете практически любых тепловых и гидромеханических процессов.
Исследования проводили на ротационном соосно цилиндрическом вискозиметре Реотест. Измерения выполнялись после того, как исследуемую пробу тер-мостатировали в течение 20 мин. В процессе термоста-тирования температура исследуемого продукта поддерживалась с точностью ±0,1°С путем подачи в наружный цилиндр с темперирующим резервуаром жидкости из циркуляционного термостата. При каждом очередном значении температуры использовали новую порцию продукта. Привод вискозиметра позволя-
ет устанавливать 24 различные скорости вращения цилиндра. Погрешность измерений прибора при определении структурно-механических свойств кетчупа шашлычного острого не превышала ±4%.
В состав исследуемого продукта входят: томатная паста, вода, сахар, соль, модифицированный крахмал Е 1422, уксус, стабилизаторы Е 412, Е 415, паприка красная, перец черный молотый, перец красный молотый, ароматизатор идентичный натуральному. В 100 г продукта содержится белков и углеводов 0,8 и 16,3 г соответственно. Калорийность 66 Ккал/100 г.
Результаты исследований ц и т в зависимости от температуры и градиента скорости сдвига продукта приведены в таблице.
Поведение продуктов, обладающих свойствами псевдопластичной среды, к числу которых на основании полученных данных следует отнести кетчуп шашлычный острый, характеризуется тем, что по мере возрастания градиента скорости ассиметричные молекулы подвергаются упорядочению, располагаясь по более длинной оси в направлении течения потока. В результате уменьшается напряжение сдвига и, следовательно, эффективная вязкость продукта [3].
Наибольшего значения при одних и тех же значениях градиента скорости сдвига продукта ц достигает при низких температурах. Так, при 9,6°С и градиенте скорости сдвига 2,7 с-1 ц продукта составляет 8,963 Па • с, а с повышением температуры до 50,2°С ц понижается до 4,481 Па • с, уменьшаясь в 2 раза. При больших значениях градиента скорости сдвига -243 с-1 - и тех же температурах ц достигает значений
0,498 и 0,253 Па • с соответственно. Следовательно, при большом значении градиента скорости сдвига продукта вязкость с увеличением температуры уменьшается в той же пропорции, что и при малых значениях градиента скорости сдвига.
Сравнительно большие значения ц кетчупа шашлычного острого наблюдаются при малых величинах градиента скорости сдвига в интервале от 0,5 до 3,0 с-1. Это связано с небольшим разрушением структуры продукта при медленном вращении перемешивающего устройства, когда значение градиента скорости незначительно. Из (1) следует, что при медленном вращении рабочего органа при прочих равных условиях значение градиента скорости сдвига незначительно, так как оно прямо пропорционально частоте вращения перемешивающего устройства.
Полученные результаты реологических исследований кетчупа шашлычного острого могут быть использованы при расчете теплового оборудования для определения теплопередающей поверхности и производительности агрегатов, при расчете расходуемой мощно-
Таблица
Температура, 0С g, с 1 t, Па m, Па • с g, с 1 t, Па m, Па • с g, с 1 t, Па m, Па • с g, с 1 t, Па m, Па •
9,6 0,5 14,52 29,04 3,0 24,68 8,228 16,2 43,92 2,711 81,0 79,87 0,986
0,9 16,94 18,82 4,5 29,04 6,453 24,3 53,24 2,191 121,5 94,41 0,777
1,0 17,55 17,55 5,4 30,25 5,602 27,0 53,84 1,994 145,8 97,98 0,672
1,5 20,57 13,71 8,1 36,30 4,481 40,5 63,67 1,572 218,7 118,5 0,542
1,8 21,17 11,76 9,0 36,78 4,087 48,6 65,32 1,344 243,0 121,0 0,498
2,7 24,20 8,963 13,5 42,96 3,182 72,9 78,66 1,079 - - -
16,6 0,5 12,95 25,89 3,0 22,99 7,663 16,2 41,37 2,554 81,0 73,47 0,907
0,9 15,73 17,477 4,5 26,74 5,942 24,3 49,62 2,042 121,5 88,33 0,727
1,0 16,335 16,335 5,4 28,07 5,199 27,0 50,09 1,855 145,8 90,69 0,622
1,5 19,12 12,745 8,1 33,64 4,153 40,5 58,81 1,452 218,7 110,0 0,503
1,8 20,21 11,230 9,0 34,12 3,791 48,6 61,33 1,262 243,0 112,5 0,463
2,7 22,39 8,291 13,5 40,30 2,985 72,9 72,90 1,000 - - -
23,8 0,5 12,34 24,68 3,0 21,30 7,099 16,2 38,12 2,353 81,0 67,39 0,832
0,9 14,40 16,00 4,5 24,56 5,458 24,3 44,76 1,842 121,5 80,43 0,662
1,0 14,88 14,88 5,4 26,85 4,795 27,0 45,98 1,703 145,8 83,11 0,570
1,5 17,67 11,78 8,1 30,49 3,764 40,5 54,43 1,344 218,7 101,7 0,465
1,8 18,27 10,15 9,0 31,46 3,496 48,6 55,65 1,145 243,0 102,8 0,423
2,7 20,81 7,708 13,5 36,67 2,716 72,9 66,56 0,913 437,4 126,8 0,290
30,3 0,5 10,89 21,78 3,0 18,51 6,171 16,2 32,68 2,017 81,0 58,81 0,726
0,9 12,34 13,71 4,5 21,18 4,706 24,3 39,92 1,643 121,5 70,71 0,582
1,0 12,71 12,71 5,4 21,78 4,033 27,0 40,18 1,488 145,8 72,90 0,500
1,5 14,52 9,680 8,1 26,02 3,212 40,5 46,58 1,150 218,7 89,01 0,407
1,8 15,00 8,336 9,0 26,62 2,958 48,6 48,41 0,996 243,0 89,67 0,369
2,7 18,15 6,722 13,5 31,46 2,330 72,9 58,10 0,797 437,4 113,7 0,260
37,3 0,9 11,86 13,18 4,5 20,21 4,490 24,3 37,76 1,554 121,5 68,40 0,563
1,0 12,46 12,46 5,4 20,53 3,801 27,0 38,48 1,425 145,8 71,44 0,490
1,5 13,92 9,277 8,1 25,29 3,122 40,5 45,12 1,114 218,7 86,17 0,394
1,8 14,28 7,932 9,0 25,53 2,837 48,6 47,19 0,971 243,0 87,24 0,359
2,7 17,18 6,364 13,5 30,25 2,241 72,9 56,50 0,775 437,4 110,2 0,252
3,0 17,42 5,808 16,2 31,46 1,942 81,0 57,11 0,705 - - -
44,1 0,9 11,38 12,64 4,5 19,85 4,410 24,3 36,30 1,494 121,5 65,37 0,538
1,0 11,98 11,98 5,4 20,21 3,742 27,0 36,77 1,362 145,8 68,09 0,467
1,5 13,67 9,115 8,1 23,96 2,958 40,5 43,21 1,067 218,7 82,23 0,376
1,8 13,92 7,731 9,0 24,20 2,689 48,6 46,70 0,961 243,0 83,59 0,344
2,7 16,82 6,229 13,5 29,04 2,151 72,9 53,51 0,734 437,4 105,4 0,241
3,0 17,06 5,687 16,2 30,25 1,867 81,0 54,43 0,672 - - -
50,2 2,7 12,10 4,481 9,0 17,91 1,990 40,5 30,25 0,747 145,8 49,57 0,340
3,0 12,46 4,154 13,5 19,36 1,434 48,6 31,83 0,655 218,7 60,58 0,277
4,5 14,28 3,173 16,2 20,82 1,285 72,9 38,71 0,531 243,0 61,48 0,253
5,4 15,01 2,779 24,3 24,81 1,021 81,0 39,53 0,488 437,4 77,42 0,177
8,1 17,54 2,166 27,0 25,41 0,941 121,5 47,87 0,394 - - -
сти перемешивающего устройства, трубопроводной системы, по которой транспортируется продукт, дозирующих устройств и др.
3. Показано влияние частоты вращения перемешивающего устройства на структурные характеристики продукта.
ВЫВОДЫ
1. Установлено, что кетчуп шашлычный острый обладает свойствами псевдопластичной среды.
2. Выполнены исследования структурно-механических свойств кетчупа шашлычного острого при изменении градиента скорости сдвига продукта и температуры продукта. Отмечено, что сравнительно большие значения эффективной вязкости наблюдаются при малых величинах градиента скорости сдвига продукта.
ЛИТЕРАТУРА
1. Структурно-механические характеристики пищевых продуктов / А.В. Горбатов, А.М. Маслов, Ю.А. Мачихин и др.; Под ред. А.В. Горбатова. - М.: Легкая и пищевая пром- сть, 1982. - 296 с.
2. Горбатов А.В. Реология мясных и молочных продуктов. - М.: Пищевая пром-сть, 1979. - 384 с.
3. Стренк Ф. Перемешивание и аппараты с мешалками. -Л.: Химия, 1975. - 384 с.
Кафедра процессов и аппаратов пищевых производств
Поступила 11.10.04 г.
