Влияние некоторых факторов на реологические свойства теста Текст научной статьи по специальности «Химические технологии»

[

И, 1998

КпиС'Ц-10 С7 И ,

ра

!риурц

накпя, г;; фал

ТЕЛП Я

(12)

Iе тре-:1:' [2], £|шдн

К' пзс-

]/к -(ЧеК/ГЯ ^■хрСм

о ЦнЛСН

крдче ог ле-!*груз-

ннхгш

Ьппи? я плодб-з при

.ержк-

юстг*.

ИЗВЕСТИЯ ВУЗОВ. ПИЩЕВАЯ ТЕХНОЛОГИЯ, № 1, 1998

71

[664.654:532.517,2].001.573

ВЛИЯНИЕ НЕКОТОРЫХ ФАКТОРОВ НА РЕОЛОГИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ТЕСТА

Т.В. САНИНА, Е.И. ПОНОМАРЕВА, Ю.Н. ЛЕВИН

Воронежская государственная технологическая академия

Вязкость теста — один из самых объективных показателей, по которому оцениваются свойства полуфабрикатов и качество готового хлеба. Вязкость зависит от способа приготовления теста, свойств исходного сырья, температуры, влажности полуфабриката, продолжительности и скорости механического воздействия и многих других факторов.

Определение реологических свойств связано с необходимостью технологического контроля производства. Существенные отклонения от принятых норм скажутся на проведении технологического процесса тестоприготовления, а также на качестве готового изделия. Поэтому определение зависимости вязкости теста от влияния тех или иных факторов является важной задачей.

Для описания течения пищевых масс широко используется степенной закон Оствальда-де-Виля [1]]:

о

К

Х;1

Го

(1)

где

о — касательное напряжение сдвига, Па;

у — скорость сдвига, с ‘; п — индекс течения; а0, у0 - - константы, соответствующие конкретным условиям проведения эксперимента.

Эффективная вязкость ц псевдопластических жидкостей определяется выражением

(2)

П~1

!лукгои ао X X

?гкг ?. Ч • = Ло

Уо Уо ^0

Френкелем было установлено [2], что вязкость жидкости зависит от температуры по уравнению

г; = ?]0ехр(и/КТ ), (3)

где У?— газовая постоянная, Дж-моль-1 -К-1;

Т — абсолютная температура, К.

Будем полагать, что вязкость теста подчиняется уравнениям (2) и (3). Для получения формулы, объединяющей эти уравнения, применили теорию вероятностей и понятие условия вероятности [3].

В результате формула имеет вид

I л-1

ехр( и/КТ) ;

(4)

где

я0 — константа, определяемая из эксперимента и имеющая размерность, обратную вязкости.

Учитывая уравнение (4), можно сделать предположение, что фактор (п - 1) линейным образом зависит от температуры продолжительности брожения г6, и влажности теста. В результате этого уравнение имеет вид

(я“Оо+41+^тбР+%

Г} = А0?10ехЩ1/1?Т) где (я-1)0

(5)

Уо

к, —

безразмерный параметр, имеющий смысл составляющей части индекса, не зависящий от ?, гб0 и Ч/7, определяемый при помощи- спрямления экспериментальных зависимостей;

константа, являющаяся тангенсом угла наклона, прямых в координатах 1п г1—1п у при различных значениях температуры и зафиксированных г0р и W^,

1ЯКГЧУ

. Щ.

■адд -

0!м.ТЬ

□дстя

72

ИЗВЕСТИЯ ВУЗОВ. ПИЩЕВАЯ ТЕХНОЛОГИЯ, № 1, 1998

К — то

же самое, но при различных

значениях г6р и № и зафиксированных других двух параметрах соответственно.

Из сравнения уравнений (4) и (5) имеем

+

(6)

1пГу/г„>--»

Рис. 2

Прологарифмировав и построив зависимость параметра В = 1п ?} - и/ЯТ - к{ + 1п у/у0 от 1п у/у0 (рис. 4), получили совокупность прямых (/ — 0; 2 — 1; 3 — 2; 4 — о; 5 — 4 ч брожения), пересекающихся в одной точке, тангенс угла которых равен параметру (п - 1) из уравнения (5). Он зависит от продолжительности брожения при некоторых постоянных значениях температуры и влажности.

Построив зависимости тангенсов угла наклона прямых 1-5 от продолжительности брожения (рис. 5),- найдем

(л - 1) = -1,04 + 0,1 г

6Р-

(п - 1) = (п - 1)0 + + 62г6р . п-з

Изучали реологические свойства теста из муки первого сорта со средними хлебопекарными свойствами. Пробы влажностью 43-46% готовили без-опарным способом с добавлением 1,5 кг прессованных дрожжей и 1,3 кг соли на 100 кг муки.

Исследования проводили на приборе ’’Реотест-2” при следующих параметрах: скорость сдвига 0,333-3,0 с , температура теста 22-34°С, продолжительность брожения до 4 ч.

Первоначально изучали вязкость теста в зависимости от температуры при влажности полуфабриката 45,5%.

По полученным экспериментальным данным построили кривые течения (рис. 1), из которых видно, что с увеличением температуры теста (кривые 1 —22-2 — 25; 3 — 28; 4 — 31; 5 — 34°С), продолжительности брожения (а — 0; б — 1; в — 2; г — 3; д — 4 ч) и скорости сдвига вязкость снижалась, что характерно для большинства тестовых масс.

Для нахождения энергии активации II построили зависимость 1п т] от 1/Т, оставив все остальные множители уравнения (4) постоянными, II = = 19200 кДж/моль.

Для изучения температурной зависимости индекса течения п построили 1п г} - и/ЯТ от 1п у/у0 (рис. 2). Получили серию прямых (нумерация соответствует рис. 1), пересекающихся в одной точке, тангенс угла наклона которых дал параметр (п - 1), зависящий от температуры теста (рис. 3):

(я - 1) =-1,32+ 0,016*. (7)

Исследовали влияние продолжительности брожения теста с влажностью 45,5% и температурой ЗГС на реологические свойства, скорость сдвига изменяли от 0,333 до 3,0 с-1.

(в)

Анализ формул (7) и (8) показывает, что левые части у них имеют одинаковый смысл, в правых частях есть линейная зависимость параметра (п -1)0 от температуры и продолжительности брожения, однако свободные члены справа в уравнениях имеют разные значения: (п - 1)0 = -1,32

уравнении'(7) и (л - 1)0 = -1,04 в уравнении (8).

т

в

-г. г

4.0

3.5

3.0

г.б

2.0

1.5 1.0

2Я V /Ь 23 Рис. 3 ■ ■ [ 31 34

Чч5 л

ч/Ч » ;

■

-2,95

-1.85 I п (у/у„)

Рис. 4

0.№

1

(гг-1)

РИС:"5

Это не позволяет записать уравнение (6) с единым (п ~ 1)0 для всех переменных величин £, т6р и Выход из затруднения можно найти, если сместить начальное значение отсчета одного из параметров

[

Г2 L.

ИЧ.ТЯУВ JT. (jJiC

(8) i .'.VLWl!^

шйиох pu (.1 -

ШГНЛНл

L.3S и

JLfc (ti).

; a*

N

ДЛШАК

j. к W.

нлггшъ

ИЗВЕСТИЯ ВУЗОВ. ПИЩЕВАЯ ТЕХНОЛОГИЯ, № 1, 1998

так, чтобы разные значения постоянных составляющих параметра (п - 1) совпали.

Смещать начало отсчета параметра г6р не имеет смысла, так как мы изменяли гбр от 0 до 4 ч. А сместить начало отсчета температуры можно.

Вместо температуры * введем температуру по следующему уравнению: ■

I нач *

где ^ — переменные значения температур;

Кзя — некоторая константа.

Выберем £нач таким образом, чтобы постоянная часть параметра (я —1) стала одинаковой в уравнениях (7) и (8). Для этого подставим (9) в (7), раскроем скобки и опустим члены 0,016^ и 0,1тбр:

-1,32 + 0,016гнач ~ -1,04. (10)

Из уравнения (10) найдем ?ич = 17,5°С. (11.1

С учетом (11) и (9) правая часть уравнения (6.1 примет вид

(п -1) = -1,32 + 0,016(*, + 17,5) =

= -1,04 + 0,016^, (12)

где = ? - 17,5, (13)

т.е. (п - 1) = -1,04 + 0,016(? - 17,5). (14)

Изучали реологические свойства теста различной влажности 43-46% в зависимости от скорости сдвига 0,333-3,0 с 1 с постоянной температурой теста. ЗГС и продолжительностью брожения 3 ч.

По полученным данным построили кривые течения, из которых видно, что с увеличением влажности теста и скорости сдвига вязкость теста уменьшается. Прологарифмировав и построив зависимость | ■ параметра

и , , , , }' , У .

от 1п

С = In г] -

- - ЩЛп RT 1 1

- ШУп--

У

| Го | У о У о

(рис. 6), получили семейство прямых (1^, %: 1 — 43,0; 2 — 43,5; 3 — 44,0; 4 — 44,5; 5 — 45,0; 6 — 45,5; 7 — 46,0), пересекающихся в одной точке, тангенс угла наклона которых равен части параметра (п -1) из уравнения (6) и зависит от влажности теста при некоторых постоянных значениях температуры и продолжительности брожения. Построив зависимость тангенсов угла наклона пучка прямых от ^ (рис. 7), получили

(п-1) = -7,43 + 0,14 Г. (15)

Линейная зависимость индекса течения от влажности теста установлена, а несовпадение постоянной составляющей параметра (п - 1)0 =

т

о

-г,95 -t.es

J П (у/ Г0 >

/С:

-7,43 со значением (п - 1)0 = -1,04 устраним подбором некоторого значения влажности 1^нач, как и в случае с ?нач.

Введем начальное значение влажности

43,0

4S.0

% 46,0

Рис. 7

Выберем W таким, чтобы постоянная часть параметра (п - 1) стала одинаковой в уравнениях (15) и (8). Для этого подставим (16) в (8), раскроем скобки и опустим члены 0,141^ и 0,1г6р:

-7,43 + 0,141Гнач = -1,04. (17)

Из уравнения (17) найдем WBZ4 = 45,6%. Получим

(л - 1) = -1,04 + 0,016(? - 17,5) + 0,1 г6р +

+ 0,14(VF - 45,6). (18)

Следовательно, уравнение (5) имеет следующий вид:

Ль

Г] = ехр X

х (—) —

RT

Ш

-1.04+0,01б(г--17,б)+0,1?6р+0,14(й.7-45,б)

, (19)

где (п - 1) = -1,04.

Отсюда найдем постоянную составляющую ин декса течения п, которую обозначим п0 = 0,04.

Из анализа показателя степени (п - 1) в формуле (19) следует, что вместо показателей 0,016; 0,1 и 0,14, соответственно имеющих обратные размерности температуры, времени брожения и влажности теста, удобнее ввести величины, обратные этим множителям, ко имеющие прямые размерности указанных параметров, которые будут иметь вид

0,016

= 6,25°С ;

•', = оТ=1€‘<:

^ “ 0.14 “ 7Л% •

(20)

(21)

(22)

где

т

(п-1)

W = Г. + Гна„

W,Wt переменные значения влажности, %;

^вач — некоторая константа, %.

74

ИЗВЕСТИЯ ВУЗОВ. ПИЩЕВАЯ ТЕХНОЛОГИЯ, № 1, 1998

С учетом (20), (21), (22) уравнение (5) приобретает вид

. _! 04 +п!12+_5е+1^У

■ мл 11> 7,1

У-

ы

(23)

Таким образом, получено уравнение, учитывающее влияние температуры, влажности, продолжительности брожения теста, скорости деформации на вязкость полуфабриката. С помощью данной модели можно прогнозировать и регулировать структурно-механические свойства теста в процес-

се брожения, а также использовать ее для разработки АСУ ТП.

ЛИТЕРАТУРА

1. Мачихин Ю.А., Мачихин С.А. Инженерная реология пищевых материалов. — М.: Легкая и пищевая пром-сть, 1981. — 212 с.

2. Френкель Я.И. Введение в теорию металлов. — М., 1950. — 383 с.

3. Матвеев А.Н. Молекулярная физика. — М.: Высш. школа, 1981. — 396 с.

Кафедра технологии хлебопекарного, макаронного и кондитерского производств

Поступила 15.05.97

[664.002.611:547.47 ]:543.253

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЯБЛОЧНОЙ КИСЛОТЫ ПО ПОЛЯРОГРАФИЧЕСКОМУ КАТАЛИТИЧЕСКОМУ ТОКУ МОЛИБДЕНА (IV)

Л.Т. КУЛАЕВА, В.Н. СИРКО

Кубанский государственный технологический университет

Яблочная (оксиянтарная) кислота и ее кислые соли (гидромалаты калия, кальция, магния) присутствуют во многих плодах (косточковых и семечковых до 1,3%), овощах (томатах до 0,24%), вегетативных органах растений, которые используются в различных отраслях пищевой промышленности [1,2]. Существуют также производственные технологии по выделению, синтезу яблочной кислоты и последующему ее использованию в пищевой и медико-биологической промышленности [3-8].

вии нитрата натрия для косвенного определения яблочной кислоты. Исследования проводили на полярографе ЬР-7 в электролитической ячейке при 25±0,2°С в атмосфере азота с капельным ртутным электродом с характеристикой: масса ртути 1,60 мг/с, период капания 4,57 с (при потенциале —0,90 В относительно нормального каломельного электрода). Квалификация реагентов: нитрат натрия и мономолибдат натрия — ХЧ, остальные реактивы — ЧДА.

При электровосстановлении молибдена (VI) в растворе нитрата натрия (2,0 моль/дм ) наблюдали каталитическую волну величина которой зависела от pH раствора (максимум при pH 1) (рисунок: / — молибден (VI) 1 -10_3 и 2,0 моль/дм3; 2, 3 — то же в присутствии яблочной кислоты 3-Ш~7 и Ы0~6 моль/дм соответственно).

Ток измеряли при Е = -0,75 В с учетом фона. Природа волны подтверждена независимостью величины предельного тока от высоты ртутного столба. Общая схема процесса

+3е

Мо(У1)

Мо(Ш)

Возможно определение яблочной кислоты фотометрическими, титриметрическими и хроматографическими методами, имеющими свои достоинства и недостатки [9-11]. Использование электрохимических методов, например, вольтамперометрии представляет определенные перспективы повышения чувствительности анализа яблочной кислоты, особенно в варианте каталитической полярографии [12].

Нами осуществлен эксперимент по использованию электрокаталитической полярографической волны восстановления молибдена (VI) в присутст-

Введение в систему молибден (VI)—нитрат яблочной кислоты оказывает заметное влияние на полярографический ток, ингибируя каталитический процесс, возможно, за счет адсорбции яблочной кислоты, связывания ионов молибдена в неактивный комплекс с яблочной кислотой или одновременно двух этих явлений. Градуировочная кривая ’’изменение величины предельного каталитического тока ДгкПР от концентрации яблочной кислоты” близка к линейной в диапазоне (3-100) 10~8 моль/дм3. Результаты определения яблоч-

И31

НОЙ:|

МОЛ(

Р.: чп-е: лючл к а; и ни С

ГГ

I ь

здя

ЫйЛЕ