3.3 Теоретическая часть модуля

Пищевые массы представляют собой дисперсные системы. Значительная часть их (тесто, кондитерские изделия, полуфабрикаты, дрожжи, творог и др.) образуют структуру, основу которой представляет пространственный каркас из дисперсной фазы. Структурированные системы обладают прочностью и подобно твердым телам способны в определенных условиях противодействовать внешнему воздействию. Совокупность механических свойств, обусловленных структурой, называют структурно-механическими.

Под действием внешнего давления структурированные системы могут изменять свою форму, и даже течь. Подобные процессы изучает реология.

Деформация изучает изменение формы и размера тела под действием внешней силы. Течение означает перемещение одной части тела относительно другой.

Пищевые массы, как структурированные системы способны к деформации, простейшим видом которой являются растяжение и сдвиг (рисунок 1).

Д

Рисунок 1 - .Деформация: растяжения (б) и сдвиг (в); исходное, до деформации положения тела (а). 1- сечение тела площадью В.

еформация определяется безразмерной величиной . В случае растяжения она равна удлинению тела х по отношению к его первоначальному размеру х, т.е. х/х. (1)

При сдвиге значение  определяется изменением размера образца у к его исходному размеру

у/у. = tg, (2)

где  - относительный сдвиг.

Как следует из рисунка 1,в относительный сдвиг равен тангенсу угла сдвига .

Если рассматривать течение пищевых масс, как структурированных систем (например, теста), то используют выражение деформации в соответствии с формулой (2).

Деформация происходит под действием внешней силы Р рисунок 1. Её можно выразить при помощи напряжения сдвига , равному внешней силе на единицу площади тела В, к которому приложена эта сила. Сила измеряется в ньютонах (Н), а напряжение в паскалях (Па).

Изменение деформации во времени характеризуется скоростью деформации (гамма с точкой), равной:

=d/d (3)

Различают два основных вида деформаций растяжение (или сжатие) и сдвиг. Другие виды деформации можно представить с помощью различных комбинаций этих основных видов деформаций. Единицами напряжения являются в СИ Па (паскаль), в системе СГС—дин/см².

Деформация зависит не только от способа приложения внешней силы, но и от свойств материала тел, которые характеризуются двумя аксиомами реологии.

Согласно первой аксиомы реологии: при всестороннем равномерном (изотропном) сжатии все материальные системы ведут себя одинаково – как идеальные упругие тела. Это означает, что в таких разных по структуре телах, как металл, вода, и др., изотропное сжатие вызывает только упругую деформацию, а именно уменьшаются размеры системы при сохранении её формы и увеличивается плотность. При снятии нагрузки все параметры тела принимают первоначальные значения; изотропное сжатие не позволяет выявить качественные различия в структуре тел.

Любое тело, в том числе и структурированная система, обладает всеми реологическими свойствами (вторая аксиома реологии). Основными из них являются упругость, пластичность, вязкость и прочность. Все эти свойства проявляются при сдвиговой деформации, которая поэтому считается наиболее важной в реологических исследованиях.

Т аким образом, характер и величина деформации зависят от свойств материала тела, его формы и способа приложения внешних сил.

Деформация и течение тел связаны с таким параметром как вязкость. Течение тела о

Рисунок 2 - Схема течения слоя жидкости между двумя твердыми пластинками: Н - нижняя неподвижная;  - верхняя движется под действием тангенциальной силы Р с

постоянной скоростью v .

существляется под действием силы Р (рисунок 2) за счет перемещения верхней подвижной пластинки () по отношению к нижней неподвижной пластинки (Н).

Скорость элементарных струек потока неодинакова. Наблюдается градиент скорости, который равен:

v/х=(v₁-v ₂)/хdv/dх (4)

Течение тел подчиняется закону Ньютона, который можно представить в двух вариантах:

dv/dх (5)

где  - коэффициент вязкости или вязкость.

В формуле (5) внешнее воздействие выражают через касательное напряжение , которое действует между слоями жидкости при сдвиге этих слоёв друг относительно друга. Часто слово «касательное» опускают и говорят о напряжении, равном .

В соответствии с формулой (5) закон Ньютона формулируется следующим образом – напряжение при ламинарном течении тела вязкостью  пропорционально градиенту его скорости dv/dх.

Вязкость - свойство газов, жидкостей и структурированных тел оказывать сопротивление необратимому перемещению одной их части относительно другой при сдвиге, растяжении и других видах деформации.

З акон Ньютона можно сформулировать еще следующим образом – напряжение сдвига пропорционально скорости деформации (или скорость деформации пропорциональна напряжению сдвига):

 = (d/d) (6)



Рисунок 3 - Зависимость от  для жидких ньютоновских (а) и структурированных (б) тел.

 (7)

В зависимости от изменения скорости деформации (градиента скорости) от приложенной силы Р или напряжения  (если сила Р берется в расчете на площадь верхней пластины, см. рисунок 2, то получают напряжение Р/В).

На рисунке 3 показана особенность течения двух тел.

Если зависимость = f() проходит через начало координат, то речь идет о ньютоновской жидкости, не обладающей прочностью. Для упруго-вязко-пластических тел, к которым относится тесто, подобная зависимость не проходит через начало координат, отсекая на оси абсцисс отрезок, величина которого равна Р_m(_m) – силе или напряжению разрушения структуры (рисунок 3).

Течение упруго-вязко-пластических структурированных тел отличается от ньютоновского.

Для ньютоновского течения в соответствии с формулами (6) и (7) коэффициент вязкости равен:

=/ dv/dх или =/ (8)

Это соответствует котангенсу угла  рисунок 3, а., т.е.

=ctg (9)

Для структурированных систем, сочетающих вязкие, упругие и пластические свойства напряжение в соответствие с рисунок 3 изменяется следующим образом:

_m _ (10)

или

_m _/(dv/dх), (11)

где _ - приведенный коэффициент вязкости жидкости, соответствующий разрушенной структуре, _m - предельное напряжение сдвига.

Таким образом вязкость _ равна

_ =ctg=( -_m)/(dv/dх). (12)

Течение свободнодисперсных систем происходит в соответствии с законом Ньютона. Отличие заключается в величине коэффициента вязкости, который определяется по формуле Эйнштейна:

₀ _об., (13)

где , ₀ – вязкость свободнодисперсной системы и дисперсионной среды;  - коэффициент, определяемый формой частиц, для сферических частиц =2,5; _об - объемная концентрация дисперсной фазы.

В соответствии с формулой (13) вязкость свободнодисперсной системы увеличивается по мере роста объемной концентрации частиц дисперсной фазы. Эта формула справедлива, когда объем дисперсной фазы не превышает 10% объема дисперсной системы, т.е. _об.  10%.

Вязкость золя коллоидов диффузного сока при производстве сахара в зависимости от массовой концентрации изменяется следующим образом:

Массовая концентрация	10-2 , г/м3	0,54	1,31	1,62
Вязкость	Пас	1,109	1,291	1,50

При увеличении массовой концентрации вязкость раствора увеличивается прямо пропорционально концентрации.

В реологии механические свойства материалов представляют в виде реологических моделей, в основе которых лежат три основных идеальных закона, связывающих напряжение с деформацией. Им соответствуют три элементарные модели (элемента) идеализированных материалов, отвечающих основным реологическим характеристикам (упругость, пластичность, вязкость): идеально упругое тело Гука, идеально пластическое тело Сен-Венана — Кулона и идеально вязкое тело Ньютона (ньютоновская жидкость).

И деально упругое тело Гука представляют в виде спиральной пружины (рисунок 4). В соответствии с законом Гука деформация в упругом теле пропорциональна напряжению сдвига:

Р/Е или Р=Е (14)

г

Рисунок 4 - Модель идеального упругого тела Гука (а) и зависимость деформации этого тела от напряжения (б)

де Е—коэффициент пропорциональности (или модуль Юнга).

Модуль Юнга Е является характеристикой материала (его структуры), количественно отражающей его упругие свойства (жесткость). Из уравнения (15) следует, что единицами измерения модуля Юнга являются паскаль (СИ) или дин/см² (СГС), т. е. те же, что и для напряжения, так как величина  безразмерна. Из рисунка 4 следует, что модуль Юнга можно определить по тангенсу угла наклона  прямой к оси . После снятия нагрузки идеально упругое тело Гука мгновенно переходит в первоначальное состояние (форму). Деформации в упругих телах происходят со скоростью распространения звука в них.

Идеально вязкое тело Ньютона изображают в виде поршня с отверстиями, помещенного в цилиндр с жидкостью (рисунок 5). Идеально вязкая жидкость течет в соответствии с законом Ньютона. Согласно этому закону напряжение сдвига при ламинарном течении жидкости с вязкостью  пропорционально градиенту ее скорости dv/dх; что соответствует формуле (15).

Р

Рисунок 5- Модель идеально вязкой жидкости Ньютона(а) и зависимость скорости деформации этой жидкости от напряжения (б)

еологические свойства идеальных жидкостей однозначно характеризуются вязкостью. Ее определение дается уравнениями (6) и (8). График зависимости Р представляет собой прямую, выходящую из начала координат, тангенс угла наклона  этой прямой к оси  определяет вязкость жидкости.

Единицы измерения вязкости следуют из уравнения (8). Так как в международной системе единиц напряжение измеряется в паскалях, а скорость деформации в с^-1, то единицей вязкости будет паскаль-секунда (Пас). В системе СГС за единицу вязкости принят пуаз (П) (1 Пас=10 П). Вязкость воды при 20,5 °С равна 110^-3 (Пас), 0,01 П, т. е. 1 сантипуазу (сП).

Величина деформации жидкости зависит от времени действия напряжения, так как

 или dd, то  (15)

т. е. деформация при постоянном напряжении Р пропорциональна времени действия этого напряжения. Идеальные жидкости способны течь (деформироваться) под действием самых малых внешних нагрузок до тех пор, пока они действуют.

Модель идеально пластического тела Сен-Венана—Кулона, изображается в виде твердого тела, находящегося на плоскости (рисунок 6, а).

Как следует из (рисунок 6, б) деформация отсутствует, если напряжение сдвига, меньше предела текучести _m, т.е.

 _m. = = (16)

Если напряжение достигнет предела текучести, то деформация идеально пластического тела не имеет предела и течение происходит с любой скоростью, т. е. при



Рисунок 6 - Модель идеально пластического тела Сен - Венана — Кулона (а) и зависимость деформации этого тела от напряжения (б).

 _m    и   (17)

идеально пластическому телу не может быть приложено напряжение, превышающее _m. Величина _m отражает прочность структуры тела. Энергия, затраченная на деформацию упругого тела Гука, возвращается при разгрузке (после прекращения действия напряжения), а при деформации вязкого и пластического тел энергия превращается в теплоту. В соответствии с этим тело Гука принадлежит к консервативным системам, а другие два—к диссипативным (теряющим энергию).

Многообразные реологические свойства реальных тел, в том числе и структурированных пищевых масс, можно моделировать с помощью различных сочетаний рассмотренных идеальных моделей. Сложные модели состоят из нескольких идеальных моделей (элементов), соединенных между собой последовательно или параллельно (рисунок 7).

При последовательном соединении элементов полная нагрузка Р приходится на каждый элемент, а полная деформация  или ее скорость складываются из деформаций и скоростей составляющих элементов:

Р = Р₁ = Р₂ == Р_n

 = ₁  ₂  _n и = ₁  ₂  _n (18)

При параллельном соединении элементов деформации  и их скорости одинаковы для всех элементов, а полная нагрузка Р складывается из нагрузок отдельных элементов:

Р = Р₁ + Р₂ + ... + Р_n

 = ₁ = ₂  _n и = ₁  ₂  _n (19)

С

Рисунок 7 - Последовательное (а) и параллельное соединение элементов (б) реологических моделей.

помощью этих правил сравнительно просто моделировать реологические свойства реальных тел. Для расширения возможности количественной характеристики реологических свойств реальных тел используют несколько идеальных составных моделей.

Максвеллом (более 100 лет назад) было выдвинуто представление о механических свойствах тел как о непрерывном ряде переходов между идеальными жидкостью и твердым телом. Механические свойства были смоделированы с помощью последовательного соединения элементов Гука и Ньютона (рисунок 8), такая модель получила название модели Максвелла.

Так как в модели Максвелла элементы соединены последовательно, то общая нагрузка, в соответствие с условием (18) передается полностью на элементы Гука и Ньютона:

Р = Р_Г = Р_Н (20)

О

Рисунок 8 - Модель упруго-вязкого тела Максвелла (а) и зависимости его деформации (б) и напряжения при const (в) от времени.

бщая деформация и ее скорость, в соответствии с условием (18) складываются из тех же параметров отдельных элементов:

=_Г+_Н и

d/dx=d_Гd + d_Нd; (21)

Мгновенная и фиксированная деформация ( = const и =0) реализуется при мгновенном растяжении модели с сохранением в дальнейшем постоянной деформации . После этого возникшее внутреннее напряжение постепенно спадает со временем (релаксирует) вследствие деформирования вязкого элемента.

Величина , где   время релаксации напряжения, представляет собой время, в течение которого начальное напряжение Р₀ в теле уменьшается в e раз. Релаксация переход системы из неравновесного состояния,

вызван – внешним воздействием, в состояние термодинамического равновесия. Чем больше , тем медленнее рассасываются (релаксируют) напряжения в системе. Полное рассасывание напряжений может произойти при  = . Явление релаксации, связано с тепловым движением молекул или частиц дисперсной фазы тела.

Модель Максвелла представляет собой упруговязкое тело, которое может течь (релаксировать) под действием любых нагрузок. Если, например, время релаксации значительно больше времени действия напряжения, то тело называют твердым. Если же время релаксации мало по сравнению с временем действия напряжения, то тело ведет себя как жидкость - напряжения уменьшаются благодаря ее течению.

П оведение тела определяется временем действия напряжения по отношению ко времени релаксации. Покажем это на следующем примере.

М

Рисунок 9- Модель вязкоупругого тела Кельвина—Фойгта (а) и зависимость от деформации при Р = Р_о (б) и при Р = 0 (в) от времени.

оделью вязкоупругого твердого тела, способного восстанавливать свои свойства после снятия нагрузки (эластичность), является модель Кельвина — Фойгта. Она представляет собой соединенные параллельно элементы Гука и Ньютона (рисунок 9, а). Для этой модели в соответствии (19) справедливы соотношения:

P или dd    P  , (22)

что и является математической моделью тела Кельвина—Фойгта.

Деформация  в таком теле под действием постоянной нагрузки Р_о развивается во времени. Скорость ее снижается, так как на упругий элемент Гука приходится все большее усилие. Когда скорость деформации уменьшится до нуля, деформация достигнет максимального значения.

Величина    — время релаксации деформации (постоянная нагрузка), характеризующее эластичность тела.

Если снять напряжение после достижения определенной деформации, то система возвращается в исходное состояние также в течение определенного времени.

На рисунке 9, б, в представлена зависимость деформации у модели Кельвина — Фойгта от времени с постоянной нагрузкой Р = Р₀ и изменение деформации после снятия нагрузки. Снятие нагрузки приводит к возвращению тела в первоначальное состояние. В отличие от упругости, характеризуемой мгновенными деформациями (равновесное состояние достигается со скоростью, близкой к скорости звука в данном теле), эластичность, или упругое последействие, проявляется во времени. Чем больше время релаксации деформации, тем больше эластичность тела.

П

Рисунок 10- Модель упруго-вязко-пластического тела Кельвина (а) и зависимости деформации (б) и скорости деформации (в) этого тела от напряжения.

римером тела, проявляющего упруго-вязкие или упруго-пластические свойства в зависимости от напряжения, является упруго-вязко-пластическое тело Кельвина. Модель Кельвина представляет собой комбинацию из всех трех идеальных элементов: к соединенным параллельно элементам Ньютона и Сен-Венана — Кулона последовательно присоединен элемент Гука (рисунок 10). В этой модели при малых напряжениях развиваются только упругие деформации, а при достижении Р > Р_т имеет место пластическая деформация, растущая до бесконечности (течение) (см. рисунок 10,б).

Модель Кельвина можно представить и без упругого элемента, (что соответствует модели Бингама), деформация которого не зависит от времени. Иногда её и представляют только в виде параллельно соединенных вязкого элемента (модели Ньютона) и элемента сухого трения. Сложение деформаций и упругой деформации от времени приводит к уравнению (1) и (12).

Скорость деформации равна нулю при Р < Р_т, и только при Р > Р_т она возрастает с увеличением напряжения (рисунок 10,в), При Р_т(_т) = 0 соотношение (11) переходит в закон Ньютона. Напряжение Р разбивается как бы на две составляющие: напряжение Р_т, необходимое для разрушения структуры, и напряжение (Р — Р_т), осуществляющее собственно течение.

Наиболее важные составные модели позволяют определить реологические характеристики свойств тел. Таким способом можно моделировать реологические свойства практически всех реальных тел, в том числе и пищевых масс, составляя довольно сложные комбинации из трех идеальных элементов.

Структурированные массы могут обладать признаками жидких или твердых. По классификации П.А. Ребиндера все тела можно разделить на жидкообразные и твердообразные. Течение жидкообразных тел происходит при сколь угодно малых значений предела текучести s_т(Р_т), т.е.

s_т(Р_т) @ 0. (23)

Течение твердообразных тел имеет место при определённом значении предела текучести, когда:

s_т(Р_т) > 0. (24)

Течение и вязкость неньтоновских жидкостей, которые называют ещё аномальными жидкостями, зависят от внешнего воздействия (напряжения сдвига).

Рассмотрим особенности движения структурированных твердообразных систем (рисунок 11). На этом рисунке показана зависимость вязкости и скорости движения (или скорости деформации) от внешнего напряжения.

К ривые h=f(s) (см. рисунок 11, б) называют полными реологическими кривыми течения структурированных дисперсных систем. Каждое значение вязкости на этих кривых соответствует равновесному состоянию этих систем (в том числе в случае их разрушения) в стационарном ламинарном потоке.

В

Рисунок 11 - Зависимость скорости течения υ (а) и коэффициента вязкости η (б) от внешнего усилия (напряжения сдвига) Р(s): Р(s) — предел прочности; Рк₁(s_к1) — предел упругости; Ρк₂(s_к2) — условный (бингамовский) предел прочности; Рт, (s_m ) — напряжение, соответствующее полному разрушению структуры; η_макс. — наибольшая вязкость практически не разрушенной структуры; η_мин. — наименьшая вязкость предельно разрушенной структуры.

озможны четыре сстояния структурированных дисперсных систем, соответствующие четырем участкам кривых, изображенных на рисунок 11  (а, б). Участок I соответствует условию 0<s£s_к1 (s_к1 – предел упругости). В этом состоянии течение отсутствует, и внешнее воздействие не может нарушить прочность системы. При дальнейшем увеличении напряжения, когда Р> РК₁ .система начинает течь (участок II). Скорость перемещения в этом случае незначи­тельна, связи между частицами после их разрушения успевают вновь восстановиться. Структура не разрушается, наблюдается лишь перемещение частиц относительно друг друга. Подобное перемещение называют ползучестью. Вязкость системы в условиях ползучести будет наибольшая, практически она будет соответствовать вязкости, не разрушенной структуры. Так, для конфетной массы типа "Батончики" при давлении 10⁵ Па (1 атм.) и температуре 301К вязкость равна 800 Па×с, т.е. она в 8×10⁵ раз превышает вязкость воды.

Скорость движения системы в условиях ползучести определяется по формуле

v = кР/h , (25),

где к - коэффициент, характеризующий структурные особенности дисперсной системы.

Третье состояние дисперсной системы характеризуется процессом разрушения структуры при напряжении, равном пределу прочности Р_r. Необратимое разрушение структуры начинается на границе участков II и III, а на границе участков III и IV оно заканчивается. В этом состоянии дисперсной системы связи между частицами не восстанавливаются, вязкость снижается, а скорость движения системы увеличивается. Для этого случая скорость движения системы определяется при помощи следующей формулы:

v = к(Р – Р_r,)/h (26)

На участке IV структура разрушается полностью (или образуются отдельные агрегаты частиц, ориентированные в потоке). Вязкость в этом состоянии становится постоянной, а ее значение - минимальным (h_мин.) Скорость движения системы с разрушенной структурой увеличивается пропорционально внешнему воздействию Р. Нагрузку, характеризующую потерю прочности и полное разрушение структуры, обычно обозначают через Р_т.

Нагрузку Р_К.2 можно определить, если продолжить прямую участка IV (см. рисунок 11, а) до пересечения с осью абсцисс. Величину Р_К.2 называют условным (бингамовским.) пределом прочности.

Вязкость структурированных систем определяется скоростью движения этих систем и тем внешним воздействием, которое заставляет систему течь. Вязкость является величиной переменной и изменяется от максимального h_макс. до минимального h_мин. значения.

С увеличением внешнего воздействия происходит нарушение, а затем полное разрушение структурированной системы, что сопровождается уменьшением вязкости. Минимальная вязкость достигается тогда, когда структура связнодисперсной системы полностью разрушается.

Вязкость свободнодисперсных систем (в отсутствие деформации самих частиц) является величиной постоянной и не зависит от скорости течения и внешнего воздействия. Структурированные связнодисперсные системы обладают аномальной вязкостью, которая определяется внешним воздействием. Если такого воздействия нет или оно незначительно (участок I на рисунке 11, б), то структура сохраняется и течение отсутствует.

Следует подчеркнуть, что на рисунке 11 приведены реологические кривые течения твердообразных тел, когда соблюдается условие (24). Скорость перемещения жидкообразных тел прямо пропорциональна приложенному усилию, ее зависимость от внешнего воздействия показана на рисунке 11, а [пунктирная кривая 1, проходящая через начало координат в соответствии с условием (23)].

В отличие от истинных ньютоновских жидкостей, течение которых описывается уравнениями (6) и (8), а их вязкость является величиной постоянной, вязкость структурированных жидкообразных систем зависит от внешнего воздействия в интервале Р_т < Р < Р_r. Подобные структурированные системы не относятся к ньютоновским жидкостям.

Подсолнечное масло является жидкообразной структурированной системой. Изменение вязкости подсолнечного масла в зависимости от скорости деформации [см. формулу (8)] характеризуется следующими данными:

Скорость деформации, с-1	0,4	10,4	200,4	3255,0
Вязкость. Па.с	35,6	1.78	0.11	0.03

Из приведенных данных следует, что вязкость подсолнечного масла может изменяться в 10⁴ раз.

Изменение вязкости широко используется на практике. Для перекачки связнодисперсных систем, к которым, в частности, относится подсолнечное масло, необходимо создать такую скорость, которая соответствовала бы разрушению структуры и минимальной вязкости. Это позволит осуществлять транспортировку продукта по трубопроводу с минимальными затратами внешнего усилия. При перевозке в емкости, наоборот, требуется, чтобы продукт был структурированным и имел максимальную вязкость.

Пищевые массы являются сложными системами, дисперсионная среда которых может состоять из жидкости, газа и твердого тела. Они представляют собой свободно- или связнодисперсные системы, обладают упругой и пластической деформацией и способны течь. Упругие свойства пищевых масс в соответствии с уравнением (11) определяются модулем Юнга Е, а пластическая деформация и способность течь - вязкостью. Поэтому модуль Юнга, вязкость и их соотношение положены в основу классификации пищевых масс по структурно-механическим свойствам, которая приведена в таблице 3.

Свободнодисперсные пищевые массы обладают слабыми упругими свойствами (модуль Юнга меньше 10 Па) и относительно небольшой вязкостью (<10² Па×с). Напомним, что вязкость воды составляет при 293 К 0,995-10^-3 Па×с. Пищевые массы этой группы характеризуются невысоким отношением h/Е, не превышающим 10 с. К ним относятся золи, суспензии, а также эмульсии.

Для связнодисперсных пищевых масс превалирует пластическая деформация; модуль Юнга колеблется в пределах 10-10⁴ Па, а вязкость – 10²-10⁶ Па×с; отношение h/Е лежит в пределах 10-100 с.

Связнодисперсные пищевые массы могут быть в виде полупродуктов (тесто, мясной фарш) или продуктов питания (творог, сливочное масло, халва, мармеладные изделия и др.). Пищевые массы, образующие твердые структуры, обладают упругими свойствами. Модуль Юнга превышает 10⁴ Па, а вязкость 10⁶ Па×с. Для подобных систем отношение h/E будет > 100 с.

К твердым структурированным системам относятся, в частности плавленый сыр и дрожжи, которые характеризуются следующими структурно-механическими параметрами: величина h/E превышает 100, что, согласно таблице 3, обусловливает принадлежность этих продуктов к твердообразным структурам.

Приведенная в табл. 3 классификация пищевых масс несколько условна. Структурно-механические свойства пищевых масс зависят от температуры, влажности продукта, свойств исходного сырья и особенностей технологии, поэтому четко разделить их на три группы трудно. Тем не менее, данная классификация позволяет выделить наиболее характерные структурно-механические свойства пищевых масс.

Таблица 2

Продукт	Плавленый сыр	Дрожжи
Е×10-3, Па	7,4	67,0
h×10 -5, Па×с	3,5	68,0
h/Е, с	473	993

В зависимости от особенностей технологического процесса вязкость продукта может изменяться. Так, вязкость расплава шоколадной массы, применяемой для глазирования конфет, не должна превышать 20 Па×с, с тем, чтобы обеспечить равномерное нанесение слоя шоколада. При получении плиточного шоколада, напротив, необходимо сохранить компактность продукта, заливаемого в формы. Поэтому вязкость шоколадной массы обычно увеличивается до 40 Па×с. Расплавы шоколада относятся к связнодисперсным системам, а шоколад в готовом продукте - к твердым структурам.

Вязкость мелассы, т.е. пересыщенного раствора сахарозы, при температуре 313-333 К составляет 4-5 Па×с. После кристаллизации вязкость в зависимости от содержания кристаллов увеличивается до 50 Па×с. После уваривания карамельной массы, содержащей 35 частей патоки на 100 частей сахара, при влажности 2% структура становится твердой - ее вязкость при 348 К увеличивается до 10⁵ Па×с. Для обработки подобной карамельной массы ее нагревают до 393 К, при этом вязкость снижается до 60 Па×с.

При решении технологических задач и для придания определенных качеств выпускаемым изделиям, например для сохранения их формы, часто возникает необходимость изменить структурно-механические свойства пищевых масс. Подобное изменение достигается варьированием свойств пищевого сырья, введением добавок и воздействием внешних факторов.

Итак, структурно-механическими свойствами обладает большинство пищевых масс. В одних случаях эти свойства могут влиять на технологические процессы, а в других - определять возможность существования самого продукта.

Таблица 3 - Классификация пищевых масс по структурно-механическим свойствам
Тип структурированных систем	Е, Па	h,Па×с	h/Е, с	Тип дисперсных систем	Пищевые массы
Свободнодисперсные	<10	<10	<10	Т/Ж (золи. суспензии). Ж/Ж (эмульсии)	Майонез, соусы, фруктовые, ягодные и овощные соки
				Т/Г (аэрозоли)	В виде дыма или тумана мука, сахарная пыль, масло, чай и др.
				Т/Г (сыпучие материалы)	Зерно, рис, крупа, сахар-песок, комбикорма и их ингредиенты*
Связнодисперс- ные	10-104	102- 106	10-100	Г/Ж, Т/Ж гели, студни, мази, пасты)	Патока, мед, сливочное масло, маргарин, бисквиты, кремы, расплавленный шоколад, конфетные массы, тесто, халва, плавленый сыр, творог, сметана.
				Т/Г (сыпучие материалы)	Мука, крупа, увлажненные сахар-песок и сахарная пудра, молотый иерастворимый кофе, какао - порошок, комбикорма и их ингредиенты**
Твердые структуры	>104	>106	>100	Ж, Г, Т/Т (твердые пены)	Конфеты, шоколад, твердые жиры, печенье, дрожжи, хлеб, сыр. сухари, пористые изделия

*0тносящиеся преимущественно к грубодисперсным и не слежавшимся системам. **Слежавшиеся и (или) относящиеся к средне- и высокодисперсным системам.