Изменение вязкости и текучести в процессе производства молока цельного сгущенного с сахаром
Проба |
Вязкость, 10-3 Па·с |
Текучесть, мл |
Молоко цельное сырое Пастеризованная молочная смесь Сгущенная молочная смесь перед внесением сахарного сиропа Сгущенная молочная смесь после внесения сахарного сиропа Сахарный сироп Молоко цельное сгущенное с сахаром |
1,594 0,0104 1,644 0,0069
18,52 0,296
2532,0 75,05 1466,0 25,70
3076,0 37,4 |
105,2
102,66 0,196
53,5 0,61
3,28 0,12 6,36 0,068
0,52 0,124 |
Для всех наименований сгущенных молочных продуктов с сахаром, существует единая температурно-инвариантная характеристика вязкости (η/ η0) – (τРγ*), которая представлена в табл. 24, где η – вязкость при градиенте скорости γ*(с-1), Па·с; η0 – наибольшая ньютоновская вязкость, Па·с; τР – осредненный период релаксации напряжений, с.
Для сгущенных молочных продуктов с сахаром осредненное значение периода релаксации равно 2,5 10 -5 с.
Таблица 24
Зависимость безразмерной вязкости (η/ η0) от приведенного градиента скорости (τРγ*)
τРγ* |
0,002 |
0,006 |
0,01 |
0,02 |
0,06 |
0,1 |
0,2 |
0,6 |
1 |
2 |
6 |
10 |
η/ η0 |
1 |
1 |
0,98 |
0,92 |
0,76 |
0,67 |
0,55 |
0,33 |
0,25 |
0,17 |
0,11 |
0,10 |
Известно, что поведение текучих систем при сдвиговом течении характеризуют с помощью реологических диаграмм или кривых течения, показывающих зависимость касательного напряжения и скорости сдвига.
В интервале изменения (τР γ*) от 2·10-2 до 3 безразмерная вязкость сгущенных молочных продуктов с сахаром может быть вычислена по формуле:
η/η0 = 1 / [3 (τР γ*)0, 85 + 1, (22)
Значения наибольшей ньютоновской вязкости сгущенных молочных продуктов с сахаром сразу же после сгущения должны находиться в пределах от 2 до 5 Па·с.
Вследствие развития структурообразования вязкость таких продуктов быстро увеличивается, особенно в течение первых суток. Заметное увеличение вязкости продолжается на протяжении первых трех месяцев, после чего темп прироста вязкости резко снижается и значение вязкости асимптотически приближается к некоторой предельной величине.
На вязкость сгущенных молочных продуктов существенное влияние оказывает применяемый способ сгущения. Так, например, вследствие длительного пребывания молока в вакуумных выпарных аппаратах циркуляционного типа (без принудительной циркуляции) его вязкость оказывается выше, чем у молока, сгущенного в пленочных выпарных аппаратах (с падающей пленкой) при одинаковых значениях концентрации сухих вещств.
Вязкость сгущенных молочных продуктов с сахаром зависит также и от способа внесения сахара в молоко.
Изучение реологических свойств молока цельного сгущенного с сахаром Л.В. Голубевой., Л.В. Чекулаевой и К.К. Полянским показало, что характер течения продукта можно описать формулой Кессона:
(23)
где S, б – эмпирические величины, зависящие от температуры.
Параметр S, возведенный в квадрат, имеет размерность динамического коэффициента вязкости, а параметр в в квадрате характеризует предельное напряжение сдвига.
Изучалась вязкость и текучесть молока цельного сгущенного с сахаром свежевыработанного и после хранения с помощью ротационного вискозиметра. «Старение» вызывает развитие тиксотропных свойств, связанных с агрегированием молекул казеина и образованием структуры. При этом вязкость не разрушенной структуры велика.
Перемешивание молока цельного сгущенного с сахаром вызывает лавинообразное разрушение структуры и резкое уменьшение вязкости. Установлено, что за 30 мин перемешивания в ротационном вискозиметре структура практически разрушается полностью. С увеличением длительности хранения вязкость и предельное напряжение сдвига, вычисленные по равновесным значениям, увеличиваются (табл. 25).
Структура после разрушения перемешиванием восстанавливается. Медленное восстановление структуры молока цельного сгущенного с сахаром обуславливается высокой вязкостью дисперсионной среды.
При восстановлении структуры возобновляется контакт между частицами дисперсной фазы. При этом, чем выше температура и меньше вязкость дисперсионной среды, тем выше скорость образования коагуляционных контактов.
Таблица 25