Реферат тақырыбы: Тамақ өнімдерінің реологиялық қасиеттерінің параметрларын өлшеу

Кіріспе 11
Реометриямен айналысатын тамақ материалдарының реологиялық қасиеттерін өлшеу осы қасиеттердің сандық мәндерін анықтауға, эксперимент жүргізу шарттарына байланысты олардың өзгеру аралығын белгілеуге және эксперименттік деректерді белгілі бір материалдардың күйінің реологиялық теңдеулері бойынша алынған мәліметтермен байланыстыруға бағытталған. Реометрияның негізгі мақсаты – тамақ шикізатын өңдеудің ұтымды технологиясын таңдау және технологиялық жабдықтың жетілдірілген жұмыс органдарын құру үшін бастапқы база болып табылатын материалдардың құрылымдық-механикалық қасиеттерінің сенімді сандық мәндерін алу. 11
Реологиялық қасиеттерді өлшеудің екі әдісі қолданылады – абсолютті және салыстырмалы. Абсолютті әдіс анықтайтын теңдеулердің белгілі бір параметрлерін тікелей өлшеуге негізделген. Мысалы, теңдеумен сипатталған Ньютон сұйықтығының тұтқырлығын өлшеудің абсолютті әдісінде тиісті өлшеу құралдарының көмегімен ысыру мен кернеу жылдамдығы бағаланады, ал тұтқырлық олардың қатынасымен анықталады. Сұйықтық ағынының параметрлеріне әсер ететін өлшеу құралының дизайн ерекшеліктеріне байланысты кернеулер моментке ерекше тәуелді, ал сұйықтық ағынының жылдамдығы деформация жылдамдығын анықтайды. Салыстырмалы әдіс салыстырмалы және зерттелетін материалды анықтамалық үлгімен салыстыруға негізделген. 11
Сұйық өнімдердің тұтқырлығын өлшеу кезінде ағынның геометриясына байланысты абсолютті және салыстырмалы өлшеу әдістері үш топқа бөлінеді: 11
- беттер арасындағы ағын немесе тесік арқылы, 11
- дененің ағуы, 11
- ағынның еркін ағымы. 11
Беттер арасындағы ағым түрлері: капилляр арқылы өтетін ағын, әртүрлі пішіндегі жылжымалы және қозғалмайтын беттер арасындағы айналу ағыны, параллель жазықтықтар арасындағы сұйықтықтың ығысуы, олардың бірі қозғалмайтын, қабатты екі параллель бетпен қысу, қатты дененің сұйық материалына енгізуден ағын-әртүрлі пішіндегі индентор. Денені сұйықтықпен орау кезінде өлшеу еркін немесе қабырғамен шектелген ағынмен жүргізілуі мүмкін. Жеңілдетілген дененің пішіні негізінен сфералық немесе конустық. Азық-түлік материалдарының реологиялық қасиеттерін өлшеу тұрақты ағын жылдамдығында немесе тұрақты жүктеме кезінде жүргізілуі мүмкін. Заманауи өлшеу құралдары бұл параметрлерді кең ауқымда өзгертуге және оларды жоғары дәлдікпен сақтауға мүмкіндік береді. Бұл жағдайда деформация шамасы амплитудасы мен жиілігі бойынша, ал оның жылдамдығы уақыт бойынша және температураға байланысты өзгеруі мүмкін. 11
Негізгі бөлім 12
Тамақ өнімдерінің реологиялық қасиеттері 12
Әр түрлі тағамдық материалдардың динамикалық мінез-құлқын олардың реологиялық сипаттамаларын ескере отырып модельдеу оңтайлы өңдеу технологиясын таңдауға және жаңа технологиялық жабдықты жобалау кезінде ұтымды дизайн жасауға мүмкіндік береді. 12
Тамақ технологиясы үшін маңызды реологиялық құбылыстарға мыналар жатады: 12
- релаксация құбылыстары және әртүрлі тағамдық материалдардың деформациясы кезіндегі сусымалы құбылыстар, 12
- өнімнің деформация жылдамдығына байланысты тұтқырлықтың жоғарылауы немесе төмендеуі, 12
- механикалық әсер ету кезінде заттардың қатты күйден сұйық күйге ауысуы және кері қатаю, 12
- заттардың деформациясы кезіндегі әсердің әсері, 12
- реологиялық қасиеттердің электромагниттік өрістерге тәуелділігі, 12
- деформация кезінде жоғары молекулалы ақуыз қосылыстарының созылуы. 12
Нақты тағамдық материалдардың қасиеттері әр түрлі, бұл оларды реологиялық тұрғыдан жіктеуді қиындатады, өйткені бірдей материалдарды әр түрлі топтарға жатқызуға болады. Мысалы, пасталар мен кремдер коллоидтық жүйелер немесе көп компонентті дисперсиялар ретінде қарастырылуы мүмкін. Майлардың әртүрлі түрлерінің реологиялық қасиеттері жылу әсеріне қатты тәуелді және тұтқыр сұйықтықтардан белгілі бір аққыштық мәні бар тұтқыр пластик ортаға дейін болады. Мысалы, көптеген өсімдік майлары ньютондық сұйықтықтар сияқты әрекет етеді және әртүрлі спрэдтер шағын ығысу кернеулерінде сұйықтықтың болмауымен сипатталады, бұл олардың кірістілік шегінің болуын көрсетеді. 12
Ағын ұғымы сұйықтықтарға, ал деформациялар қатты материалдарға жатады. Сұйық және қатты заттардың қасиеттері бар материалдар тұтқыр серпімді немесе тұтқыр пластик болып саналады. 12
Тағамның реологиялық қасиеттерін талдау оларға не тән болуы мүмкін екенін көрсетеді: 12
- серпімді және тұтқыр серпімді мінез-құлық, 12
- ньютондық емес тұтқырлық қасиеттері, 12
- тиксотропия, 12
- аққыштық шегінің болуы. 12
Байланыстың беріктігі төмен болғандықтан, көптеген тамақ өнімдері сыртқы жүктемелер мен деформациялар кезінде сызықтық емес мінез-құлық көрсете бастайды. 13
Азық-түлік қасиеттерінің айырмашылығы құрылымдар мен химиялық құрамның алуан түрлілігіне байланысты. 13
Құрылымына байланысты тамақ өнімдері қатты, жартылай қатты және сұйық болып бөлінеді. 13
Қатты тағамдарға кристалды (ас тұзы) немесе аморфты құрылым (карамель өнімдері) тән. Капиллярлық кеуекті коллоидтық құрылым нан, жарма, макарон өнімдері, печенье, ет, балық, жемістер мен көкөністердің ұлпалары сияқты тағам түрлеріне тән, капиллярлық кеуекті құрылымы кесек қантқа ие. Крахмал, мармелад, желатин-концентрацияланған желе. 13
Жартылай сұйық өнімдерге пюре, тартылған ет, қоюландырылған сүт және т.б. 13
Сұйық өнімдер (бал, сүт, өсімдік майы, шарап, сыра, шырындар, сусындар және т.б.) коллоидты ерітінділер немесе эмульсиялар, суспензиялар, полярлы және полярлы емес ерітінділер. 13
Көптеген тағамдар күрделі гетерогенді жүйелер болып табылады. 13
Тамақ өнімдерінің негізгі физика-механикалық қасиеттеріне пішіні, геометриялық өлшемдері, массасы, тығыздығы (көлемді немесе көлемді) және т.б. жатады. 13
Жемістер мен көкөністердің пішіні ботаникалық түр мен сорттың көрсеткіші болып табылады. Нан-тоқаш және кондитерлік өнімдердің, ірімшіктердің пішіні шикізаттың сапасын және технологиялық процестің дұрыстығын сипаттайды. Ірімшік, шұжық, макарон, алма, көкөністер және басқа да өнімдер үшін мөлшері нормаланады. Мысалы, балық мөлшері бойынша үлкен, орташа, ұсақ және т.б. 13
Картоп партиясында ұсақ түйнектердің массалық үлесі шектеледі, ал сәбіз мен үстел қызылшасы үшін үлкен тамыр дақылдарына жол берілмейді. 13
Өнім бірлігінің массасы көптеген тамақ өнімдерінің сапасын бағалау кезінде белгіленеді. Килограмдағы масса кейбір балықтардың мөлшерін анықтау кезінде, жаңа қырыққабатты (бастың массасы) дайындау және сату кезінде және т.б. дәнді дақылдар мен қуырылмаған кофе үшін сапа көрсеткіші 1000 дәннің массасы, жаңғақтар үшін - 100 дана, карамель мен кәмпит үшін 1 кг бірліктер саны реттеледі. 13
Өнімнің тығыздығы кг/м3 өлшенетін массаның оның көлемінің бірлігіне қатынасына тең. Сұйық өнімдерде салыстырмалы тығыздық анықталады - өнімнің массасын (20°C температурада) сол температурада тазартылған судың тең көлемінің массасына бөлу арқылы табылған өлшемсіз шама. Тығыздығы бойынша, мысалы, жүзімдегі қанттың массалық үлесі, тұздалған қырыққабат пен тұздалған қиярдың тұзды ерітінділеріндегі ас тұзының мөлшері, алкогольдің беріктігі, картоп түйнектеріндегі крахмалдың мөлшері анықталады. 13
Тығыздықтың көмегімен майлар мен сүттің химиялық құрамын бағалауға болады. Мысалы, сиыр сүтінің тығыздығы (1,027 - 1,031 кг/м3) майдың, ақуыздың, көмірсулардың және минералдардың массалық үлесіне байланысты және сумен сұйылтылған кезде оның тығыздығы төмендейді. 14
Өнімнің көлемді немесе көлемді массасы оның массасының бос орындар мен кеуектермен бірге алынған көлемге қатынасымен анықталады. Өнімнің көлемдік массасын ыдыстың сыйымдылығын, қойма үй-жайларын анықтау, сақтау өнімдерін орналастыру, тасымалдау кезінде көлік құралдарын таңдау кезінде ескеру қажет. Мысалы, картоптың көлемдік салмағы 650-700 кг/м3, қырыққабат - 350 - 500, пияз - 550 - 600, бидай дәндері - 760 кг / м3. 14
Тамақ өнімдерінің реологиялық қасиеттерінің сипаттамасы 14
Азық-түлік материалдарының реологиялық қасиеттерінің барлық жиынтығынан екі қасиет негізгі рөлге ие – тиімді тұтқырлық және тұтқыр серпімді параметрлердің сызықтық өзгеруі. Әр түрлі тағамдық материалдардың тұтқырлығын өлшеу вискозиметрияны зерттеу объектісін құрайды. 14
Капиллярлық вискозиметрияның мәні капиллярдың калибрленген арнасының ондағы зерттелетін сұйықтықтың өтуіне төзімділігін бағалаудан тұрады. Капилляр деп дөңгелек қимасы бар және ұзындықтың диаметрге қатынасы үлкен түтік түсініледі. Дөңгелек қимадан басқа әр түрлі пішінді арналарды қолдануға болады. Капиллярлық вискозиметрияда арна арқылы өтетін сұйықтықтың көлемдік ағыны мен капилляр ұштарындағы қысымның төмендеуі арасында байланыс орнатылады. Іс жүзінде осы параметрлердің бірі беріледі, ал екіншісі өлшенеді. Ньютон сұйықтықтарының тұтқырлығын капиллярлық вискозиметрлердің көмегімен өлшеу кезінде келесі болжамдар қабылданады: 14
- деформация жылдамдығына пропорционалды ығысу кернеуі, 14
- ағын режимі ламинарлы, 14
- тұрақты жылдамдық профилімен капиллярдағы сұйықтық ағыны, 14
- капилляр қабырғасындағы ағын жылдамдығы нөлге тең, 14
- капиллярдағы сұйықтық ағынындағы жылу аз және жылу капилляр қабырғасымен шығарылады, 14
- капилляр ұзындығының көлденең қиманың радиусына қатынасы. 14
Капиллярлық вискозиметрлер сұйық материалдардың тұтқырлығын оның шамалы мөлшерімен анықтау үшін қолданылады, мысалы, сорпалар, сұйық сүт өнімдері, өсімдік майлары, шырындар және т.б. 14
Капиллярлық вискозиметрлердегі тұтқырлықты өлшеу кезінде қысым әртүрлі тәсілдермен қамтамасыз етілуі мүмкін: тұрақты жүктеме, серіппе, газ қысымы, берілген бағдарлама бойынша реттелетін күшпен механикалық жетек, сұйықтықтың өзіндік салмағы. 14
Салыстырмалы тұтқырлықты анықтау үшін әртүрлі типтегі резервуарлардан сұйықтықтың еркін ағып кетуінің вискозиметрлері қолданылады (шыныаяқ, құбырлы және т.б.). Шыныаяқ капиллярлық вискозиметрдің түбінде калибрленген капилляр орнатылған стакан (шыныаяқ) бар. Сұйықтықтың тұтқырлығын өлшеу кезінде оның жарамдылық мерзімі өлшенеді. Бұл құрылғының реттелетін өлшемдері бар, олар эталондық сұйықтықтың 1% - дан аспайтын қателігін қамтамасыз етеді. Шыныаяқ вискозиметрінің бір түрі – бұл сұйықтықтың еркін ағып кетуіндегі салыстырмалы тұтқырлығын анықтауға арналған бұрыштық вискозиметр. Вискозиметрде сыналатын сұйықтық деңгей өлшегішпен бақыланатын белгілі бір деңгейге дейін құйылатын резервуар бар. Резервуар термостатқа орнатылған, онда судың қажетті температурасы реттелетін жылу жылытқышымен қамтамасыз етіледі және термометрмен басқарылады. Екінші термометр резервуардағы сұйықтықтың температурасын бақылауға қызмет етеді. 14
Тамақ өнімдерінің реологиялық қасиеттерінің параметрлерін өлшеу әдістері 15
Тағамның реологиялық сипаттамаларын бақылау әдістері екі топқа бөлінеді: 15
1) абсолютті бірліктердегі классикалық немесе шынайы реологиялық сипаттамаларды өлшеу әдістері; 15
2) технологиялық операцияларды имитациялайтын және эмпирикалық болып табылатын шартты реологиялық сипаттамаларды өлшеу әдістері, ал өлшеу нәтижелері консистенция мен текстураның параметрлері болып табылады (1-кесте). 15
Көптеген тамақ өндірістерінің физика-химиялық және биотехнологиялық негіздері классикалық реология әдістерін қолдана отырып және шартты реологиялық сипаттамаларды кеңінен қолдану арқылы алынған тамақ өнімдерінің реологиялық мінез-құлқын зерттеуге арналған эксперименттік мәліметтер негізінде құрылды. 15
Кесте 1. Классикалық және шартты реологиялық параметрлер арасындағы сәйкестік 15
Классикалық реологиялық параметрлер 15
Шартты реологиялық параметрлер 15
Реометр 15
Серпімділік модулі 15
Серпімді деформация 15
Структурометр СТ-2 15
Қаттылық 15
Жүктеу күші 15
Структурометр СТ-2 15
Беріктік шегі 15
Жүктеменің шекті күші 15
Структурометр СТ-2 15
Қаттылық 15
Индентордың батыру тереңдігі 15
Структурометр СТ-2 15
Шекті ығысу кернеуі 15
Пластикалық деформация 15
Структурометр СТ-2 15
Тұтқырлық 15
Айналмалы сәт 15
Структурометр СТ-2/ Вискозиметр 15
Жабысқақ кернеу 15
Бөліну күші 15
Структурометр СТ-2 15
Серпімді кейінгі әсер 15
Релаксация уақыты 15
Структурометр СТ-2 15
Азық-түлік массаларының реологиялық параметрлерін бақылаудың классикалық әдістері әрдайым өнімнің күрделі шиеленіс жағдайында болған кезде өңдеу кезінде өнімнің мінез-құлқын толық сипаттай алмайды. Шартты реологиялық параметрлер технологиялық операцияның барысын модельдеуге және әртүрлі деформациялық әсер ету жағдайында өнімді өңдеудің оңтайлы қарқындылығын анықтауға мүмкіндік береді. 16
Айта кету керек, текстуралық анализатор сияқты құрылғылар Ст-2 структурометрі классикалық және шартты реологиялық сипаттамаларды бақылау үшін бір уақытта қолайлы. Текстуралық анализатор структурометр ст-2 шикізаттың, жартылай фабрикаттардың қасиеттерін және дайын өнімнің сапасын дәл және жан-жақты бақылауды қамтамасыз ететін әмбебап типтегі құрылғыларға жатады. 16
Тамақ өнеркәсібіндегі отандық және шетелдік реометрияның қазіргі жағдайын талдау көрсеткендей, қолданылатын құрылғылардың көпшілігі жеке қасиеттер тобын өлшейді (ығысу, қысу, үстірт), яғни тар бағытқа ие. Сондықтан шикізаттың, жартылай фабрикаттардың қасиеттерін және дайын өнімнің сапасын дәл және жан-жақты бақылауды қамтамасыз ету, мысалы, құрылымды анализатор сияқты әмбебап типтегі құрылғылардың көмегімен ғана мүмкін болады. 16
Реологиялық өлшеу әдістері мен құралдарының көпшілігі зертханалық зерттеулерге арналған. Қазіргі заманғы аспаптарда өлшеу ішінара немесе толығымен автоматтандырылған және нәтижелер компьютерлердің көмегімен өңделеді. 16
Тұтқырлығы төмен жүйелерді (шырындар, сүт, өсімдік майы және т.б.) зерттеу үшін капиллярлық және шарикті визкозиметрлер қолданылады, ал тұтқырлығы жоғары жүйелер үшін — айналмалы вискозиметрлер (реотесттер, воларович, Мачихин вискозиметрлері және т.б.) пайдаланылады. 16
Шекті ығысу кернеуінің мәнін анықтау үшін әртүрлі әдістер мен құрылғылар да қолданылады. Ең қол жетімді және қарапайым аспаптарға әртүрлі инденттері бар конустық қабаттар мен пенетрометрлер (конус, доп, ине және т.б.), сондай-ақ көлбеу жазықтықтағы сдысу деформациясын өлшеуге арналған аспаптар жатады. 16
Конустық пластомердің (пенетрометрдің) жұмыс принципі – тегіс немесе гофрленген беті болуы мүмкін конус тұрақты жүктеме әсерінен зерттелетін өнімге батырылады. Индентордың батыру тереңдігі өнімнің консистенциясы мен оның құрылымдық-механикалық қасиеттерін бағалайды. 16
Құрылымдық жүйелердің маңызды ығысу қасиеттеріне мыналар жатады: 16
- пластикалық және тиімді тұтқырлық және релаксация кезеңі; 16
- бұзылмаған құрылымды сырғыту кезінде ең үлкен тұтқырлық; 16
- шекті бұзылған құрылымның тұтқырлығы; 16
- ығысу серпімділік модульдері; 16
- материалдың аққыштық шектері; 16
- статикалық және динамикалық шектівигысу кернеуі; 16
-серпімді-сынғыш және пластикалық-тұтқыр бұзылу кезіндегі құрылымның беріктік сипаттамалары. 17
Кейбір тамақ өнімдері, мысалы, ірімшіктер, қамырдың жекелеген түрлері және т.б. қатты денелерге тән икемділікті және сұйық тағамдардағыдай тұтқырлықты көрсетеді. 17
Сызықтық заңға сәйкес келетін серпімді-пластикалық материалдарда кернеу мен деформация арасындағы қатынас тек уақытқа байланысты, сызықтық емес тәуелділігі бар материалдарда бұл қатынас кернеу мөлшеріне де байланысты. 17
Қорытынды 17
Осылайша, тамақ өнімдерінің реологиясы – бұл тағамның реологиялық қасиеттерін, яғни қатаң белгіленген жағдайларда оның консистенциясы мен сұйықтығын зерттеу және консистенциясы, өтімділік дәрежесі және басқа механикалық қасиеттері тағамның қанша уақыт сақталатынын, оның қаншалықты тұрақты болатынын түсіну үшін, сондай-ақ тағамның құрылымын анықтау үшін маңызды. Тұтынушы үшін тағамның жарамдылығы көбінесе тағамның құрылымымен анықталады, мысалы, тағамның таралу дәрежесі мен кремділігі. Азық-түлік реологиясы тамақ өнімдерін өндіру мен өңдеудегі сапаны бақылау үшін маңызды. Азық-түлік реологиясына қатысты терминдер ежелгі заманнан бері белгілі. Ежелгі дәуірде, Египетте наубайшылар қамырдың консистенциясын қолына жайып бағалады. 17
Азық-түлік реологиясы туралы көптеген әдебиеттер бар, өйткені азық-түлік реологиясын зерттеу зат ағыны мен деформациясының негізгі реологиялық динамикасын түсінуден тыс бірегей факторларды тудырады. Азық-түлік өнімдерін олардың реологиялық жағдайына қарай жіктеуге болады, мысалы, қатты , гель тәрізді, сұйық, эмульсиялық, сәйкес реологиялық сипаттамалары бар және олардың реологиялық қасиеттерін өлшеуге болады. Бұл қасиеттер тамақ өнеркәсібінің құрылысына, сондай-ақ жарамдылық мерзіміне әсер етед және басқа да маңызды факторлар, соның ішінде тұтынушыларға ұнайтын сенсорлық қасиеттер. Азық-түлік күрделі құрылымға ие болғандықтан және көбінесе бір массада әртүрлі қасиеттері бар сұйықтық пен қатты заттардың қоспасы болғандықтан, тамақ реологиясын зерттеу полимер реологиясы сияқты салаларда зерттеуге қарағанда күрделірек. 17
Дегенмен, азық - түлік реологиясы – бұл біздің тағамның құрылымын қабылдауымызбен күн сайын кездесетін нәрсе және тамақ реологиясының негізгі тұжырымдамалары полимер физикасына, май ағынына және т.б. осы себепті тамақ реологиясының мысалдары дидактикалық тұрғыдан пайдалы. 17
Психореология – бұл реологиялық қасиеттер туралы сезімтал пайымдау. Бұл термин тамақ өнеркәсібінде тағамның аузындағы сезімдерді сипаттау үшін қолданылады. Тек шынайы реологиялық қасиеттерге сүйене отырып, тағамның қалай "сезінетінін" болжау әрқашан оңай емес. 18
Азық-түлік реологиясындағы ең маңызды фактор – тұтынушының өнімді қабылдауы. Бұл қабылдауға тағамның тәрелкеде қалай көрінетіні, сондай-ақ оның аузында қалай сезінетіні немесе «ауыздағы сезім» әсер етеді. Ауыз сезімі тағамның адамның аузына түскенде қалай қозғалатынына немесе ағып кетуіне байланысты және тағамның қаншалықты қажет екенін анықтайды. 18
Пайдаланылған әдебиеттер тізімі 18
В. Ю Шишмарев – Өлшеу құралдары 18
2 Есенбаева Г.А., какенов Қ.С. Стандарттау, метрология және сапаны 18
басқару негіздері. Қарағанды, 2004ж 18