 |
|
Пищевые массы как предмет реологии.
А.Н. Андреев
Реология сырья, полуфабрикатов и готовых изделий хлебопекарного, кондитерского и макаронного производств
Учебное пособие
для специальности 270300 – «Технология хлеба, кондитерских и макаронных изделий», специализации – 270301 «Технология хлеба» очной и заочной форм обучения
Санкт – Петербург 2005 г.
Современные методы обработки пищевых материалов.
Основные понятия и определения.
Реология – занимается изучением закономерностей поведения различных материалов при различной деформации. Наука о деформации и течении различных тел, расположенных по своим свойствам между идеальной Ньютоновской жидкостью и твёрдым телом Гука.
Задачи:для интенсификаций технических процессов создание нового оборудования, разработка рациональных конструкций, новых технологий, выбор оптимального режима необходимо знать их физико-механические и структурно-механические и реологические свойства.
Механическая обработка пищевых материалов сопровождается комплексом сложных процессов: физических, химических, коллоидных, биохимических, микробиологических.
Большинство пищевых материалов представляют собой упругие пластично-вязкие материалы, а как же дисперсионные системы в виде суспензий, коллоидных растворов, твёрдых тел.
Реологические свойства могут быть использованы в расчётах при создании новых машин, раздельно формирующих, контроль качества полу фабрикатов, и готовые продукты, контроль параметров технологических процессов при создании АСУ.
Реология позволяет управлять структурой и качеством продуктов путём внесения добавок, изменения способов и режимов механической обработки.
При переработке пищевых материалов они подвергаются следующим воздействиям:
- смешивание 2-х или нескольких компонентов, для получения однородной смеси;
- выпрессованные пищевые материалы через форменные отверстия матриц для придания изделию определённой формы;
- штампование вязко-упругих масс для придания формы или нанесение рисунков;
- транспортирование пищевых материалов по каналам различного профиля, длины и диаметра;
- резание материалов, полу фабрикатов и готовых продуктов;
- дробление, сепарирование, брикетирование, таблетирование.
Тело- материал, продукт.
Для создания механической машины конструктор должен знать свойства массы, поведение её при обработке, изменение свойств после переработки. Реологические свойства сырья, полу фабрикатов и готовых изделий зависит от следующих свойств:
а) технологических факторов (рецептуры, влажности, конструкции, температуры)
б) механических факторов (транспортировки, объёма обработки, давления, способа получения продукта).
В инженерной реологии выделяются 4 процесса:
1. реология пищевых масс – раздел содержит сведения о теоретической реологии с целевым назначением для инженеров технологов и механиков.
2. реометрия пищевых масс – рассматриваются методы, приборы, замеряющие свойства и результаты изменения этих свойств проявляемые при обработке массы с рабочим органом машины.
3. реодинамические расчёты – расчётные модели, дающие количественно-теоретическую оценку результатов, взаимодействия пищевой массы с рабочими органами и каналами машин, позволяющими производить необходимые технологические процессы.
4. реологические основы оптимизации, интенсификации, контроля и управления качества. Окончательная основная цель - знание реологических свойств материала – получение конечного продукта заранее заданными (требуемые НТД) свойствами.
Пищевые массы как предмет реологии.
Простейшие по агрегатному состоянию материалы: газы, жидкости и твёрдые тела. Пищевые продукты относятся к реальным телам обладающими различными реологическими свойствами, отличавшиеся так же по состоянию текстуры и другими физическими показателями. В зависимости от вида, продолжительности, объёма нагружения (механического воздействия) реального тела, некоторые свойства или реологические свойства проявляются ярко, другие едва заметны: мука, тесто, подварки, смеси, суспензии, растворы соли, сахара, обладают специфическими свойствами, представляя собой дисперсные системы, состоящие их 2-х и более фаз. Для характеристики дисперсных систем большое значение имеет степень дисперсности (раздробленности вещества), размеры, форма частиц, величина удельной поверхности.
Д = 1 / а (см -1)
Д- дисперсность; а – размер частиц.
Чем > Д, тем < а
Увеличение дисперсности (например, твёрдой фазы) – один из путей интенсификации технологического процесса, то есть увеличение объёма химико-технологических процессов, которые пропорциональны активной поверхности взаимодействия фаз.
Удельная поверхность – это отношение общей поверхности частиц, к общему объёму вещества или общий объём дисперсной фазы.
Sуд = S / k
к - общий объём вещества
Дисперсность и удельная поверхность взаимно связаны, чем >Д тем< d , тем > Sуд
По степени дисперсности 3 группы:
1. Грубодисперсные системы d = 10 -3 – 10 -5 см, при этом вещество дисперсной среды состоит из молекул 10 -8 см
2. Коллоидно-дисперсные системы d = d -5 – а -7 см
3. Молекулярные, ионно-дисперсные системы ΙΙ = 10 -8 см d ф = 10 -8 см
Основные понятия, определения реологии.
В реологии рассматривается материал феноменологически, т.е. так как представляется нашими ощущениями, т.е. как сплошная среда, т.е. упрощёно (так как не принимаются во внимание дискретная, атомистическая и кинетическая теории материи) т.е. материалы рассматриваются как гомогенные и изотропные