Главная страница
Навигация по странице:

  • 3. Технологические расчеты

  • 4. Основы реометрии и технологического контроля

  • Список используемой литературы

  • Курсовая по реологии. Курсовой проект по дисциплине Реология


    Скачать 67.49 Kb.
    НазваниеКурсовой проект по дисциплине Реология
    АнкорКурсовая по реологии
    Дата29.11.2020
    Размер67.49 Kb.
    Формат файлаdocx
    Имя файлаKursovaya_po_reologii.docx
    ТипКурсовой проект
    #155094
    страница3 из 3
    1   2   3

    2. Реологические и структурно-механические свойства

    Теплофизические свойства говядины представлены в табл. 1.

    Таблица 1 – Теплофизические свойства говядины


    Говядина


    Удельная теплоемкость, кДж/(кг-К) [ккал/(кг-град)]


    Теплота замерзания или оттаивания, кДж/кр (ккал/кг)


    выше точки замерзания


    ниже точки замерзания


    Тощая


    3,25 (0,78)


    1,76 (0,42)


    234,46 (56)


    Упитанная


    2,55 (0,61)


    1,49 (0,36)


    171,66 (41)


    Телятина


    2,95 (0,70)


    1,68 (0,40)


    209,34 (50)



    Срок хранения говядины при температуре -0,5 – +0,5°С и относительной влажности воздуха 85-90% 14-16 сут. Средняя дневная потеря массы 0,2-0,4%.
    Химический состав экстрактивных веществ мышечной ткани непостоянен и зависит от глубины послеубойных изменений в мясе. Отдельные экстрактивные вещества или продукты их превращений существенно влияют на многие свойства мяса. Они оказывают влияние на его консистенцию, влагоудерживающую способность белков и отчасти определяют вкус и аромат мяса.

    К азотсодержащим экстрактивным веществам относят креатин, креатинин, креатин фосфат, карнозин, аденозинтрифосфорную кислоту и продукты ее распада, свободные аминокислоты, глюта.тион, пуриновые и пиримидиновые основания. Многие из перечисленных низкомолекулярных соединений участвуют в образовании вкуса и аромата мясных продуктов. По содержанию креатина судят о крепости бульона. Глютатион активизирует мышечные ферменты, улучшающие консистенцию мяса.

    К экстрактивным веществам, не содержащим азота, относят гликоген, декстрины, мальтозу, глюкозу, молочную и пировиноградную кислоты. Количество и соотношение этих веществ зависят от состояния животного и продолжительности хранения мяса.

    Гликоген, называемый животным крахмалом, играет роль энергетического вещества. В мышечной ткани гликоген содержится в свободном и в связанном с белками состоянии. Содержание гликогена в мышцах достигает 0,8%, но значительно больше его в печени. В мышцах откормленных и упитанных животных гликогена несколько больше, чем у истощенных, утомленных и больных. После убоя животного гликоген распадается с образованием в основном молочной кислоты, от содержания которой зависят многие процессы, косвенно оказывающие влияние на консистенцию и вкус мяса. Кроме того, кислая среда, обусловленная накоплением молочной и фосфорной кислот, препятствует развитию гнилостной микрофлоры.

    Соединительная ткань. Эта ткань составляет в среднем 16% массы туши и выполняет в организме в основном механическую функцию, связывая отдельные ткани между собой и со скелетом. Разновидности ткани: ретикулярная, рыхлая и плотная, эластическая и хрящевая. Из соединительной ткани построены сухожилия, суставные связки, надкостница, оболочки мышц, хрящи дыхательных путей, ушные раковины, межпозвоночные связки и кровеносные сосуды.

    В отличие от мышечной в соединительной ткани сильно развито межклеточное вещество, которое создает многообразие видов этой ткани. Основным структурным образованием соединительной ткани являются коллагеновые и эластиновые волокна, в зависимости от соотношения которых меняются и ее свойства. Коллагеновые волокна обладают значительной прочностью; отдельные волокна собраны в пучки, покрытые тонкой оболочкой, и связаны аморфным веществом. Эластиновые волокна содержатся в соединительной ткани в меньшем количестве, чем коллагеновые.

    Исключение составляет эластическая соединительная ткань, входящая в состав затылочно-шейной связки и крупных кровеносных сосудов. Эластические волокна этой ткани имеют однородную структуру и меньшую прочность, чем коллагеновые.

    Коллагеновые и упругие эластические волокна значительно превосходят по прочности волокна мышечной ткани и обусловливают жесткость мяса. С возрастом животного заметно уменьшается растворимость фракций коллагена в связи с образованием дополнительных межмолекулярных поперечных связей. Эти возрастные изменения приводят к увеличению жесткости мяса.

    В соединительной ткани меньше воды, чем в мышечной, но преобладают белки. Основными белками этой ткани являются коллаген, эластин, ретикулин, муцины, мукоиды. Коллаген входит в состав всех видов соединительной ткани, но особенно много его в сухожилиях (до 35%). Он не растворяется в холодной воде, но набухает. При нагревании коллагена с водой образуется глютин в виде вязкого раствора, который при охлаждении переходит в студень-гель. Эластин исключительно устойчив к действию горячей воды и не образует при нагревании глютина.

    В технологических процессах продукты подвергаются внешним воздействиям, интенсивность которых зависит от сопротивляемости сырья, т.е. его физических характеристик. Величины сопротивляемости особенно важны при проведении процессов с использованием высококонцентрированных источников энергии (инфракрасный и высокочастотный нагревы, высокоскоростная механическая обработка, ультразвук, обработка давлением и др.).

    Характеристика продукта складывается из комплекса физических свойств. Отдельные свойства, например, электропроводность, не отражают поведения материала даже в простейшем процессе электроконтактного нагрева. Поэтому для эффективного решения технологических задач необходимо знание динамики изменения структурно-механических, биохимических и других свойств продукта.

    Всестороннее изучение свойств сырья, полуфабрикатов и готовой продукции, т. е. одновременное исследование структурно-механических, физико-химических, электрофизических, биохимических, микробиологических, гистологических и других характеристик, необходимо при обязательной оценке пищевой ценности. Только путем сопоставления и совместного рассмотрения полученных данных можно получить ответ на вопрос о возможности применения на практике новых способов обработки животного сырья, имеющего столь сложный состав и пищевое назначение.

    Комплексное исследование свойств мясопродуктов необходимо при обосновании новых физических способов обработки, позволяющих интенсифицировать, а в некоторых случаях и механизировать пассивные технологические процессы.

    Физические свойства. Мясо и мясопродукты в связи со сложностью микроструктуры имеют большую оптическую плотность. Поглощение и рассеивание излучения определяются в основном четырьмя процессами: резонансным поглощением излучения молекулами сухого вещества, а также молекулами структурной и связанной влаги; рассеиванием излучения, обусловленным флуктуациями плотности вещества, а также рассеиванием излучения на молекулах белков, полисахаридов, ионах, на взвешенных коллоидных частицах, клетках, частицах пигментов на оптических неоднородностях - капиллярах и порах.

    Теплофизические свойства. Аналитическая теория теплопроводности представляет собой теорию распространения теплоты в различных неравномерно нагретых телах, которые рассматриваются как сплошные среды, непрерывно заполняющие пространство, без учета молекулярного строения и молекулярных свойств вещества.

    В соответствии с этим тела характеризуются так называемыми макросвойствами. К нимотносятся коэффициенты теплопроводности и температуропроводности, удельная теплоемкость, объемная масса, вязкость вещества, коэффициенты диффузии и т.д.

    Коэффициент температуропроводности, а является основным тепловым параметром при неустановившемся во времени режиме. В этом случае наряду с коэффициентом теплопроводности X на распределение температуры в теле существенное влияние оказывают удельная теплоемкость с и плотность ρ, связанные между собой соотношением, которое показывает, что коэффициент температуропроводности характеризует соотношение между двумя тепловыми свойствами тела: способностью проводить и аккумулировать теплоту.

    Теплофизические свойства различных тел зависят от их химического состава, микроструктуры, пористости, влажности, предварительной термообработки, температуры и т.д. Зависимость тепловых свойств веществ от большого количества взаимно связанных факторов делает эксперимент практически единственным источником получения данных для определения этих свойств. Одновременно с этим эксперимент является источником дополнительной информации о поведении веществ, что позволяет углубить существующие физические представления о механизмах переноса теплоты, поскольку они относятся обычно не к реальным телам, а к их идеализированным моделям. Модельные представления о веществе дают возможность построить соответствующие расчетные методы для определения некоторых тепловых свойств.

    3. Технологические расчеты

    Сдвиговые характеристики твердообразных мясных продуктов

    В отличие от жидкообразных, твердообразные и твердые системы имеют сравнительно прочную структуру, которая до начала разрушения характеризуется определенной прочностью (предельным напряжением сдвига, пределом прочности, модулями упругостей, релаксацией и т.д.), а после разрушения – соответствующими сдвиговыми и другими характеристиками. Они определяются выбранной математической моделью тела и ее адекватностью реальным условиям деформирования.

    Сдвиговые характеристики продуктов в области практически неразрушенных структур определяют по кинетическим кривым деформации с помощью коаксиально-цлиндрического вискозиметра, сдвиговых приборов с двумя параллельными пластинами, а также различными инденторами (конус, сфера, пластина и т.д.).

    Значения основных сдвиговых характеристик для говядины, измеренные при температуре 10 ºС с помощью ротационного вискозиметра РВ-8, представлены в табл. 2.

    Таблица 2 – Сдвиговые характеристики различных видов мясного и колбасного фарша


    Наименование фарша


    Предельное напряжение сдвига, Па


    Пластическая вязкость, Па.с


    Коэффициенты


    В, Па.с


     , Па.с


    m


    Говядина куттерованная (с водой)


    700


    18-20


    6,1


    510


    0,73



    Прочностные характеристики целых тканей мяса и мясопродуктов

    В табл. 3 приведены значения прочностных характеристик мяса и мясопродуктов по усилию резания на единицу длины лезвия ножа. При этом лезвие ножа установлено нормально скорости его перемещения, заточено под малым углом, тонкое и движется со скоростью 1 м/с.

    Таблица 3 – Прочностные характеристики целых тканей мяса и мясопродуктов


    Продукт


    Сопротивление резанию р·10-3, н/м


    Предел прочности  ·10-5, н/м2


    сырых


    вареных


    растяжение


    сжатие


    Мускулы разные

    Волокна:

    - коллагеновые

    - эластиновые

    Парное мясо

    Плотная часть кости

    Поверхностный жир (филейный)

    Шкура


    1,3-8,8
    41,0

    27,5

    5-8

    -
    4,2

    -


    2,7-4,8
    7,3

    14,4

    -

    -
    1,0

    -


    10-20
    2000-6500

    1000-2000

    -

    500-1200
    -

    100-400


    -
    -

    -
    400-900
    -

    -



    Плотность мяса и мясопродуктов

    Плотность, как одно из фундаментальных свойств, является существенной характеристикой при расчете машин и аппаратов и оценке качества продукта. Среднюю плотность продукта  , кг/м3, для сравнительно небольшого объема определяют по формуле:

     = m/V,

    где m – масса продукта, кг;

    V – объем продукта, м3.

    Величина плотности продукта обуславливается концентрацией сухих веществ в нем. Так, плотность несоленой говядины 1-го сорта составляет 1048 кг/м3, а говядины соленой без воды – 1054 кг/м3. Повышение плотности говядины соленой объясняется уплотнением тканей при посоле в результате выделения части клеточного сока.

    Поверхностные свойства продуктов отражают взаимодействие их с твердыми телами и характеризуются такими характеристиками, как липкость (адгезия) и коэффициентом внешнего трения. Данные характеристики используются при выборе материала для изготовления рабочих органов машин, аппаратов.

    Исследования ученых показали, что адгезия говядины вдоль и поперек волокон почти одинаковая (превышение в первом случае достигает 10%). Значительно уменьшается адгезия дефростированной говядины, что связано с необратимыми изменениями структуры ткани и сока при замораживании и размораживании.

    Структурно-механические свойства продуктов не являются постоянными «константами» и в процессах обработки могут существенно изменяться в зависимости от различных технологических факторов, например, температуры, влагосодержания, давления, степени измельчения, продолжительности измельчения и др.
    К результатам метареологических исследований можно отнести данные о прочностных свойствах говядины в испытаниях на разрыв, сопоставляемых органолептической оценкой нежности мяса в баллах.

    Величины предела прочности говядины на разрыв (σпр∙10-5, Па) приведены в табл. 4.

    Таблица 4 – Предел прочности говядины на разрыв

    Определение реологических характеристик (адгезии) проводили по методике Тышкевича на лабораторной установке по определению липкости. По методике Воларовича на лабораторной установке пластометра конического измеряли сдвиговые структурно-механические свойства. Для определения вязкости использовали насадку PV6 на прибор «Вязкозиметр Брукфельда» модели RVDVE, скорость ее вращения установили в 2 оборота в минуту.

    На основании лабораторных исследований можно полагать, что с увеличением массовой доли белков структуре мяса и уменьшением доли жировой ткани увеличивается и прочность белково-жировой эмульсии, следовательно, увеличивается и предельное напряжение сдвига, о чем свидетельствует величина пенетрации, представленная в табл. 5.

    Таблица 5 – Реологические характеристики говядины


    Предельное напряжение сдвига, Па


    Адгезия, Па


    Вязкость, Па·с


    2033,33±59,60


    258,23±10,21


    1631,00±122,33


    4. Основы реометрии и технологического контроля

    Определение усилия среза для целых тканей мяса

    Увеличение производства качественных мясных изделий – является одной из главных задач, стоящих перед мясной промышленностью. Одним из путей решения поставленной задачи является широкое использование в процессе производства продуктов различных способов обработки мяса с целью улучшения его консистенции и повышения нежности – главных показателей качества для потребителя.

    В последние годы в научной и патентной литературе появилось значительное число сообщений об экспериментальных исследованиях, в которых улучшение нежности мяса удавалось добиться путем использования механических, физических, химических или комбинированных способов воздействия на него.

    Следует отметить, что многие проблемы, связанные с улучшением нежности мяса, и теоретические аспекты механизма этого процесса, имеющие прямое отношение к выявлению оптимальных путей практического использования различных методов обработки, остаются до сих пор нерешенными и оставляют широкое поле деятельности для специалистов мясной промышленности.

    Вопросам изучения нежности мяса посвящены многочисленные работы советских и зарубежных ученых: А.С. Большакова, И.А. Рогова, Н.К. Журавской, А.В. Горбатова, А.С. Ратушного, В.Е. Мицыка, Э. Кармаса и др. Однако причины нежности или жесткости мяса до конца еще не раскрыты, поскольку исследователям приходится иметь дело со сложной многокомпонентной биологической системой, состояние которой зависит от различных факторов: прижизненных (вида, пола, возраста, условий содержания животного, состава и строения соединительной ткани, размера мышечных пучков и волокон, количество внутримышечного жира и т.п.) и послеубойных – скорости и степени созревания мяса, а также различных видов обработки.

    Целенаправленное использование перечисленных факторов, активно воздействующих на процессы, протекающие в мясе при автолизе, однотипные для всех теплокровных животных и птиц, позволяет получить продукты высокого качества. Управлять нежностью мяса можно предубойной обработкой животных или воздействием на мясо после убоя. Главная цель того или другого вида обработки - добиться быстрого и полного созревания мяса, т. е. совокупности изменений важнейших его свойств, обусловленных углублением автолиза, в результате чего мясо приобретает хорошо выраженный вкус и аромат, становится мягким и сочным, более влагоемким и доступным действию пищеварительных ферментов.

    Для проведения оценки нежности мяса до и после тепловой обработки применяются: объективные методы - физические (инструментальные) и химические, связанные с физическими и биохимическими процессами, происходящими в нем, и основанные на определении усилия резания, проникающего усилия, усилия раскусывания, измельчения, растяжения мяса, силы сжатия, содержания соединительной ткани, степени атакуемости белков ферментами пищеварительного тракта и других показателей; субъективные методы – органолептические, как сочность, мягкость, легкость пережевывания и количество остатка после жевания.

    Из физических методов оценки нежности мяса наибольшее распространение получили приборы, основанные на определении усилия резания (среза). Однако, следует отметить недостаток этого метода, который заключается в трудности контроля направления мышечных волокон при резании, соблюдения идентичной температуры образцов, остроты лезвия.

    При определении усилия резания определяют максимальное усилие резания Рср, которое фиксируется динамометром.

    К приборам для определения нежности мяса, работающих по принципу резания можно отнести: прибор Леймана, прибор Уорнера-Брацлера, прибор Крамера, прибор ПМ-3 Большакова А.С. и др., прибор фирмы Инстрон и ряд других.

    Лабораторный прибор предназначен для определения усилия среза и напряжения среза для целых тканей мяса, а также для определения усилия среза (нежности) колбасных и других мясных изделий.

    Общий вид конструкции лабораторного прибора представлен на рис. 4. Прибор состоит из основания (1), П-образной вертикальной стойки (2), на которой в верхней части закреплен держатель образцов (3), подвижной планки (4), в которой установлен режущий орган (5), динамометра (6) и нити (7).

    Рисунок 4 – Лабораторный прибор для определения усилия среза
    Подготовка прибора к измерениям

    Вначале проверяют правильность установки прибора. Проверяют заточку ножа, его крепление в держателе. Правильность установки нуля на динамометре, прочность крепления динамометра к подвижной планке прибора.

    Методика проведения испытаний образцов продукта и измерения

    Перед началом испытаний производят выбор режущего органа (ножа), который затем закрепляется с помощью винтов к планке прибора. Подготовленный образец закладывают в держатель и, взявшись пальцем руки за кольцо динамометра, производят движение ножа вниз. Резание рекомендуется производить без рывков и не слишком медленно, стараясь соблюдать одинаковую скорость движения ножа. В процессе резания по показанию максимальной силы фиксируют значение усилия среза. По окончании процесса резания производят подъем ножа в исходное положение и одновременно осуществляют перемещение испытываемого образца вдоль держателя под лезвие ножа и снова проводят испытание.

    Приготовление из мяса образцов для испытаний

    Для испытаний готовят 5 образцов вдоль волокон по длине и 5 образцов поперек волокон по длине массой около 100 г. Взвешивают, упаковывают в фольгу и помещают их одновременно в емкость с водой, имеющей температуру 90 оС, и варят: первый – 10 мин, второй – 20 мин, третий – 30 мин, четвертый – 60 мин и пятый – 90 мин. После образец вынимают, разворачивают, остужают до комнатной температуры. Далее из каждого куска вырезают 2-3 образца прямоугольной формы размерами 10×10×40 мм. При вырезании необходимо следить, чтобы направление мышечных волокон в образце было строго параллельно или перпендикулярно направлению движения режущего органа.

    На одном образце делают измерение 3-5 раз, каждый раз снимая показания динамометра. Таким же образом проводят испытания и для других кусков мяса.

    По результатам испытаний строят график изменения усилия среза Рср, от продолжительности варки  .

    Заключение

    Требования к безопасности и качеству продуктов питания в Европейском союзе и России в последние годы ужесточаются, касается это и качества мяса. Создаются мясопродукты с заданным уровнем качества, пищевой и биологической ценностью.

    Особое внимание уделяется белковой составляющей животных и растительных белков. Общепризнано, что говядина является ценным источником полноценного белка, так как используется организмом человека на анаболитические цели в полном объеме.

    Используя методы реологических исследований, можно наиболее полно судить о качестве и свойствах говядины, которые зависят от химического состава и определяются внутренним строением.

    Список используемой литературы


    1. ГОСТ Р 50814-95 «Методы определения пенетрации конусом и игольчатым индентором».


    2. Ильичев А.Ф. Основы реологии. Учебное пособие. – Калининград, КГТУ, 2001. – 36 с.


    3. Косой В.Д. и др. Инженерная реология биотехнологических сред. Учебное пособие / В.Д. Косой и др. – СПб.: ГИОРД, 2005. – 648 с.


    4. Малкин А.Я., Исаев А.И. Реология: Концепции, методы, приложение / Пер. с англ. – СПб.: Профессия, 2007. – 480 с.


    5. Мачихин Ю.А., Мачихин С.А. Инженерная реология пищевых материалов. – М.: Легкая и пищевая пром-сть, 1981. – 216 с.


    6. Реометрия пищевого сырья и продуктов: Справочник / Под ред. Ю.А. Мачихина. – М.: Агропромиздат. – 1990. – 271 с.


    7. Рогов И.А. и др. Дисперсные системы мясных и молочных продуктов. – М.: Агропромиздат, 1990. – 320 с.


    8. Структурно-механические характеристики пищевых продуктов / А.В. Горбатов и др.; под ред. А.В. Горбатова. – М.: Легкая и пищевая пром-сть, 1982. – 296 с.


    9. Реология пищевых систем и текстурный анализ. методические указания для выполнения практических работ для магистров 1 курса направления подготовки 19.04.04 Технология продукции и организация общественного питания / Под. ред. Моргуновой Н.Л. Сост. Моргунова Н.Л. // ФГБОУ ВПО «Саратовский ГАУ». – Саратов, 2016. – 44 с.
    1   2   3


    написать администратору сайта