Монография рекомендовано к изданию Ученым советом государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования Оренбургский государственный университет

• Название: Монография рекомендовано к изданию Ученым советом государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования Оренбургский государственный университет
• Дата: 21.11.2019
• Размер: 7.64 Mb.
• Имя файла: 1112227.doc
• Тип: Монография; #96310
• страница: 11 из 36

4.2 Модернизация метода изучения структуры макаронных изделий
Перспективным направлением, хорошо зарекомендовавшим себя в пищевой промышленности, является изучение структуры пищевого продукта. В тех случаях, когда исследуемый материал обладает упруго-вязко-пластичными свойствами, целесообразно определять его структурно-механические свойства при растяжении. Определение структурно-механических свойств продукта может быть произведено путем установления аналитических зависимостей между изменением этих свойств и линейной деформацией продукта при растяжении.

В качестве объекта исследования были использованы макаронные полуфабрикаты группы В первого класса, внешний диаметр 8 мм, длина 150 мм, растяжение которых производилось при помощи специально разработанного устройства для растяжения, позволяющего растягивать изделия до их разрыва и фиксировать разрушающую силу.
Диаграммы растяжения макаронных полуфабрикатов представляют собой типичные диаграммы для упруго-вязко-пластичных материалов: наблюдается нелинейная зависимость между напряжением и деформацией, процесс растяжения заканчивается при достижении максимального напряжения. По этим зависимостям можно определить прочностные и упругие свойства продукта, а затем установить дальнейшую степень механического и

температурного воздействия.

Например, на рисунке 4.7 представлена зависимость нормального
напряжения от удлинения при влажности макаронных изделий 22 % и их температуре 75 ⁰С, полученная при постоянной скорости растягивания
образцов ε^. = 0,167с⁻1 .
Из рисунка 4.7 видно, что кривая, символизирующая экспериментальную зависимость, пересекает ось ординат при значении 30 кПа, что соответствует пределу текучести материала и определяется реологической моделью Бингама. При её продолжении в сторону увеличения удлинения кривая стремится к достижению предельного (максимально возможного) напряжения

• 
  _П =525,47 кПа.
  

57

	600
	500
,кПа	400
е напряжение
	300
ормально	200
					y = 485,47e-41,57x
Н	100				R2 = 0,9977
	0
	0	0,02	0,04	0,06	0,08	0,1
			Удлинение
		Экспериментальная зависимость
		Расчетная зависимость
		Линия предельного значения
		Экспоненциальный (Расчетная зависимость)

Рисунок 4.7 – Зависимость нормального напряжения от удлинения при влажности высушиваемого образца 22 % и температуре 75 ⁰ С
Ординаты кривой расчетной зависимости получены по формуле

		yi= y1− y2	−σТ ,		(4.6)
		i	i
где	y1	- ординаты линии предельного напряжения (σ		П	=525,47 кПа);
	i
	y2i	- ординаты экспериментальной зависимости.
Расчетная зависимость обработана путем построения линии тренда,
получена экспоненциальная зависимость вида у = А⋅ е−В⋅х .				В данном случае,

• 
  = 485,75; В = 41,57. Учитывая, что реологические свойства макаронного полуфабриката описываются уравнением (3.29) имеем: А = ε& ⋅η_Т , отсюда
  

58

получаем вязкость при продольном течении						ηТ	= А =		485,47 = 2907кПа ⋅ с ,		а
							ε&		0,167
модуль упругости при линейной деформации получаем исходя из того, что
В =	Е
	ηТ⋅ε&,поэтомуЕ=В⋅ηТ		⋅ε&=41,57⋅2907⋅0,167=194,41кПа.
	Аналогично, для второго периода изменения реологических свойств
макаронных		изделий в процессе		сушки		из	уравнения			(3.25) получают
				.			− Е⋅ε
математическую зависимость вида σ						− е	ηТ⋅ε&
				=εηТ 1				.
	По	вышеуказанному	примеру			определяются				реологические
характеристики полуфабриката из зависимостей							нормального напряжения от
удлинения при влажности изделий 16 % и их температуре 75 0С. Зависимости
представлены на рисунке 4.8.
	800
	700
, кПа	600
напряжение	500
	400
Нормальное	300
	200								y = 722,63e-102,03x
	100									R2 = 0,9931
	0
	0	0,01	0,02				0,03			0,04	0,05
				Удлинение
		Расчетная зависимость
		Экспериментальная зависимость
		Линия предельного значения
		Экспоненциальный (Расчетная зависимость)

Рисунок 4.8 – Зависимость нормального напряжения от удлинения при влажности высушиваемого образца 16 % и температуре 75 ⁰ С

59

Из рисунка 4.8 видно, что линия предельного (максимально возможного) напряжения не зависит от увеличения удлинения, σ _П = 722,63 кПа. По
экспоненциальной зависимости А = 722,63; В = 1,0203. Отсюда, учитывая, что реологические свойства макаронного полуфабриката описываются формулой

(3.30)				получаем		вязкость	при	продольном	течении
ηТ	=	А	=	722,63	= 4327кПа ⋅ с и модуль упругости при линейной деформации
		ε&		0,167

• 
  = В ⋅η_Т⋅ε&=1,0203⋅4327⋅0,167=737,2кПа .
  

Таким образом, путем измерения линейной деформации при растяжении коллоидных капиллярно-пористых пищевых материалов можно определять их реологические характеристики. Результаты методики графоаналитического расчета реологических характеристик пищевых продуктов, основанной на экспериментальном исследовании структурно-механических свойств макаронных полуфабрикатов при растяжении, могут быть использованы при контроле, управлении, совершенствовании и интенсификации технологических процессов пищевых производств, разработке научно-обоснованных методов расчета и создании принципиально нового оборудования.