CC BY
45
УДК 664.34:665.3
Влияние температуры продукта, градиента скорости и касательных напряжений на реологические характеристики майонеза провансаль «Колибри»
Николаев Б.Л., Николаев Л.К., Денисенко А.Ф., Круподёров А.Ю., Кузнецов А.В. [email protected]
Санкт-Петербургский национальный исследовательский университет информационных
технологий, механики и оптики. Институт холода и биотехнологий
В статье представлены данные об изменении эффективной вязкости и касательных напряжений майонеза провансаль «Колибри» в зависимости от градиента скорости и температуры продукта.
Ключевые слова: температура, градиент скорости, реология, майонез, вязкость.
При расчёте технологического оборудования для выработки майонезов и транспортирования их по трубопроводам необходимо иметь сведения о таких реологических характеристиках, как касательные напряжения и эффективная вязкость продукта.
Майонез провансаль «Колибри» относится к продуктам, у которых касательные напряжения и эффективная вязкость зависят от температуры продукта и градиента скорости. С учётом отмеченного были выполнены исследования по изучению реологических характеристиках майонеза провансаль «Колибри» при различных значениях градиента скорости и температуры майонеза.
Состав майонеза провансаль «Колибри»: вода; растительное масло; сахар; крахмал; соль; соевый белок; горчица; уксус; ароматизатор яйца, идентичный натуральному. В 100г. продукта содержалось: жира 35г., углеводов 5,9г., белка 1,5г. Калорийность 100г.- 344 ккал.
Исследования реологических характеристиках майонеза проводились на ротационном соосноцилиндрическом вискозиметре «Реотест» после термостатирования пробы в течении 20 минут. При каждой очередной температуре использовалась новая порция майонеза. Привод вискозиметра позволял устанавливать 24 различные скорости вращения цилиндра, чтобы изменять в широком интервале значения градиента скорости сдвига.
Опытные данные для всех температур майонеза - 15,0; 25,0; 34,9 и 45,10С -получены при значениях градиента скорости сдвига 1,5; 2,7; 3,0; 4,5; 5,4; 8,1; 9,0; 13,5; 16,2; 24,3; 27,0; 40,5; 48,6; 72,9; 81,0; 121,5; 145,8; 218,7; 243,0; 364,5; 437,4; 656,0; 729,9 и 1312,0 с-1.
П,
Па-с
10
0,1
0,01
10
100
1000
10000
Рис. 1. Зависимость эффективной вязкости майонеза провансаль «Колибри» от градиента скорости и температуры продукта при температурах в 0С: 1-15,0; 225,0; 3-34,9 и 4-45,1
Как видно из рис1. экспериментальные точки размещаются вдоль вязкостно-скоростных зависимостей. Сравнительно большой угол наклона линий вязкостно-скоростных зависимостей майонеза провансаль «Колибри» отражает
1
существенное изменения эффективной вязкости продукта от градиента скорости. Так, например, при температуре майонеза 15,0 0С и возрастании градиента скорости от 1,5 до 1312 с-1 эффективная вязкость продукта уменьшается от 20,72 до 0,193 Па-с, то есть в 107 раз. Такое значительное изменение эффективной вязкости продукта необходимо учитывать при определении расходуемой энергии в процессе перемешивания продукта, а также при расчёте необходимого напора при транспортировании майонеза по трубопроводам и при тепловых расчётах оборудования.
Примечательно, что при всех исследованных температурах угол наклона вязкостно-скоростных зависимостей майонеза практически один и тот же. Следовательно, существенное влияние градиента скорости на эффективную вязкость, имеющее место при температуре 15,0 0С, справедливо для всех других исследованных температур.
В то же время по мере возрастания градиента скорости угол наклона вязкостно-скоростных зависимостей меняется в сторону его уменьшения, что даёт основание говорить о меньшем влиянии градиента скорости на эффективную вязкость майонеза вследствие значительного разрушения структурного каркаса продукта. При этом, когда майонез имеет более низкую температуру, например 15,0 0С, изменение угола наклона вязкостно-скоростных зависимостей происходит в интервале значений градиента скорости 70^80 с-1. Если же майонез имеет более высокую температуру, например 45 0С, то изменение угла наклона вязкостно-скоростных зависимостей будет происходить в интервале значений градиента скорости 40^50 с-1, то есть при более малых его значениях. Это объясняется различной степенью разрушения структуры майонеза на только от градиента скорости, а также и от температуры продукта. Так, например, при одном и том же значении градиента скорости, равном 1,5 с-1, различие значений эффективной вязкости майонеза при 15,0 и 25,0 0С составляет 9,0 Па-с. При более высоких температурах продукта, например при 34,9 и 45,1 0С, то есть практически при той же разнице температур майонеза, различие значений эффективной вязкости равно 2,0 Па-с.
Влияние градиента скорости и температуры майонеза провансаль «Колибри» на величины касательных напряжений т приведено на рис.2.
Опытные данные, обработанные в логарифмических координатах в виде 1§(т) = / (1§( у)) при температурах майонеза 15,0; 25,0; 34,9 и 45,10С укладываются на линии, называемые кривыми течения. При всех исследованных температурах продукта наблюдается увеличение касательного напряжения с возрастанием градиента скорости и понижением температуры майонеза.
Рис.2. Зависимость касательного напряжения майонеза провансаль «Колибри» от градиента скорости и температуры продукта при температурах в 0С:
1-15,0; 2-25,0; 3-34,9 и 4-45,1
Так, например, при температуре продукта 15,0 0С и возрастанием градиента скорости от 1,5 до1312 с-1 касательное напряжение увеличивается с 31,1 до 253,2 Па. Угол наклона кривых течения становится большим при более высоких значениях градиента скорости, что свидетельствует о большом разрушении структуры каркаса при этих значениях градиента скорости.
Приведённые данные об эффективной вязкости майонеза и касательных напряжений в зависимости от градиента скорости и температуры продукта целесообразно использовать при гидравлических и тепловых расчётах технологического оборудования.
Список литературы
1. Мачихин Ю.А., Мачихин С.А. Инженерная реология пищевых материалов. -М.: Легкая и пищевая промышленность, 1981. - 216 с.
2. Арет В.А., Николаев Б.Л., Николаев Л.К. Физико-механические свойства сырья и готовой продукции. - СПб.6 ГИОРД, 2009 - 448 с.
The influence of the temperature of the product, velocity gradient and tangential stresses on the rheology characteristics of mayonnaise, mayonnaise «Kolibri»
Nikolaev B.L., Nikolaev L.K., Denisenko A.F., Krupoderov A.U., Kuznecov A.V.
The St.-Petersburg national research university of information technologies, mechanics and
optics.
Institute of Refrigeration and Biotechnologies
The article presents data on changes of the effective viscosity and tangential stresses of mayonnaise, mayonnaise «Hummingbird.» depending on the gradient of velocity and temperature of the product.
Key words: temperature, velocity gradient, rheology, mayonnaise, viscosity.
