РЕОЛОГИЯ- ДЛЯ СТУДЕНТОВ


Министерство общего образования Российской Федерации

Санкт-Петербургский государственный университет низкотемпературных и пищевых технологий

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
·
· = 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

1-я аксиома реологии.

Под действием всестороннего равномерного давления все материалы ведут себя одинаково, как идеально упругие тела. Это значит, что на материалы гидростатическое, изотропное давление будет оказывать одинаковое действие, т.е. будет увеличиваться плотность шара, так как диаметр будет уменьшаться, а форма шара не изменится. При снятии давления шар примет первоначальный диаметр, объём, остаточной деформации не будет . Различие в свойствах проявляется только при деформации формоизменения – такой деформацией является сдвиг.




Деформация и её виды.

Деформация – это изменение линейных размеров тела, при которых частицы или молекулы смещаются друг относительно друга без нарушения сплошности тела.
Способность деформироваться под действием внешних сил – основное свойство реальных тел. Существует 2-а вида:
1. упругая (обратимая) – которая исчезает после прекращения действия сил.
2. вязкая и пластическая (необратимая, остаточная) – которая не исчезает после снятия нагрузки, при этом часть механической энергии переходит в тепловую.
Упругая деформация может быть, мгновенной и запаздывающей.
Мгновенная деформация протекает мгновенно, т.е. со скоростью звука в данной среде, поэтому время образования = 0. Она описывается законом Гука.
Запаздывающая упругая деформация протекает во времени. Возникает и убывает спонтанно с убывающей скоростью. Это явление называется упругим восстановлением.
Необратимая деформация - это вязкое и пластическое течение материала. При вязком течении деформация пропорциональна напряжению по закону Ньютона и после снятия нагрузки не восстанавливается.
Пластическая деформация возникает при напряжении превышаемым некоторую придельную величину. До достижения которой, материал ведёт себя как упругий.
Пищевые продукты представляют систему с определённой структурой. Структурно-механические свойства характеризуются следующими показателями:
1. упругость, т.е. способность мгновенно восстанавливать размеры при снятии нагрузки.
2. эластичность – способность тела к значительному упругому последствию при постоянном напряжении. В теле, деформированном в пределе упругости, при снятии нагрузки наблюдается полное исчезновение деформации, которое однако, происходит не мгновенно, а так же во времени.

Вязкость – это мера сопротивления течению жидкости, она проявляется в том, что при любом сколько угодном малом напряжении деформация тела непрерывно увеличивается пропорционально времени. Вязкость есть отношение напряжения сдвига к скорости сдвига.

· =
· /
·

Ползучесть – свойство материала непрерывно деформироваться под действием постоянной нагрузки. В пищевых продуктах проявляется очень быстро.
Тиксотропия – способность дисперсных систем самопроизвольно восстанавливать структуру, разрушенную механическими воздействиями.
Адгезия – сила прилипания, которая возникает при контакте 2-х разнородных материалов.
Различают 2-а вида адгезии: 1. спецификация собственная; 2. механическая.
Первая является результатом сил сцепления между поверхностями материала.
Вторая возникает при проникновении адгезии в поры смешиваемого материала и удержании его вследствие механического заклинивания. Часто адгезию характеризуют минимальной силой необходимой для отрыва, эту величину называют адгезионной прочностью или адгезионным давлением или напряжением или липкостью.
Под когезией понимают сцепление частиц внутри расширенного тела, для пищевых материалов характерны различные силы отрыва: адгезионная, когезеонная и смешанная.
Релаксация – напряжение (давление) скорость постепенного самопроизвольному рассасыванию с течением времени упругих напряжений сдвига. При сохранении заданий начальных деформаций. Релаксация является результатом универсальным тепловым движением молекул тела, заключается в постепенном рассеивание упругих энергий, запасённой в деформируемом теле путём перехода её в тело; при повышении температуры тела, усиливается тепловое движение молекул и вязкость тела в период релаксации. Каждое тело имеет свой период релаксации:

Трел. =
· / Е
Е – модуль сдвига.
Пшеничное тесто характеризуется резко выраженными упругими последствиями с периодом релаксации 30 секунд. Ржаное тесто обладает незначительной вязкостью, по своим свойствам близко к жидкости. Релаксационные свойства играют важную роль, при механической обработке продуктов оказывая влияние на обрабатываемые формы развитие небольшого объёма и структуры.
Методы и средства управления структурно-механическими свойствами тела: важной целью использования реологии является управление структурой и качеством изделий, получением продукта заранее заданными формами.



Простой сдвиг упругой призмы.

Сдвиг очень важный вид деформации в реологии он рассматривается как плоская деформация параллельная неподвижной (плоти) плоскости вследствие действия элемента (бруска, параллепипеда) касательных напряжений. При сдвиге слои не деформируется, а только скользят друг по другу. Это особый случай ламинарного потока, при котором тело можно считать состоянием из большего числа тонких слоёв. При простом сдвиге стали, пластмасс, вода будет вести себя различно. Эти различия можно выразить математически, если рассматривать деформацию призмы находящейся под действием касательного напряжения и сдвига. Рассмотрим стальную призму, находящуюся под действием силы Р, вызывающей перемещение верхней грани призмы по отношению к нижней – величину
·l.

·l – тем больше, чем больше сила Р, меньше площадь F и больше высота призмы.


·l / L =
· – градиент сдвига

Введём коэффициент G – модуль упругости сдвига характеризующий способность тела оказать сопротивление деформации.


· =
·l / L = P / F*G = tgа


отношение представляет меру сдвига призмы и оно равно tgа, если угол мал, то просто углу а, который показывает на сколько изменится прямой угол между боковой гранью и нижним основанием.
P / F =
· сдвигающее или касательное напряжение

Тело которое под действием сдвигающей силы совсем не изменяет форму, называют жёстким телом.

Вязкое течение.
Рассмотрим призму из воды находящуюся между двумя пластинами, из которых нижняя не подвижная, в верхняя перемещается со скоростью
·, перемещение пластины вызывает сдвиг жидкости, подобно тому, как в простом сдвиге.


· / H =
· = d
· / dx;
· = (V / H) * (P / F*
·)


градиент скорости

Вязкое течение реализуется истинно вязких ньютоновских жидкостях, при любых сколько угодных сдвигов.

Р – Сила сопротивления между двумя элементами слоя (Н)

F – Площадь поверхности этих слоёв (м. кв.)
Р / F – напряжение сдвигов.


· – Коэффициент динамической вязкости который характеризует величину усилий возникающих между двумя слоями жидкости при их смещении.

V / H – градиент скорости, то есть изменение скорости по нормали
·.


· =
·*
·

Вязкость Ньютоновской жидкости величина постоянная, не зависящая от скорости сдвига и при постоянной величине
· этот закон пропорциональности касательных движений к градиенту скорости.

Идеально-плоское тело.

Если призма выполнена из пластилина, при весьма малых напряжениях призма ведёт себя не отлично от ост. призмы, т.е. она будет деформироваться упруго. До тех пор пока величина приложенного к телу напряжения (ниже предела текучести, предельного сдвига) материал остаётся жёстким, деформируется упруго. В момент когда напряжение достигает предела текучести, начинается пластичная деформация, при этом постоянно в напряжении.

· =
·т
Таким образом, мы узнали 3 реологических коэффициента:
- модуль сдвига
- коэффициент вязкости
- предел текучести
Реологические свойства могут быть двоякого рода:
1) существующие – определяют параметры реологического уравнения, они могут быть фундаментальными (упругость, вязкость, пластичность, прочность) и сложные (комбинация фундаментальных свойств) Запоздалая упругость, псевдо-вязкость.
2) Технологические свойства (тринетрация, клейкость или липкость тела, пиксотропия, которая реал-ся в соответствии машинами и приборами.

Не Ньютоновские жидкости.

Большинство пищевых тел относится к так называемым не Ньтоновским жидкостям, которые не описываются по уравнению Ньютона и для них отношение скорости сдвига определяет так называемую эффективную, независящую вязкость, которая изменяется с усилением сдвига, то есть вязкость этих жидкостей при данной температуре и Р зависит от скорости сдвига. Амортизация вязкости сдвига со структурой жидкости и её изменении в х./п.
при малых скоростях структура разрывается затем восстанавливается, и при этом жидкость имеет наибольшую вязкость.
с увеличением скорости разрывание начинает преобладать, вязкость уменьшается
при больших скоростях структура полностью разрывается и жидкость имеет наименьшую Ньютоновскую вязкость.

Для более полной классификации используют кривые течения, то есть кривые зависимости напряжения сдвига



Гр - 1









Многие пищевые массы по своим свойствам и поведению и обработке относятся к так называемым псевдопластичным жидкостям характеризующихся не линейной зависимостью, не имеющих предел текучести и вязкость их с ростом скорости сдвига понижается (что объясняется ориентацией частиц своими главными осями)


· =
·
·m - закон Остваль – де Вилы


· – мера консистенции жидкости

· – скорость сдвига = 1
· является вязкостью
m – степень течения, характеризующий степень не Ньютоновского поведения жидкости.

При m <1 псевдопластичные тела
m >1 дилатантная жидкость, вязкость больше и многие пищевые массы описываются этим уравнением.





Гр - 2



Кривые кинетики деформации.

Для определения упругости пластично-вязких свойств пищевых применяется эксперимент, определение семейства кривых в зависимости от деформации сдвига (E) от времени (t) полученном при постоянном напряжении сдвига (
· = const).
Ползучесть – постепенное нарастание во времени деформации при постоянном напряжении.
При
· >
·т появляется остаточная деформация, которая после завершения упругого последствия приводит к установившемуся течению.
Если
· <
·т испытание проводят в области упругих обратимых деформаций. Кривые кинетики деформации при постоянных напряжениях (
· = const) представлены графики, изображения функциональной зависимости E=f (
·,t) и они имеют вид:





Гр - 3









Для получения кривых использованы следующие методы:
1) тангенциального смещения пластины на приборах Вейлера – Ребиндера или прибора Толстого.
2) ротационной вискозиметрии на приборе Р В-8 Волбровича
3) метод Савича между двумя параллельными пластинами на наклонной поверхности, метод Б.А. Николаева.

Рисунок – кривая кинетики деформации при условии нагружения системы

· <
·т т.е. в области упругих обратимых деформаций. Если к образцу приложено напряжение, а именно
· <
·т (т.е. при очень малых нагрузках при разрушении деформации будет происходить следующим образом:
1) при мгновенном приложении напряжения возникает условно мгновенная упругая деформация. Еу (истинно упругая деформация) которая определяется как:

Eу = G / E1
где E1 - модуль условно упругой деформации коэффициент пропорциональности, характеризующий степень тела к сопротивлению изменение формы.

E1 = G / Eу , Н/м2. (Па)

Eу – это деформация не имеющая размера так как является относительной величиной.

2) дальнейшее приложение нагрузки приводит к появлению упруго-пластичной деформации, деформация упругого последствия.
Приложим участок АВ – упругость последствия, то есть когда одновременно развивается упругость и пластическая (эластичная) деформации.

Еуэ = Еmax – Еу

Е2 = G / Еmax – Еу

Кривая АВ max достигнутая деформация, при которой действующее на образец напряжения уравновешенной внутреннему сопротивлению его структуры.
Е2 – модуль упругой деформации
E1 , Е2 – характеризуют упругую и пластичную деформацию, т.е. структурно-механические свойства материала (СМС)
До момента пока структура материала ведёт себя как твёрдое вещество (твёрдое тело).

после снятия нагрузки G исчезает Еу мгновенно упругой деформации.
А затем с течением времени исчезает и упруго-эластичная деформация Е упр. эластичная, которая совпадает с релаксацией этого материала. Упруго-эластичная деформация не подчиняется закону Гука и зависит от напряжения G в течении времени определяется уравнением:
G =
·уэ * (dEуэ / dt)


·уэ = G / (dEуэ / dt) (1)





·уэ – упругая эластичность. Называется упругая эластичная вязкость или вязкость неразрешенной структуры материала системы пока структура ведёт себя как твёрдо-упругое тело.
– показывает, что деформация упруго-эластичная зависит от скорости деформации определяемым напряжением G, а так же от природных свойств материала (модуля Е2 ).
Такие зависимости G как функция времени может быть получены для студней белков, крахмала, свойства упруго-эластичные (высоко эластичные) играют большую роль при брожении опары, теста, разделки, выпечки, они способствуют образованию и сохранению его пенообразной структуры, но в то же время препятствуют правильному (точному) делению теста на куски, сохранения формы или рисунка при формировании изделия в этом случае, упруго-эластичные свойства снижают например: многократной механической обработкой, добавлением улучшителей, использование отлёжки теста и др.методами.

Рассмотрим кинетику деформации при r > rт , т.е. при напряжениях выше предела текучести, когда появляется пластическое течение материала.






Гр - 4





В этом случае развитие деформации происходит следующим образом:
возникает условие мгновенной деформации Еу
появление упругой эластичной деформации (кривая АВ прямолинейна, которая объясняется явлением упругого последствия)
Через определённое время устанавливается прямолинейная зависимость, участок ВС отвечающий пластическому не обработанному течению, на участке ВС деформация нарастает с постоянной скоростью, которая характеризуется

tg( = dE / dt = G – Gт /
·пл

Где Gт - условие градиентной текучести

·пл - вязкость пластичного течения, которое определяется
·пл = G - Gт / (dE / dt)

при Gт = 0 пластичная вязкость будет Ньютоновской вязкостью или вязкостью
разрушенной структуры, т.о. будет вязкое течение.
Период релаксации внутренних напряжений определяет вид, величину деформации теста в процессе его механической и технологической обработки, при изменении низкой периодичной релаксации. Это способствует проявлению в тесте свойств пластичности,
текучести. Такое тесто быстро теряет форму и быстро деформируется.
Не продолжительный период релаксации сохраняет и даже увеличивает внутреннее напряжение. Такое тесто проявляет более упругие свойства, (иногда трудно формируется изделие). Т.о. показатель времени релаксации влияет на развитие и сохранение формы
тестовой заготовки и объёмного выхода теста; однако эта характеристика является относительной и зависит от вязкости материала, модуля упругости (Е), - которые для конкретного материала, тела, системы должны быть оптимальными. Пересечение ВС с
осью ординат даёт отрезок СD соответствует упругости деформации криволинейного участка АВ. При снятии напряжения исчезает часть упругой деформации

CD = A0 = G / Е1 , а затам происходит становление деформации Еу с увелечением
Времени кривая DF будет приближаться к конечному значению деформации,
Котороя является целиком остаточной.


Реологические уравнения течения и механические модели.

Реология устанавливает связь между силами, действующими на материальное тело и вызванными ими деформациями. Реология решает задачи, предполагая для каждого материала реологические уравнения, состояние которых отражает связь между напряжениями, деформациями и их производными во времени. Формула реологического уравнения устанавливается экспериментально. Оно описывает свойство материала, которое служит основой для сравнения с поведением реологического материала. Идеальным материалом присвоено имя учёных, которые предложили их уравнения, и все реологические тела рассматриваются как комбинация из трёх основных идеальных тел:

r = M * j - тело Гука
r = rт – тело Сенвинана
r =
· * j – тело Ньютона

Каждое из уравнений определено как тело, обладающее только одним реологическим свойством, при этом реологическое тело обладает всеми реологическими свойствами, только в разной степени. Все идеализированные тела являются условиями несуществующими в природе и являются отправляющими для рассмотрения поведения реологических тел. Для нахождения экспериментальных данных реологические уравнения сложного реального тела. Большую помощь оказывают механические модели, свойства которых приближенно отражают свойства реального материала и описываются в виде зависимости силы от удлинения или заменив силу на направление, или удлинение на деформацию. Полученная зависимость направляется от деформации, т.е. реологическое уравнение. Простые тела определяют 3 фундаментальных свойства – упругость, вязкость,
пластичность. Их удобно представлять тремя механическими моделями, а для
моделирования реологических тел можно комбинировать в различных сочетаниях,
эти три механические модели. Однако, поведение этих сложных моделей отражает свойства реологических материалов только в определённых материалах t(, влажности,
давлении, и др. параметров, за пределами которых поведение этих сложных тел
будет другим












Модель
Вид модели
Реологические
кривые
Реологические
уравнения

Модель твёрдого
тела Гука



r = G * j
r = E * (

Идеально
вязкая жидкость
Ньютона



r = (* j

Идеально
пластичное
тело Сенвенана




r = r T
r < r T

Упруго
пластичное
тело



r = r T
r < r T

Вязко упругое
тело Кельвина
и Фейгта



r = G * j + ( * j
r = r y + r B

Модель тела
Бенгама (сочетает упругость, вязкость,
пластичность


r – t T = (пл * j
r = r T + (пл * j

Модель
Хлебо-пшеничного
теста








Тело Кельвина получается при параллельном соединении упругого и вязкого элементов. В этом случае сумма напряжения равна сумме напряжений упругого и вязкого элементов. Движение поршня связанно с вязким движением жидкости, в виду этого полное растяжение пружины наступает не сразу. Когда нагрузка на устройство, пружина сжимается до первоначальной длины, но это требует времени, вследствие вязкого сопротивления жидкости. Модель тела Кельвина отражает явление упругого последствия, которое представляет собой изменение упругой деформации во времени, когда она постепенно возрастает до некоторого предела, после приложения нагрузки, или постепенно уменьшается после снятия нагрузки.
Тело Бингама, сочетает упругость, вязкость и плотность, состоящего из 3-х идеальных тел и характеризуется пластичной вязкостью, пределом текучести.
Тело Бингама может рассматриваться в одном приближении при r < rт , как тело Сенвинана, и материал начинает течь, т.е. деформация происходит, когда напряжение сдвига достигнет предельного значения rт .
Если нет вязкого сопротивления то V течение материала станет сколько угодно большой. Во втором приближении они должны обладать ещё и вязкостью. Одновременно всё это приводит к сложному телу, в другом случае к телу Бингама.

Назначение и типы реологических приборов.

Пищевые стадии находятся в разных агрегатных состояниях, от твёрдо-хрупкого до мало вязкого, поэтому используют различные приборы, позволяющие оценить состояние. Разные промышленные приборы устанавливаются в технических машинах, или линиях и регулируют свойства масс в потоке. Лабораторные приборы для контроля за ходом процесса используемые в лаборатории – пинитраметры, эксекесометры и др. Приборы для исследовательских целей, для замера специфических свойств, для получения реологических свойств масс, от разных технических параметров, состава продукта.
Приборы по физико – математической основ-ти делятся на абсолютные, относительные,
и условные. Приборы 1-ой группы дают СМС в абсолютных еденицах. При работе на
приборах 2-ой группы осуществляют предварительную толировку прибора на эталонных
материалах, хар – ки j в условиях опыта известны. В результате получают относительные значения j с учётом графиков определяют абсолютные величины.
При работе на приборах получают условия величины, характерные для этого прибора, и они могут быть использованы для сравнения различных масс и влияния технических и других факторов, в процессе производства на испытуемые материалы. Эти характеристики условны, имеют лишь качественных характер и не могут быть использованы для расчёта машин и оборудования.

Конический пластометр

На нём определяют величину предполагаемого направления сдвига, служащего
Для оценки прочности структуры материала или его консистенции. Пред-н
П. А. Ребиндора, пенетраметры или кон-е пластометры КП-3, АП-4/1, ЛАБОР-356.

1 – масса, исслед-й продукт
2 – конус.
Гр – 5 3,4 – измерительный механизм
в виде линейки или аккумера
5 – блок, 6 – груз.





Конус нагружается грузом и с помощью индикатора определяется величина или
глубина погружения до полной его остановки. Зная нагрузку на конус и его
геометрию мы можем определить величину направления сдвига.

Q = K * P/h2

H – глубина погружения
Р – сила
К – коэффициент; зависит от (( и определяется: К=1/П * cos2 * (/( * ctg (/(

Например: если ( = 45(, то К = 0,6 ; ( = 30, то К = 1,1

Ротационные вискозиметры

В этих приборах в меру сопротивления сдвигаемому течению, определяют
измер-я вращающий момент и угловую скорость, при вращении кооксиальных
цилиндров в зазоре между j расположен. исследуемый материал.

R = 3*M / 2ПR3 M = P * l
j = ( / а
( = P – Po / N * K

груз j вращает внутренний цилиндр
блок, 3- измерительная система
внутренний цилиндр
рабочее пространство для исследуемого материала
неподвижный цилиндр
кожух с электрообогревом


N – число оборотов в минуту
Р – груз вращ. Цилиндр
Ро – нагрузка преод-е или усилие идущее на преодоление трения в приборе
К – константа прибора

Т.о. на вискозиметре можно определить вязкость, пластичность, др. СМС от
зависимости интенсив. механических воздействий. Также определяется влияние
технологических факторов температуры, влажности, рецептуры, содержание жира
и других веществ. В результате получают значение вязкости, модуля сдвига,
предельного сдвига и др. характеристики и в том числе получают зависимость
напр-я от скорости сдвига, т.е. реологическое поведение; уравнение: r = j. По нему
строят реологическое уравнение и относят материал к какой-либо реолог. Модели

Фаринограф

Технический прибор; вязкость не замеряется, но получаемая фариннограмма, её
форма, размеры, зависят от вязкости. Фаринограф оценивает качество, особенности
обработки, влияние различных добавок, рецептуры и др. факторов.




В месилку 1 ёмкостью 50-300г муки загружается
мука, вода и замешивается 50-300г теста.
Усилие от месильной лопасти передаётся как
Гр-7 реакт-й момент электродвигателя; j направляется
в противоположном направлении. Тесто
перемещается через систему рычагов и
смягчается; передаётся на регистрирующее
устройство и записывается. Система останавливается противовесом. При этом появляется фарирограмма,
j регистрирует или отображает образование теста
и поведение его при механической нагрузке во время замеса



величина а – консистенция (крепость теста),
гр-8 в – время обр-я теста при j консистенция теста max
с – эластичность или растяжимость теста
d – стабильность, устойчивость теста при j оно сохраняет max консистенцию
е – разжижение, размельчение теста; b+d – общая сопротивляемость теста
s – единый показатель физических свойств теста
оптимальная консистенция это 500 ед–ц +/- 20 мука из сильной пшеницы. Если до
80 единиц из слабой муки, от 100 до 250 средняя мука.

Аммилограф
Регистрирует деятельность амилаз, их активность, аналогично усилиями выпечки
Регистрирует изменение вязкости клейстерного крахмала под действием крахмала




Гр-9


А – снижение вязкости. Изменение вязкости до температуры от 52 -54
В – подъём, от начала кристаллизации, до max вязкости
С – снижение вязкости

Если вязкость от 0 до 200 единиц, то мука из проросшего зерна. 350- 600 единиц
мука хорошего качества, а 650- 800 единиц мука для работы с тестом на дрожжах
Эти границы определяют процесс выпечки. Приборы для оценки реологических характеристик в плоско - параллельном зазоре методом смещения пластины. Метод
конден-го смешивания позволяет снимать полные кривые течения при разных
деформациях, и находить кон-ты упруго-кинетических свойств у масс с прак-ки
неразруш структуры.

Определения реологических свойств теста с помощью альвеографа.

Биологические свойства теста, важный фактор при использовании хлеба, сухарей. В процессе переработки реологические свойства применяются:
для определения качества нового сорта и оценки использования.
при определении соотношения различных пшениц в смесях и проверки этих смесей
составление сортов муки, путём установления соотношения различных потоков муки и стабильности смешивания.

Сущность метода заключается в приготовлении теста const влажности в определённых условиях с формированием проб стандартной толщены. Разделение теста воздухом в форме пузыря в альвеографе. Нанесение на график раз-е дав-ий
внутри пузыря по времени, оценка свойств теста исходя из полученной
формы кривой и площади подкривой.




Гр-10



Wt = 1,32 * V/L * S
Где V – объём воздуха равный G, L – средняя абсц-са
S – площадь подкривой
G = 12 –26, поэтому W = 6,5 * S
Результаты выравниваются через значения P,L,G,W.
Исп-е реологических характеристик для оценки качества п/ф и оценки
прод-ов. Качество продукции в основном определяется по органическим свойствам и физико-химическим показателям j норм-ся ГОСТами, ТУ и др.
однако отдельные виды изделий этого не достаточно, для полной характеристики, что связано со специфиф-м требованием, воз-ми дефектами и
спец-ми техн-изм-ми качества п/ф и изделия. Органический метод как правило субъективен, зависит от специалиста, т.е. его сенсорной возм-я опр-я вкуса
Слоёное тесто характеризуется мягкой консистенцией, хорошей слоистостью j также трудно оценить объективно, поэтому важным является метод
и оценка СМС и изделий дающую объективную независимую от испыт.
характеристику, при этом выражена в абсолютных единицах, а значит её
можно использовать при расчётах оборудования.
Для объективной оценки пресного слоёного теста Андреевым А.Н. пред-на






































Методы и средства управления структурно-механическими свойствами теста

Важнейшей целью использования реологии в хлебопекарном производстве является управление структурой и качеством изделий, получением продукции с заранее заданными свойствами. В табл. 1 приводится примерная классификация методов и средств управления структурно-механическими свойствами теста, предложенная Б. А. Николаевым. Приведенная классификация не является достаточно строгой и подлежит дальнейшей доработке.
Таблица 1
Методы и средства управления структурно-механическими свойствами теста

Вид воздействия
На что направлено и тип воздействия

1. Изменение состава и структуры теста
Влажность, структура, крупнота помола муки; влажность теста смешивание зерна и муки; добавка ингредиентов (белков, сахаров, жиров).


2. Физическое воздействие на муку и тесто
Механическое; термическое (охлаждение, прогрев, сушка); электрическое и радиационное.

3. Воздействие на тесто ферментативными реакциями
Активация ингибирование ферментов зерна и дрожжей в процессах производства хлеба; добавка в тесто ферментных препаратов.

4. Физико-химическое воздействие
Добавка синтетических и природных эмульгаторов; добавка пенообразователей; добавка пластификаторов и стабилизаторов.

5. Воздействие на тесто химическими реакциями
Добавка окислителей-восстановителей; добавка солей металлов;
подкисление;

6. Снижение свойств липкости
Обезвоживание поверхности (подспанием, подсушиванием поверхности теста и тканей); использование антиадгезионных материалов и покрытий; изменение напряжений и продолжительности контакта.

7. Изменение формы, структуры и механических свойств хлеба
Добавка античерствителей (ферментных препаратов, ПАВ, и др.); использование влагонепроницаемой упаковки; термические воздействия (замораживание, прогрев хлеба, охлаждение теста).




















Приборы для измерения структурно-механических свойств тела

Реометрия (экспериментальная реология) пищевых масс  это совокупность методов и приборов для измерения реологических свойств пищевых масс, определения кинематических и динамических характеристик взаимодействия рабочих органов машин с пищевыми массами и определение изменений реологических свойств масс при реализации немеханических (тепловых, биохимических и др.) процессов переработки.
Приборы для измерения структурно-механических свойств пищевых материалов Мачихин Ю.А., Мачихин С.А. и др. предлагают разделить на 3 группы:
промышленные приборы (вискозиметры, консистометры), устанавливаемые на машинах и регистрирующие свойства масс в потоке;
лабораторные приборы для проведения ускоренного контроля за ходом технологического процесса и качества полуфабрикатов и готовой продукции (пенетрометры, аминографы и др.);
приборы для научных целей  для измерения специфических и физических свойств материалов в зависимости от их состава, добавок, технологических параметров и др. (вискозиметры, работающие под давлением или вакуумом, вибровискозиметры и др.).

Следует отметить условность данной классификации. Один и тот же прибор может быть применен как в производственной лаборатории, так и в научной лаборатории научно-исследователького учреждения.
Ниже даны описания некоторых типов реологических приборов, чаще всего встречающихся в лабораториях хлебопекарных предприятий.

Вискозиметры

Ротационный вискозиметр (рис. )  для изучения структурно-механических свойств теста, жидких полуфабрикатов, начинок и т. п. Вязкость определяют, измеряя вращающий момент и угловую скорость при относительном вращении коаксильных цилиндров, в зазоре между которыми находится исследуемый материал. Для изучения свойств теста под давлением или вакуумом используются вискозиметры РМ-1 и РМ-2 (конструкции Мачихина С.А.).

Рис. . Ротационный вискозиметр «Реотест-RV».

Пенетрометр (рис. 6.3), или конический пластометр используется для оценки прочности и консистенции вязкопластичных материалов по величине предельного напряжения сдвига. Прибор реализует метод погружения конуса (шара, цилиндра) со строго определенными размерами, массой и материалом при точно определенной температуре и за определенное время. Исследование может проводиться с постоянным усилием пенетрации (при этом определяется глубина погружения); с постоянной глубиной погружения (измеряется усилие); с постоянной скоростью погружения (регистрируется усилие в зависимости от глубины погружения).


Пенетрометры (пластометры)

Автоматический пенетрометр АР4/2.
Пластометр Б.А. Николаева
Пластометр с плоскопараллельным зазором на наклонной плоскости Б. А. Николаева (рис. 6.4) используется для определения упруго-пластично-вязких свойств дисперсных коллоидных систем в области практически не разрушенных структур при малых деформациях. Прибор позволяет измерять деформации сдвига в пределах 5 мм при скорости деформации 1 мм/мин; вязкость измеряется в пределах 102–105 Па·с. По кривым кинетики деформации кроме вязкости определяют величины предельного напряжения сдвига, модули упругой и эластичной деформации, период релаксации напряжений и др.

Рис. Прибор для определения деформации сдвига теста.


Экстенсограф

Для исследования влияния состава теста, способа его обработки, замеса, отлежки теста и т. д. на эластичную деформацию и растяжимость используют экстенсограф (рис. 6.5). Прибор работает по принципу одноосного растяжения теста.

Рис. . Экстенсограф.
Матурограф

Матурограф (рис. 6.6)  используют для оценки технологических свойств теста; он учитывает влияние количества газа, выделенного при брожении, газоудерживающую способность и упругость теста.

Рис. Матурограф.
1  рычаг; 2  вал; 3  диск; 4  груз; 5  кулачок; 6  регистрирующее перо.
Фаринограф

Фаринограф (рис. ) применяют для оценки качества и особенностей обработки пшеничного теста; для определения влияния добавок, температуры, расстойки на консистенцию, эластичность, растяжимость, разжижение и др. характеристики теста.

Рис. . Фаринограф.
Амилограф

Амилограф (рис. )  это прибор для определения активности амилолитических ферментов пшеничной и ржаной муки; регистрирует изменение вязкости клейстеризованного крахмала под действием ферментов.

Рис. . Амилограф

Адгезиометр

Адгезиометр (рис. ) используют для измерения адгезионной прочности (прилипания) пищевых масс. Адгезию необходимо учитывать при разделке тестовых заготовок (округлении, раскатке, закатке, выпрессовывании через матрицы, шнековом формовании), а также при нанесении рисунка на поверхность тестовых заготовок.

Рис. . Адгезиометр




Структурометр СТ-1

Структурометр СТ-1 (разработка МГУПП, фирма «Алейрон», НПФ «Радиус») применяется для определения общей, пластической и упругой деформации; адгезионного напряжения, предела прочности, вязкости, пористости и т. д. пищевых масс. По своим функциональным возможностям может с соблюдением существующих методик и стандартов заменить прибор ИДК-1 (для измерения деформации клейковины), твердомер Каминского (для определения твердости жировых продуктов) и др. В автоматическом режиме прибор может управляться персональным компьютером.
\
Реоферментометр




























Структурно-механические (реологические) характеристики теста для различных хлебобулочных изделий

Ниже рассмотрены структурно-механические (реологические) характеристики (вязкость эффективная (эф, вязкость пластическая (пл , модуль упругости E1, модуль эластичности E2, время релаксации напряжений tрел, относительная пластичность П и др.) для теста различных хлебобулочных изделий (хлеба пшеничного, сдобных изделий, бараночных, бубличных, соломки, слоеного дрожжевого и слоеного пресного, лепешек и др.). Показано влияние на реологические характеристики различных факторов: качества сырья, способа технологической обработки, степени механического воздействия на тесто (тестосмесильной, раскаточной машин, шнекового пресса и жр.), отлежки теста, формования тестовых заготовок, а также таких технологических факторов, как температура, влажность теста, рецептура, включение добавок и улучшителей. Приведены примеры использования реологических характеристик для оценки качества полуфабрикатов и готовой продукции.
Изложенный материал может быть использован работниками проектных и конструкторских бюро, инженерами хлебопекарной промышленности при модернизации старого и создании нового механического оборудования, а также научными работниками и студентами в исследовательских и дипломных работах.










Рецептура, основное и дополнительное сырье


Значение вязкости для различных видов теста

Средние значения вязкости различных видов теста при 30 °C и атмосферном давлении приведены в табл. 6.19.
Таблица 6.19. Средние значения вязкости различных видов теста при 30 °C и атмосферном давлении
Вид теста
Реологическое тело
Скорость сдвига, 13EMBED Equation.31415, с–1
Влажность, Wт%
Эффективная вязкость, (эф, Па·с

Опара
Вязко-пластическое
2,0
62
12

Хлебопекарное из муки


I сорта

5,0
44,5
6,5·102

II

5,0
45,7
5,5·102

Для болгарского хлеба
Шведова–Бингама
2,0
42,6
8·102

Для бубликов
То же
0,5
33,5
3·105

Для баранок сахарных
–’–
0,3
31,6
2·106

Для баранок ванильных
–’–
0,5
31,8
8·105

Для хрустящих хлебцев

1,0
38,0
6·102

Для лепешек
Упруго-вязко-пластическое
2,0
41,0
1·104

Вязкость мучного теста находится в диапазоне от 0,5 до 2000 кПа·с при влажности от 17,0 до 45,7%. Различные виды теста относятся к разным классам реологических тел, что вызывает необходимость выбирать в каждом случае соответствующее расчетное уравнение при описании течения данного вида теста в технологических машинах.

Тесто бездрожжевое

При выработке тестовых полуфабрикатов вафель используют жидкое тесто, отличающееся от обычного хлебопекарного отсутствием дрожжей и наличием большого количества сахара и молока.
Исследования ( ) проводили на реконструированном вискозиметре
РВ-8 при следующих параметрах: скорость сдвига 0-9 с
·№, влажность теста 31,8 - 44,3%, температура теста 15 - 40єC.
Полученные зависимости эффективной вязкости от скорости сдвига характерны для большинства видов мучного теста. Повышение влажности и температуры приводит к снижению вязкости.
Нелинейность полученных зависимостей позволяет сделать вывод о том, что исследованное тесто обладает аномальной вязкостью и является неньютоновской жидкость. При скоростях сдвига до 6 с
·№ эта зависимость описывается степенным законом, выше указанного значения – линейным. Обработка экспериментальных данных позволила получить уравнение, описывающее зависимость вязкости от скорости сдвига, влажности и температуры,

·
·108.8-3.985
·
·0.25
·І+1.13T-0.032TІ-4.043W+0.0359WІ. (1)

Уравнение (1) справедливо для следующих интервалов изменения аргументов: 0,5 с –1 (
·(7,0 с((( ((((
·(W(40,0%; 15(C(T(30(C.
Пори разработке систем автоматического контроля и регулирования технологических процессов необходимо знать корреляционную связь между отдельными технологическими параметрами и структурно-механическими характеристиками изучаемого продукта.
С этой целью были проведены опыты (12) по определению вязкости теста при различной его влажности. Для приготовления теста использовали товарную пшеничную муку высшего и I сортов. Эксперименты проводили с бездрожжевым тестом влажностью от 44,5 до 65% при температуре 30(C. Выбор указанного диапазона объясняется следующим: верхний предел (44,5%) равен принятому на хлебозаводе значению влажности пшеничного теста из муки I сорта, нижний предел (65%) выбран в связи с тем, что во многих работах отмечается перспективность способа приготовления пшеничного теста на жидких опарах, который имеет ряд преимуществ.
Определение вязкости производили на ротационном вискозиметре «Реотест-RV» (ГДР). Скорость деформации изменяли в пределах от 0,167 до 1,8 с-1 . Усредненные результаты приведены на рис.59.

Рис. 59. Зависимость вязкости теста из муки I сорта от его влажности при различных ско-ростях сдвига (в с-1):
I 0,167; 2 0,333; 3 0.6; 4 1.0; 5 1.8.

Как видно из графиков, зависимости носят экспоненциальный характер. С увеличением влажности полуфабрикатов значительно снижается их вязкость. Так, для скорости сдвига 0,167 с-1 при изменении влажности от 46 до 50% вязкость уменьшилась примерно в 3,5раза. С увеличением скорости сдвига интенсивность изменения вязкости существенно уменьшилась. Например, при скорости сдвига 0,167 с-1 и изменении влажности от 46,0 до 65,0% .вязкость уменьшилась с 1385 до 42 кПа*с, а при 1,8 с -1 и таком же изменении влажности вязкость снизилась лишь от 284 до 20 Па·c, т.е. интенсивность изменения вязкости уменьшилась в 5 раз. Здесь значительную роль играет аномалия вязкости хлебопекарного теста.
Обработка полученных экспериментальных данных позволила предложить следующую форму корреляционной связи:



·
·
·с
·
·
·еа Wb , (3-13) а
где a, b, с - эмпирические коэффициенты, имеющие следующие значения: для теста из муки I сорта а =50,26, b = -12,47, с=0,1; для теста из муки высшего сорта а=52,77, b=-13,17, с=0,1.
Уравнение (3-13) а справедливо при скорости сдвига от 0,167 до 1 с? и влажности теста в пределах от 44 до 62%.



Крупнота помола пшеничной муки

Таблица . Зависимость упруго-пластических характеристик теста от крупноты помола пшеничной муки
Фракции помола
Содержание сырой клейковины, %
Пластическая вязкость,
··10–5, Па·с
Модуль упругости, E·10–3, Па ???Пересчитать цифры
Время релаксации напряжения,
·/E, с



через 30 мин

Проход через сито 43
43/39,5
4,2/9,1
7,0/6,9
60/132

Проход через сито 38
38/39,3
3,2/8,4
3,5/4,7
91/179

Проход через сито 25
25/38,1
3,0/6,8
3,3/4,3
91/157

Сход с сита
25/37,5
2,6/6,4
2,9/4,0


Установлена обратная зависимость вязкости и модулей сдвига теста от размера частиц муки. Эта закономерность частично зависит от увеличения содержания белков клейковины с понижением размера частиц муки.

Правая часть таблицы 6.2
Пластическая вязкость,
··10–5, Па·с
Модуль упругости, E·10–3, Па ???Пересчитать цифры
Время релаксации напряжения,
·/E, с
Коэффициенты разжижения




K
·
KE

через 3 ч

2,6/6,2
4,2/6,5
62/95
38/32
40/6

2,4/4,4
3,3/3,9
73/13
25/47
6/17

2,2/3,1
3,2/3,15
71/91
27/53
7/19

1,6/2,9
2,1/3,2
76/91
39/51
28/20





Таблица 6.20. Структурно-механические свойства сдобного теста с различным содержанием сахара и жира (при 20 °C)

Тесто
Влажность, %
Е, Па

·,
·а·с

·/E, с
П, %
Э, %
D, с–1

Контрольное
30,2
3,0·103
5,0·105
167
52
65
0,0015

С сахаром:


5%
30,6
1,1·103
2,0·105
175
52
68
0,0030

10%
302
5,1·102
8,8·104
174
51
69
0,0045

20%
30,3
2,7·102
2,7··104
100
55
72
0,0090

50%
30,5
1,4·102
1,6·104
117
51
66
0,0045

Контрольное
30,6
3,6·103
6,2·105
172
51
65
0,0015

С маргарином:








5%
30,3
1,9·103
2,9·105
154
68
68
0,0030

10%
28,0
1,8·103
2,4·105
133
63
63
0,0030

20%
28,0
1,5·103
1,8·105
120
65
65
0,0040

50%
30,4
4,8·103
7,9·104
17
57
57
0,0045

С 50% сахара
20,8
5,7·103
4,3·104
75
70
70
0,0075

С 50% маргарина
20,4
4,9·103
2,8·105
56
60
60
0,0090

С 50% сахара и 50% маргарина
20,0
6,1·103
3,6·104
60
67
67
0,0030


Влияние добавок сахара и жира на механические свойства мучного теста зависит от его влажности. Значительные добавки в пшеничное тесто из сортовой муки белковых соединений, сахаров и жиров существенно изменяют его структурно-механические характеристики. Добавлением от 5 до 50% сахара к муке достигается пластификация структуры пшеничного теста  понижение величин модулей сдвига и вязкости; наблюдается эластификация теста в виде более значительного снижения модулей.

Таблица 6.21. Структурно-механические характеристики не бродящего и бродящего теста из муки I сорта с добавлением сахаров
Номер образца
Образцы теста
Влажность, %
Е·10–2, Па

··10–4, Па·с

·/E, с
П, %
Э, %
КЕ, %
К
·, %

Не бродящее тесто

1
Без добавок
44,0
8,5/3,5
5,9/1,9
69/53
72/78
74/82
59
68

2
С 5% сахарозы
43,7
4,7/2,4
3,5/1,6
74/62
71/74
77/82
49
54


С 5% глюкозы
44,0
5,4/2,8
4,0/2,0
74/68
71/72
73/77
48
50

3
С 10% сахарозы
43,3
3,3/1,7
2,7/1,3
84/74
73/71
77/82
49
52


С 10% глюкозы
44,1
3,1/1,6
3,1/1,8
99/108
64/62
91/76
48
42

4
С 15% сахарозы
43,4
1,5/1,0
1,5/1,3
100/130
67/55
85/78
34
13


С 15% глюкозы
43,5
1,9/1,2
2,5/1,6
140/140
58/55
76/77
37
37

5
С 20% сахарозы
43,0
1,0/0,6
1,3/1,1
130/180
58/52
75/76
40
15


С 20% глюкозы
43,0
1,0/0,9
1,5/1,7
145/180
53/48
64/67
10
11

Бродящее тесто

6
Без добавок
44,2
6,0/2,9
5,4/6,2
90/214
67/45
64/65
52
–12


С 5% сахарозы
44,0
3,5/1,6
3,2/4,4
92/277
66/42
67/67
55
–38


С 10% »
43,8
1,8/1,4
1,7/2,9
100/207
65/46
59/60
22
–71


С 15 »
44,0
0,9/0,8
0,8/1,4
96/178
65/50
67/63
11
–75


С 20 »
44,1
0,2/0,25
0,25/0,37
125/135
59/56
74/74
–25
–48


Структура не бродящего теста без добавки сахаров вследствие увеличенного содержания водорастворимых соединений имеет повышенную пластичность, разжижается. Тесто с выдержкой 2 часа имеет низкую вязкость теста, увеличивается его относительная эластичность. Добавление в тесто 5–20% сахаров значительно понижает его вязкость и еще более заметно модули сдвига: относительная эластичность увеличивается, а пластичность понижается; с увеличением дозировки сахара указанное влияние возрастает. Влияние добавок сахаров на структуру небродящего теста, выдержанного 2 часа, аналогично их влиянию на структуру без выдержки. Одновременно добавки сахара постепенно изменяют характер влияния продолжительности выдержки теста на его упруго-эластичные, пластично-вязкие свойства.

Таблица 6.22. Влияние на структурно-механические характеристики теста из муки I сорта совместной добавки сахара и жира
Вариант опыта
Образец
Влажность, %
Е·10–2, Па

··10–4, Па·с

·/E, с
П, %
Э, %
КЕ, %
Градиент Е
К
·, %
Градиент
·

Небродящее тесто

1
Контрольный
43,6
10/4·1
6,8/2,8
68/68
73/73
73/82
59

59


2
С 5% сахара и 2,5% жира
43,3
5,2/2,7
4,0/1,5
76/55
71/77
80/80
48
0,2
65
0,2

3
С 10% сахара и 5% жира
44,3
1,7/1,4
1,6/0,7
94/45
66/78
76/68
18
0,2
77
0,1

4
С 20% сахара и 10% жира
44,1
0,7/0,8
0,6/0,3
85/50
68/65
75/86
–11
0,1
50
0,1

Бродящее тесто

1
Контрольный
43,8
8,2/4,5
7,4/11,0
91/240
67/44
70/75
45

–15


2
С 5% сахара и 2,5% жира
43,8
3,0/2,0
3,6/4,1
120/209
60/47
75/76
33
0,3
–11
0,9

3
С 10% сахара и 5% жира
44,7
1,3/0,8
1,3/2,0
100/250
64/42
70/67
38
0,3
–15
0,6

4
С 20% сахара и 10% жира
44,2
0,3/0,25
0,4/0,5
133/200
63/51
74/77
17
0,1
–12
0,3

Примечание. В числителе приведены данные по свежезамешанному тесту, в знаменателе  по тесту двухчасовой выдержки.
Сахара сильнее снижают модули сдвига и вязкость обоих видов теста; более значительно, чем жиры, увеличивают отношение вязкости к модулю не бродящего теста; в сравнении с жирами менее активно понижают эту важную характеристику бродящего теста. Совместное добавление сахара и жира будет иметь наиболее значительное влияние не столько на упруго-пластичные, сколько на релаксационные свойства бродящего пшеничного теста. Совместное добавление сахара и жира в не бродящее тесто не улучшает, а ухудшает его хлебопекарные свойства; а в бродящее несколько увеличивает вязкость и снижает модули сдвига.

Полуфабрикаты хлебопекарного производства

В процессе производства хлеба готовые закваски периодически перекачивают в дозировочную аппаратуру, затем они поступают в тестомесильные машины. За время перекачки возможно существенное изменение реологических свойств полуфабрикатов, однако в дозаторах не учитываются эти изменения, в результате чего происходят значительные отклонения дозируемых порций закваски от нормы. Это приводит к изменению свойств замешенного теста, что вызывает необходимость корректировки времени расстойки и выпечки заготовок. Реологические свойства заквасок были исследованы С.В. Сорокиным.


Жидкая опара
Изучали Изучали ( ) опару из пшеничной муки І и ІІ сортов в диапазоне изменения влажности от 62 до 68% при температуре 28єC. Опыты проводили на вискозиметре РВ-8 (табл. ).

Таблица . Реологические характеристики жидкой опары (вискозиметр РВ-8, t = 28 °C)
Сорт пшеничной муки
Влажность, %
Свежезамешанная опара
Вязкость бродящей опары (Па · с) при продолжительности брожения, мин



вязкость, Па · с
предельное напряжение сдвига, Па
30
60
90
120
150
180
240

I
62
11,1
2,8
13,0
14,3
15,0
15,3
14,0
14,5
13,4


64
8,2
2,5
9,8
10,8
11,5
12,0
11,9
11,6
10,5


66
3,7
2,1
4,8
5,4
5,9
6,0
6,1
5,7
4,8


68
1,9
1,8
3,0
3,4
3,7
4,0
4,1
3,8
3,0

II
62
15,3
3,8
16,0
17,2
17,7
18,0
17,6
17,5
16,5


64
11,7
3,1
13,5
14,0
14,2
14,7
14,4
13,8
13,2


66
5,0
2,7
5,5
6,9
7,3
7,3
8,2
7,7
6,3


68
2,9
2,4
3,7
4,0
4,1
4,5
4,9
4,6
3,7


Приведенные данные показывают, что в начальный период брожения вязкость опары из муки II сорта значительно (примерно в 1,4 раза) превышает вязкость опары из муки I сорта. По мере брожения эти различия сглаживаются. В выбранном диапазоне влажности свежезамешанная опара обладает определенным значением предельного напряжения сдвига, что позволяет отнести ее к вязко-пластическим материалам. Характерным отличием жидкой опары от теста и густой опары (влажность 50%) является увеличением во время брожения вязкости до некоторого вполне определенного значения, а затем ее уменьшение.
Зависимости вязкости жидкой опары (в Па·c ) различной влажности от скорости сдвига, полученные на вискозиметре Павлова при температуре 28єC приведены в табл. .



Таблица

Зависимость вязкости жидкой опары
различной влажности от скорости сдвига (вискозиметр Павлова, 28єC)

Сорт
муки
Влажность опары, %
Скорость сдвига, с
·№




2
10
50
250
1250
3100


I



II
62
64
66
68
62
64
66
68
14,0
9,0
5,5
4,0
17,0
12,0
9,0
7,5
10,0
7,5
5,0
3,0
12,0
10,0
8,5
6,5
7,7
5,6
3,2
2,0
8,0
6,0
3,0
2,5
3,0
2,2
1,7
1,1
3,5
3,0
2,0
1,0
1,0
0,8
0,6
0,4
1,2
0,8
0,7
0,5
0,7
0,6
0,4
0,3
0,9
0,8
0,6
0,4


Анализ таблицы показывает, что жидкая опара из муки I и II сортов при влажности от 62 до 68% обладает аномалией вязкости, проявляющейся во всем диапазоне изменения скорости сдвига от 2 до 3100 с
·№. С увеличением скорости сдвига вязкость опары снижается более значительно с повышением влажности опары.
Вязкость опары из муки II сорта выше (в среднем на %), чем из муки I сорта при всех значениях влажности. Существенное различие вязкости опары из муки I и II сортов наблюдается лишь при малых значениях скорости сдвига. При значениях
· выше 50 с
·№ величины почти одинаковы.

Тесто бараночное и бубличное


Бараночное тесто. Исследования реологических свойств бараночного теста проводили на ротационном вискозиметре РМ-1, при этом изучали свойства теста для бубликов, сушек, баранок ванильных, горчичных и сахарных [55].
Как показали результаты экспериментов, у бараночного теста два предела текучести: статический (0, соответствующий напряжению, при котором начинается течение, и динамический (д, который получается путем экстраполяции линейного участка кривой течения до пересечения с осью (. Как известно, (д, обнаруживается не только у пластических тел с аномальной вязкостью, но и у псевдопластических, у которых (0 отсутствует, а также у тел Бингама, у которых эти величины совпадают. Бараночное тесто можно отнести к телам Шведова, т. е. к упругопластическим. На практике необходимость определения того или иного реологического параметра вызывается видом деформации реального тела в производственных условиях.
Исследование реологических свойств бараночного теста показало, что величины всех характеристик (вязкости, предельного напряжения сдвига, модулей упругости сдвига и эластичности) с повышением температуры понижаются, особенно в интервале от 30 до 40° С. Изменение вязкости в этом диапазоне при всех скоростях почти в 2 раза больше, чем при повышении температуры от 40 до 60° С, в то время как диапазон увеличения температуры во втором случае стал в 2 раза больше. Это весьма существенно, ибо формование бараночных изделий в делительно-закаточной машине ведется при температуре 3035° С.
Влияние температуры существенно возрастает с увеличением скорости сдвига. Так, при скорости 0,1 с-1 вязкость при повышении температуры от 30 до 60° С падает в 2,8 раза, а при скорости 0,35 с-1 при том же температурном перепаде вязкость уменьшается в 5,5 раза.
Представляет интерес получение аналитической зависимости между вязкостью и температурой. Для многих материалов между вязкостью и температурой наблюдается экспоненциальная зависимость.
Как показали исследования, зависимость вязкости ванильного и сахарного бараночного теста от температуры может быть выражена уравнением
(эф=10А/ТВ , (318)
где(эф вязкость, Пас; Т температура, °С; А и В коэффициенты (табл. 14).
Уравнение (318) справедливо при избыточном давлении от 0 до 1,5 МПа и температуре от 30 до 60° С.
Таблица 14
Зависимость коэффициентов уравнения (318) от скорости сдвига
Тесто для баранок
Скорость сдвига, с-1
Коэффициент А
Коэффициент В

Ванильных (W=32%,

р=1,47МПа)









Сахарных (W=30,4%,
р=1,47МПа)


0,1

0.15

0,20

0,25

0,30

0,35


0.1
0,2

0,3

0,4

0,6

0,8

1,0


0,967

0,996

1,020

1,042

1,054

1,062


1,118
1.118

1,140

1,135

1,166

1,060

1.061


0,106

0,129

0,149

0,165

0,175

0,182


0,198
0,205

0,225

0.227

0,155

0,194

0,198



Величины А и В зависят не только от скорости сдвига, но и от влажности теста, а также от давления, при котором проводилось исследование. Таким образом, зная коэффициенты А и В, можно получить значение вязкости для бараночного теста определенной влажности и при определенном давлении.
С повышением влажности теста влияние температуры значительно возрастает, т. е. при увеличении температуры на некоторую величину вязкость более резко снижается у образцов с большим количеством влаги. Так, для сахарного бараночного теста были исследованы пробы влажностью 30,4 и 32% (разность всего 1,6%). При одинаковом увеличении температуры вязкость более влажного образца уменьшилась в 2,5 раза сильнее. Температура влияет не только на вязкость, но и на другие характеристики бараночного теста.
Вязкость теста при всех значениях влажности уменьшается с повышением скорости сдвига, причем более интенсивно у образцов с меньшим содержанием влаги.
Для бубличного теста особенно заметное изменение модулей ( как и вязкости) наблюдается при изменении влажности от 29,1 до 30,8%. При этом модуль упругости уменьшается в 1,93 раза, а модуль эластичности в 3,55 раза. Таким образом, нецелесообразно уменьшать влажность теста, особенно ниже 30,5%, при его технологической переработке. Предельное напряжение сдвига также уменьшается при увеличении влажности теста: при изменении влажности бараночного сахарного теста с 28,4 до 32% оно уменьшается в 1,5 раза.
Было исследовано также влияние рецептуры бараночного теста на его реологические свойства. Наименьшей вязкостью обладает бубличное тесто, несмотря на то что по рецептуре (на 50 кг муки) количество сахара в нем на 1,5 кг ниже, чем в бараночном. Однако содержание маргарина в бубличном тесте значительно выше 4,0 кг на 50 кг муки, в то время как в бараночном ванильном 1,0 кг, а в бараночном сахарном1,5кг на 50кг муки.
Увеличение содержания жира сказывается и на других характеристиках, в частности на предельном напряжении сдвига. Так же как и вязкость, оно имеет наименьшее значение у бубличного теста1,73 кПа, у бараночного ванильного теста равняется 2,93 кПа, а у сахарного 3,52 кПа.




разрыв


Таблица . Зависимость упруго-кинетических характеристик бараночного и бубличного теста от температуры и вида теста (при давлении 1,47 Мпа)
Вид теста
Температура, °C
Модуль упругости сдвига E1, кПа
Модуль эластичности, E2, кПа
Предельное напряжение сдвига, (, кПа

Бараночное сахарное из муки высшего сорта (влажность 30,4%)
30
455
302
4,40


40
245
112
3,00


50
149
88
2,30


60
141
76
1,45

Бараночное ванильное (влажность 32%)
30
257
248
2,90


40
216
129
2,05


50
124
129
2,05


60
121
53
0,90

Бубличное из муки I сорта (влажность 34%)
30
209
97
2,8


40
125
60



60
119
45
1,01

С повышением температуры теста упруго-кинетические характеристики уменьшаются, что может повлиять на поведение теста при разделке (оно может быть слишком пластичным, не упругим и липким)




Таблица . Значения упруго-кинетических характеристик бараночного и бубличного теста от влажности теста
Вид теста
Влажность, Wт, %
Модуль упругости сдвига, E1, кПа
Модуль эластичности, E2, кПа
Предельное напряжение сдвига, (, кПа

Бараночное сахарное из муки высшего сорта
28,4
5323
457
2,64


30,4
435
455
2,92


32,0
352
302
2,39

Бубличное из муки I сорта
29,1
772
735
3,80


30,8
293
283
1,07


32,0
173
189
0,66

С повышением влажности теста упруго-кинетические характеристики уменьшаются, что следует учитывать при разделке теста, не допуская повышенной пластичности и липкости бараночного теста. При одинаковом увеличении температуры вязкость более влажного теста уменьшается сильнее. Температура влияет также и на другие характеристики  модуль упругости, предельное напряжение сдвига.


Таблица . Зависимость вязкости бараночного теста от продолжительности отлежки и скорости сдвига
Ванильное бараночное тесто
Сахарное бараночное тесто

Продолжительность отлежки, мин
Скорость сдвига, с–1
Вязкость, кПа·с
Продолжительность отлежки, мин
Скорость сдвига, с–1
Вязкость, кПа·с

15
0,0070
1520
15
0,0068
1780


0,0158
1320

0,0189
1330


0,0640
692

0,0716
810


0,1720
261

0,1330
540


0,2470
232

0,2020
406

???Почему пустые ячейки



0,2690
325

50
0,0112
1120
30
0,0095
1220


0,0465
570

0,0422
670


0,1150
340

0,1160
405


0,1980
250

0,1550
315


0,2850
208

0,2250
268

70
0,0285
720
70
0,0099
1220


0,0840
386

0,0315
835


0,1680
270

0,0700
545


0,3400
148

0,1470
314


0,2490
142

0,2500
243

Отлежка ограничивается тем моментом, когда тесто после замеса лежит в покое до начала разделки. В это время продолжается брожение, что снижает вязкость теста. Повышение скорости сдвига снижает вязкость теста, облегчает его обработку на машине.



При технологической переработке на делительно-закаточных машинах бараночное тесто сначала сжимается в рабочих цилиндрах, а затем продавливается под большим давлением сквозь кольцевую щель, образуя тестовую заготовку. При этом, находясь под давлением, тесто уплотняется, меняются его физико-механические свойства.
С целью исследования изменений, которые претерпевает тесто во время формования, было проведено следующее испытание. Тестовые заготовки, полученные из теста определенного качества (сорт, влажность, температура), были помещены в рабочий цилиндр вискозиметра и испытаны по обычной методике. Результаты опытов сравнивались с данными, полученными для аналогичного теста до формования.
На рис. 62 представлен график зависимости вязкости бубличного теста (влажность 32,2%, температура 30°С, давление 1,47 МПа) от скорости сдвига для тестовых заготовок, т. е. после универсальной делительно-закаточной машины (кривая 7), и для теста после замеса (кривая 2). Как мы видим, в результате уплотнения теста в рабочих цилиндрах машины вязкость повышается. Разница более значительная при малых скоростях сдвига,


Скорость сдвига с-1
Рис. 62. Влияние механической обработки на вязкость теста для украинских бубликов.

уменьшается при более высоких скоростях, так что абсолютная величина изменения вязкости зависит от скорости сдвига. Надо отметить, что изменение это довольно значительно; например, при скорости сдвига 0,25 с-1 вязкость увеличилась почти на 50% своей первоначальной величины, а при меньших скоростях сдвига разность еще более возрастает. В период переработки увеличиваются также предельное напряжение сдвига и модули упругости сдвига и эластичности:




Тесто после Тестовые
замеса заготовки
Предельное напряже- 1,43 1,79
ние сдвига, кПа
Модуль упругости 189 244
сдвига, кПа
Модуль эластичности, 66 250
кПа
Как видно, предельное напряжение сдвига увеличилось на 25%, модуль упругости при сдвигена 29%, а модуль эластичностиболее чем в 3 раза. Итак, результаты опытов показали, что в результате технологической переработки значения физико-механических характеристик бубличного теста резко возрастают.







Тесто для хрустящих хлебцев. Реологические свойства теста для хрустящих хлебцев изучали с целью определения влияния погрешности дозировки отдельных компонентов. Исследовали тесто для хлебцев «Любительские». Основными компонентами являются мука, сахаро-солевой раствор, дрожжевой раствор и растопленный жир. Опыты проводили на ротационном вискозиметре РМ-1. Кривые зависимости
·эф=
·эф(
·) имеют вид, характерный для большинства сортов мучного теста.
Как показали результаты исследований, с увеличением скорости сдвига вязкость теста уменьшается, аналогичный результат получали при увеличении количества жира, сахаро-солевого и дрожжевого растворов и уменьшении количества муки (повышенной влажности теста).
Обработка данных показала, что полученные зависимости могут быть описаны уравнением

·эф = 1/(a + b
·), (3-17)
где а и b- эмперические коэффициенты, зависящие от процентного содержания компонентов.




Тесто слоеное

Слоеное тесто может быть пресное (бездрожжевое) и дрожжевое.

Тесто пресное слоеное

Влияние стадий механической обработки на величину предельного напряжения сдвига пресного слоеного теста показано на рис. 6.10.

Рис. Влияние стадий механической обработки на величину предельного напряжения сдвига пресного слоеного теста (см. бумагу, с. 497, нужно рисовать или сканировать).

В процессе обработки на машине величина ( меняется. Тесто после замеса имеет минимальное значение (, и затем после закладки жира возрастает с каждой раскаткой, достигая максимального значения после четвертой раскатки. После 30-минутной отлежки внутренние напряжения уменьшаются, значение ( снижается, тесто становится менее упругим, более пластичным и готово к дальнейшему формованию тестовых заготовок.
Увеличение ( при рскатке объясняется деформациями сдвига и сжатия слоев теста, приводящими к удалению воздуха между слоями и уплотнению пласта теста, а также ростом числа слоев за счет складывания теста в слои после каждой раскатки.
Влияние влажности на величину предельного напряжения сдвига ( пресного слоеного теста представлено на рис. 6.11.

Рис. . Влияние влажности на величину предельного напряжения сдвига ( пресного слоеного теста (???см. бумагу, с. 499, нужно рисовать или сканировать).

Отклонения влажности слоеного теста от оптимального значения (33(3%) резко изменяет величину (. Тесто при этом становится либо очень упругим (что требует более длительной отлежки), либо слишком пластичным (что ведет к повышенной липкости и выходу жира из слоев). Зависимость ( = f(W) может быть выражена уравнением
13 EMBED Equation.DSMT4 1415
где W влажность теста, %;
a и b эмпирические коэффициенты, зависящие от вида теста.
Для теста слоеного на маргарине a = 81,4; b = 1,5;
Для теста после замеса a = 928,4; b = 3.
Влияние температуры на величину предельного напряжения сдвига ( пресного слоеного теста приведено на рис. 6.12.

Рис. 6.12. Влияние температуры на величину предельного напряжения сдвига ( пресного слоеного теста (???см. бумагу, с. 500, нужно рисовать или сканировать)
1 – тесто слоеное без маргарина (IV раскатки); 2 – тесто слоеное на маргарине (IV раскатки 33,4%); 3 – после замеса.

С повышением температуры от 14 до 22 ( величина ( уменьшается для теста слоеного на маргарине в 3 раза, без маргарина в 2,5 раза, а теста после замеса в 3,2 раза. Добавка жира как пластификатора теста уменьшает величину (. Для исследуемых видов теста в интервале температур 14–22 °C зависимость ( = f(t) имеет вид
( = A – B (tc – D), Па
где A, B, C и D эмпирические коэффициенты, значения которых приведены в табл. 6.6.

Таблица . Значения эмпирических коэффициентов
Вид теста
Значения коэффициентов


A
B
C
D

Слоеное без маргарина
75
5,07 ( 10-3
3
1,73 ( 103

Слоеное на маргарине
70
5,07 ( 10-3
3
1,73 ( 103

После замеса
39
8,27 ( 10-2
2
1,44 ( 102


При раскатке слоеного теста при температуре 18 °С и выше наблюдается прилипание его к валикам машины и выделение жира из пласта.
Изменения упруго-кинетических характеристик пресного слоеного теста на разных стадиях технологической обработки приведены в табл. 6.7.

Таблица . Изменения упруго-кинетических характеристик пресного слоеного теста на разных стадиях технологической обработки.
Стадия технологической обработки
Модуль упругости, E1 (10-3, Па
Модуль эластичности, E2 (10-3, Па
Пластическая вязкость, (пл (105, Па ( с
Время релаксации напряжений, tр, с
Относительная пластичность, П, %

После замеса
1,08
0,85
1,50
176
50

После II раскатки
2,20
1,32
2,75
210
45

После IV раскатки
2,65
1,40
3,40
240
43

После 30-минутной отлежки
2,50
1,35
2,82
208
46


Упруго-кинетические характеристики слоеного теста увеличиваются с каждой расстойкой, что связано с деформациями сдвига и сжатия слоев теста, а также с уплотнением пласта теста при слоении, приводящими к повышению внутренних напряжений в тесте. После 30-минутной отлежки напряжение релаксирует, и тесто становится более пластичным.

Зависимость упруго-кинетических характеристик пресного слоеного теста от его влажности приведена в табл.












Таблица . Зависимость упруго-кинетических характеристик пресного слоеного теста от его влажности.

Влажность теста, W, %
Модуль упругости, E1 (10-3, Па
Модуль эластичности, E2 (10-3, Па
Пластическая вязкость, (пл (105, Па ( с
Время релаксации напряжений, tр, с
Относительная пластичность, П, %

31,0
3,9
1,6
5,4
340
34

33,5
2,65
1,3
3,0
230
43

34,2
2,12
1,23
2,6
210
48

35,3
1,84
1,15
2,5
220
43

36,9
1,12
0,95
1,10
110
60

38,5
1,04
0,70
0,45
60
77


Увеличение влажности с 31 до 38,5% снижает упруго-кинетические характеристики теста (особенно резко в диапазоне от 35,3 до 38,5%). При этих значениях тесто прилипает к раскатывающим валкам машины, что требует дополнительного расхода муки на подпыл. Кроме того, из слоев выходит жир, что снижает качество слоеного полуфабриката. Зависимости E2 = f(W) и (пл = f(W) выражаются уравнениями:
E2 = 5,48 – 0,12 ( W, Па;
(пл = 59,6 – 2,63 ( W – 0,028W2, Па ( с.

Зависимость упруго-кинетических характеристик пресного слоеного теста от его температуры приведена в табл.6.9.











Таблица . Зависимость упруго-кинетических характеристик пресного слоеного теста от его температуры.
Температура теста, ° С
Модуль упругости, E1 (10-3, Па
Модуль эластичности, E2 (10-3, Па
Пластическая вязкость, (пл (105, Па ( с
Время релаксации напряжений, tр, с
Относительная пластичность, П, %

14
4,2
1,62
5,2
320
35

16
3,6
1,60
4,0
250
40

18
2,65
1,40
3,4
240
43

20
1,06
0,80
1,6
200
47

22
0,44
0,55
0,6
110
64


С увеличением температуры модули упругости и эластичности, а также пластическая вязкость снижаются (особенно резко в интервале температур от 19 до 22 °С), что связано с ослаблением межмолекулярных и внутримолекулярных связей теста, а также понижением твердости жира (прослоек жира). Снижается и время релаксации напряжений с одновременным повышением пластичности теста. В интервале температур 18–22 °С жир выделяется из слоев, тесто обладает повышенной липкостью.
Зависимости E2 = f(t) и (пл = f(t) выражаются уравнениями:
E2 = (–1,04 +0,40 ( t – 0,01 ( t2) ( 103, Па;
(пл = (13,3 – 0,58 ( t) (10-5, Па ( с.

Табл. . Влияние способа приготовления слоеного теста на его реологические характеристики и качество изделий (Wтеста = 34,4%)

Определяемые параметры и характеристики
Способ приготовления слоеного теста


Традиционный с тремя отлежками теста
С охлаждением в процессе раскатки на машине МРТ–60А



С одной отлежкой теста
Без отлежки теста

Температура теста, °С
15–16
15–16
15–16
9–10

Число проходов теста через валки при раскатке
5
5
8
11

Продолжительность слоения теста, мин
100
38
16
22

Реологические характеристики


Предельное напряжение сдвига, ( ( 102, Па
52
55
64
82

Пластическая вязкость, (пл ( 105, Па ( с
3,9
4,0
5,5
7,3

Модуль эластичности, E2 ( 103, Па
1,47
1,50
1,72
3,15

Качество слоеного полуфабриката (по методике А. Н. Андреева), баллы
4,4
4,6
4,0
3,5

Качество слоеных языков


Подъем изделия относительно тестовой заготовки, %
400–450
400–450
340–380
300–350


хорошее
хорошее
удовлетворительное

Наличие уплотнений мякиша
нет
нет
есть
есть


Применение охлаждения теста в процессе его раскатки на машине МРТ–60А позволяет сократить количество отлежек теста с трех до одной, сокращает продолжительность слоения теста, обеспечивает достижение оптимальных значений реологических характеристик теста и хорошее качество изделий.


Для оценки качества пресного слоеного теста по его реологической характеристике (по предельному напряжению сдвига () можно использовать табл.  .

Таблица . Оценка качества пресного слоеного теста по его реологической характеристике (по предельному напряжению сдвига


















Характеристика показателей
Коэффициент влажности «А» в баллах
Число баллов, «B»

1. Цвет

белый с желтовато-серым оттенком
1
5

белый с серым оттенком

4–3

белый

2–1

2. Запах

без постороннего запаха
1
5

слабый с легким посторонним запахом

4–3

неприятный, с посторонним запахом

2–1

3. Вкус

приятный, характерный
2
5

характерный, слабо выраженный

4–3

неприятный, пресный

2–1

4. Наличие складок на поверхности пласта

нет
1
5

есть в 1–2 местах

4–3

есть в 3 и более местах

2–1

5. Наличие выделения жира

нет
2
5

есть в 1–2 местах

4–3

есть в 3 и более местах

2–1

6. Наличие разрывов на поверхности пласта

нет
2
5

есть в 1–2 местах

4–3

есть в 3 и более местах

2–1

7. Консистенция

величина ( от 40 до 50 ( 102 Па
2
5

величина ( от 30 до 40 ( 102 Па

4–3

30 ( 102 Па > величина ( > 50 ( 102 Па

2–1

8. Липкость

нет
1
5

слабо выражена

4–3

сильно выражена

2–1



Свойства материалов при растяжении – сжатии.
(раскатка, закатка тестовых заготовок)


В процессе формирования тестовых заготовок в некоторых технологических машинах (например, раскаточных, закаточных) тесто подвергается растяжению. От степени механической обработки заготовки зависит качество готовой продукции. Для определения оптимальных режимов механического воздействия тех или иных органов формирующей машины необходимо знать физико-механические свойства теста при растяжении.
Опыты проводили на приборе растяжения (см.рис.39) с тестом из пшеничной муки I сорта для батонов нарезных (влажность 41-42,2%), с тестом из муки I сорта (влажность 44,4-44,6%) и II сорта (влажность 45,3-45,6%) для батонов массой 1 кг без предварительной расстойки, а также с тестом из муки I сорта с предварительной расстойкой при температуре 29-30 єС. Чтобы выявить влияние механической обработки, раскатку куска теста проводили при различных зазорах между валками, частоте вращения валков и кратности раскатки.

По диаграмме растяжения определяли нагрузку, соответствующую временному сопротивлению (пределу прочности). Разделив эту нагрузку на первоначальную площадь поперечного сечения образца, находили условное временное сопротивление. Предельную деформацию находили из диаграммы как отношение максимального удлинения образца до разрушения к его начальной длине.

На рис.79 видно, что зазор, а, следовательно, давление между валками оказывает влияние на прочностные свойства теста. Так, при прокатке куска теста между валками при зазоре 5 мм временное сопротивление и соответствующее ему относительное удлинение (линейная деформация) для I сорта составили 3кПа и 0,9, а для II сорта – 2,9 кПа и 0,85. При максимальном зазоре между раскатывающими валками (19мм), когда давление на тесто было минимальным, те же величины для I сорта достигали 5,6 кПа и 1,16, а для II сорта – 4 кПа и 1,05. Таким образом, с уменьшением зазора при увеличении давления между валками временное сопротивление и относительное удлинение, а также удельная работа уменьшаются.
По диаграммам растяжения (рис.80) можно определить условия, при которых начинается разрушение теста. Для того, чтобы не произошло разрыва теста, нормальное напряжение, относительное удлинение и удельная работа растяжения не должны превышать соответственно следующих значений: тесто для нарезных батонов – 5,6 кПа, 1,4 и 58,5 кДж/мі; тесто из муки I сорта – 4,6 кПа, 1,19 и 40,5 кДж/мі ; тесто из муки II сорта – 4,1 кПа, 1,08 и 32,5 кДж/мі.
При изучении влияния продолжительности расстойки на физико-механические свойства теста было установлено, что после предварительной расстойки тестовой заготовки при прочих равных условиях снижается временное сопротивление при растяжении и увеличивается относительное удлинение, т.е. тесто становится более пластичным.















Тесто для сладкой соломки

Данные по эффективности вязкости теста для сладкой соломки при разных стадиях механической обработки приведены в табл. .

Таблица . Данные по эффективности вязкости теста для сладкой соломки при разных стадиях механической обработки
Напряжение сдвига, (, Па
Стадия механической обработки


тесто после замеса
тесто после загрузчика
тесто после отлежки
тесто после пресса


скорость сдвига, 13EMBED Equation.31415, с-1
эффективная вязкость,(эф(10-3, Па(с
скорость сдвига, 13EMBED Equation.31415, с-1
эффективная вязкость, (эф(10-3, Па(с
скорость сдвига, 13EMBED Equation.31415, с-1
эффективная вязкость,(эф(10-3, Па(с
скорость сдвига, 13EMBED Equation.31415, с-1
эффективная вязкость,(эф(10-3, Па(с

3,94
1,3
3,00
2,0
1,97
2,2
1,79
0,8
4,92

5,92
3,4
1,74
5,0
1,18
5,1
1,16
1,8
3,28

7,90
6,6
1,19
10,0
0,79
11,5
0,69
3,2
2,46

9,86
10,2
0,96
15,8
0,62
16,5
0,59
5,2
1,89

11,8
16,0
0,73
24,0
0,49
24,2
0,48
7,5
1,57

13,8
24,0
0,57
32,0
0,43
32,5
0,42
10,8
1,27

15,8
35,5
0,44




15,0
1,05

17,7






20,0
0,88

19,8






31,2
0б63


При увеличении напряжения сдвига (и его скорости) тесто проявляет неньютоновское течение вязкость уменьшается неравномерно вследствие неодинакового разрушения структуры теста. При малых напряжениях сдвига (до 9,86 Па) или скоростях сдвига до 10,2 с-1 тесто частично восстанавливает свою структуру, происходит особенно резкое уменьшение вязкости; при больших напряжениях сдвига происходит «лавинообразное» разрушение структуры с очень малым восстановлением, и поэтому снижение вязкости незначительно. Такое поведение теста хорошо описывается степенным законом Оствальда де Вилье, и уравнение эффективной вязкости для теста разной стадии механической обработки имеет вид:
для теста после замеса: (эф = 3,6 ( 103 ( 13EMBED Equation.31415-0,59, Па ( с;
для теста после загрузчика: (эф = 2,8 ( 103 ( 13EMBED Equation.31415-0,56, Па ( с;
для теста после шнекового пресса: (эф = 4,5 ( 103 ( 13EMBED Equation.31415-0,52, Па ( с;
По ходу технологического процесса наибольшее значение вязкости имеют образцы теста после замеса и обработки в формующем прессе. Это объясняется тем, что при интенсивном механическом воздействии в результате деформации сдвига и сжатия тесто уплотняется и возникают внутренние напряжения, приводящие к увеличению его вязкости.




Литература
Основная литература

Мачихин Ю.А., Мачихин С.А. Инженерная реология пищевых материалов. – М.: Легкая и пищевая промышленность, 1981. – 216 с.
Мачихин Ю.А., Горбатов А.В, Максимов А.С. и др. Реометрия пищевого сырья и продуктов: Справочник / Под ред. Ю.А. Мачихина. – М.: Агропромиздат, - 1990. – 271 с.
Злобин Л.А. Оптимизация технологических процессов хлебопекарного производства. – М.: Агропромиздат, 1987. – 196 с.
Панфилов В.А. Оптимизация технологических систем кондитерского производства. – М.: Пищевая промышленность, 1980. – 247 с.
Урьев Т.Б., Талейсник М.А. Физико-химическая механика и и интенсификация образования пищевых масс. – М.: Пищевая промышленность, 1976. – 240 с.
Гончаревич И.Ф., Урьев Т.Б., Талейсник М.А. Вибрационная техника в пищевой промышленности. – М.: Пищевая промышленность, 1977. – 274 с.

Дополнительная литература:

Андреев А.Н., Мачихин С.А. Производство сдобных булочных изделий. – М.: Агропромиздат, 1990. – 192 с.
Андреев А.Н., Мачихин С.А. Механизация производства мелкоштучных сдобных и булочных изделий. – М.: ЦНИИТЭИ хлебопродуктов, 1992. – 40 с.
Андреев А.Н. Сдобные булочные и мучные кондитерские изделия из слоеного теста. – М.: ЦНИИТЭИ хлебопродуктов, 1992. – 47 с.
Андреев А.Н., Шубин В.Б. Оптимизация процесса формования теста для сладкой соломки. Хлебопекарная и кондитерская промышленность, №8, 1982.
Андреев А.Н., Шубин В.Б. Оценка качества сладкой соломки по ее хрупкости. Хлебопекарная и кондитерская промышленность, №8, 1975.

Мачихин Ю.А., Клаповский Ю.В. Современные способы формования конфетных масс.– М.: Пищевая промышленность, 1974. – 182 с.
Николаев Б.А. Структурно-механические свойства мучного теста. Пищевая промышленность, 1976. – 245 с.










13PAGE 15



Андреев А.Н. Реология сырья, полуфабрикатов и готовых изделий хлебопекарного, кондитерского и макаронного производств


13 PAGE 144915









 Root Entry

Приложенные файлы

  • doc 367241
    Размер файла: 676 kB Загрузок: 0

Добавить комментарий