Реологические свойства мясного фарша

Содержание

1. Введение

2. Реологические свойства мясного фарша

2.1 Реологические  свойства в области практически  неразрушенных структур  (θ<θ0)

2.2   Реологические свойства от начала  течения до предельного разрушения  структуры (θ>θ0)

3. Заключение 

4. Список  литературы

 

Введение

 

Мясной фарш, с точки зрения реологии, обладает вязкопластичной структурой и обладает всеми, присущими вязкопластичным структурам, свойствами. Качество мясного фарша напрямую зависит от его реологических характеристик, поэтому вопросы, прорабатываемые в данном реферате, являются своевременными и актуальными и в настоящее время.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Реологические свойства мясного фарша

 

Мясные фарши характеризуются предельным напряжением сдвига θ0, поэтому их свойства рассматривают обычно в области напряжений (θ), меньших предельного (θ<θ0), и в области напряжений, превышающих предельное (θ > θ0).

Свойства этих систем измеряют на ротационных и капиллярных вискозиметрах. Поведение этих систем описывается различными реологическими параметрами, которые определяются выбранной математической моделью тела и ее соответствием реальным условиям течения.

 

1.1 Реологические  свойства в области практически  неразрушенных 

структур (θ<θ0).

 

Деформационное поведение продукта при напряжениях, меньших предельного напряжения сдвига, обычно характеризуют кинетическими кривыми деформации в соответствие с рисунком 1.

В первый малый промежуток времени действия напряжения (0,5...1 с) на продукт, возникает истинно упругая условно-мгновенная деформация γ0, которая подчиняется закону Гука и полностью исчезает после его снятия.

При увеличении напряжения наблюдается процесс упругого последействия (γ0+γ), который после снятия напряжения сопровождается мгновенным уменьшением деформации на величину γ0, а затем постепенным ее уменьшением до постоянного значения γ. Переход от упругих деформаций к процессу упругого последействия наблюдается при напряжениях, превышающих предел упругости, лежащей в интервале 100...150 Па. При дальнейшем увеличении напряжения наблюдается остаточная деформация γη, когда наблюдается ползучесть. При напряжении, близком к пределу текучести, происходит частичное разрушение структуры и начинается пластично-вязкое течение с малым градиентом скорости. Оно характеризуется наибольшей эффективной вязкостью [1,2].

 

Рисунок 1 – Кинетика деформаций фарша при действии постоянного напряжения сдвига:

1 – нагрузка; 2 – разгрузка; 3,4 – прямые стабилизации  нагрузки и разгрузки.

 

Диаграмма кинетики деформации складывается из двух кривых: нагрузки (действия постоянного напряжения сдвига θ) – кривая 1 и разгрузки (деформации после снятия нагрузки) – кривая 2. Момент снятия нагрузки устанавливают после появления прямолинейного участка на ее кривой (прямая 3). На диаграмме полное развитие деформации γт к моменту снятия нагрузки выражает уравнение

 

,(1)

 

где – деформация, спадающая самопроизвольно после разгрузки (упругая деформация);

      – остаточная деформация, не исчезающая после разгрузки;

      – условно-мгновенная истинно упругая деформация, спадающая за 0,5...1 с;

      – деформация упругого последействия (эластическая).

Остаточная деформация , которая образуется после разгрузки, не исчезает во времени. После выхода на прямолинейный участок (прямой) разгрузки наблюдается ползучесть. Деформация упругого последействия, или замедленно развивающаяся (эластическая), является обратимой. Обусловлена она структурой реальных тел [1,2].

 

1.2 Реологические  свойства от начала течения  до предельного 

разрушения структуры (θ>θ0)

 

Деформационное поведение мясного фарша при θ>θ0 характеризуют эффективной, пластической вязкостью, предельным напряжением сдвига и пределом текучести. Поскольку эти свойства определяются в широком диапазоне градиента скорости и напряжения сдвига, они необходимы для расчета течения продуктов в рабочих органах машин и аппаратов. Кроме этого сдвиговые свойства более глубоко характеризуют внутреннюю сущность объекта по сравнению с поверхностными.

Эффективная вязкость – это итоговая переменная характеристика, которая описывает равновесное состояние между процессами восстановления и разрушения структуры в установившемся потоке и зависит от изменений градиента скорости и напряжения сдвига.

 

,(2)

 

где – коэффициент эффективной вязкости, при фиксированном градиенте скорости, равном 1;

      – темп разрушения структуры;

  – безразмерный градиент скорости.

Течение «степенной» псевдопластичной жидкости (θ0=0, n<1) показано на рисунке 2a, бингамовского тела (θ0>1, n = 1) – на рисунке 2б.

Переменную эффективную вязкость определяют через тангенс угла наклона линий 1,2,3, рисунок 2 б:

 

,(3)

 

По аналогии с можно определить постоянную пластическую вязкость для кривой 4 рисунок 2 а [1,2]:

 

,(4)

 

Отрезок , отсекаемый на оси абсцисс линией 5, представляет собой динамическое предельное напряжение сдвига. Действительная кривая течения 4 (рисунок 2 а) иногда может быть аппроксимирована линейной бингамовской моделью – прямой 5, если реальные процессы реализуются в области градиентов скорости от и напряжений сдвига от до . Однако такая аппроксимация в определенной мере произвольна, но может быть допустима, если ошибки не превышают заранее заданных значений. Для вычисления эффективной вязкости по результатам измерений с помощью ротационного вискозиметра, когда не известен закон изменения градиента скорости, его заменяют окружной скоростью вращающегося ротора и тогда используют зависимость

,(5)

 

где – эффективная вязкость при фиксированном единичном значении окружной скорости, Па∙с;

      – окружная скорость коаксиально-цилиндрического ротора вискозиметра, м/с;

  – фиксированное единичное значение окружной скорости, м/с;

– безразмерная окружная скорость [1].

 

Рисунок 2 – Кривые течения псевдопластичной (а) и бингамовской (б) систем:

1,2,3 –  линии, характеризующие эффективную  вязкость; 4 – действительные (реальные) кривые течения; 5 – аппроксимация  кривой течения псевдопластичной  системы к бингамовской.

 

 

 

 

 

 

Заключение

Таким образом, рассмотрев реологические свойства мясного фарша, можно сделать следующие выводы. Во-первых, с целью контроля показателей качества фарша, регулирования технологических процессов и автоматической фиксации рациональных и оптимальных режимов используют сдвиговые структурно-механические свойства фарша, которые более чувствительны к изменениям различных технологических и механических факторов по сравнению с компрессионными и поверхностными.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Список литературы

1. Косой, В.Д. Инженерная реология в производстве колбас: учеб. пособие/ В.Д. Косой, А.Д. Малышев, С.Б. Юдина. – М.: Колосс, 2005. – 264 с.

2. Косой, В.Д. Инженерная реология биотехнологических сред: учеб. Пособие/ В.Д. Косой, Я.И. Виноградов, А.Д. Малышев. – СПб.: Гиорд, 2005. – 648 с.

3. Рейнер М. Реология. Пер. с англ. М.: Наука, 1965. — 224 с.

4. Малкин А. Я., Исаев А. И. Реология. Концепции, методы, приложения.- М.: Профессия, 2007. — 560 с. ISBN 978-5-93913-139-1, 1-895198-33-X