close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

Тиханкин Иван Валерьевич. Совершенствование процесса формования тестовых заготвок затяжного печенья

код для вставки
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ
РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
ФГБОУ ВО «ОРЛОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
ИМЕНИ И.С.ТУРГЕНЕВА»
Факультет (институт): ПТИ имени Н.Н. Поликарпова
Кафедра машиностроения
Направленность подготовки (специальность): 15.04.02 «Технологические
машины и оборудование»
Направленность: (профиль) «Процессы и аппараты пищевых производств»
ЗАДАНИЕ
на выполнение выпускной квалификационной работы
Студента: Тиханкина Ивана Валерьевича шифр: 165242
1.
Тема ВКР: «Совершенствование процесса формования тестовых загот-
вок затяжного печенья»
Утверждена приказом по университету от «15» декабря 2017 г. №2-3605
2.
Срок сдачи студентом законченной работы «08» июня 2018 г.
3.
Исходные данные к работе: задание, аналоги и патенты,
4.
Содержание ВКР (перечень подлежащих разработке вопросов): аннота-
ция, современное состояние техники, технологии и теории формования затяжного печенья; математические и физические модели сдвигового течения
теста для печенья; планирование экспериментального исследования; экспериментальные данные и обработка результатов; анализ научных публикаций
с описаниями экспериментальных исследований затяжного теста; методические указания по проведению лабораторной работы исследование физикомеханических свойств затяжного теста; заключение.
5.
Перечень графического материала: нет.
3
Аннотация
Выпускная квалификационная работа
на тему: «Совершенствование процесса формования тестовых заготовок затяжного печенья»
Выполнил проект: студент гр. 61 – ТОМ Тиханкин Иван Валерьевич
Руководитель проекта: доцент, к.т.н Гончаровский Дмитрий Александрович
Утвердил проект: зав.каф., д.т.н. Фроленкова Лариса Юрьевна
Страниц – 90
Иллюстраций –20
Таблиц – 7
Приложений – 2
Формул – 13
Список использованной литературы – 25
Для реализации поставленной задачи был проведен поиск и анализ
аналогов формующих машин для формования заготовок для затяжного печения. Проведены поисковые и экспериментальные научные исследования.
Экспериментальные исследования заключались в определении физикомеханических свойств теста для затяжного печенья методом ротационной
вискометрии. Получены зависимости напряжения сдвига от скорости сдвига
и определены уравнения состояния затяжного теста с виноградным и свекольным порошком. Кроме этого проведен общзор научных публикаций по
теме исследования.
Объем пояснительной записки 90 страниц.
Ключевые слова: затяжное тесто, печенье, формование, ротор.
4
Abstract
Graduation qualification work
on the topic: "Improving the process of forming test billets of a long cookie"
Completed the project: student gr. 61 - TOM Tikhankin Ivan Valerievich
Scientific Advisor: Associate Professor, Ph.D. Goncharovsky Dmitry
Alexandrovich
The project was approved: head of the department, doctor of technical
sciences. Frolenkova Larisa Yurevna
Pages – 90.
Illustration - 20
Tables - 7
Applications - 2
Formula - 13
List of used literature - 25
To realize the task, a search and analysis of analogues of forming machines
for forming billets for prolonged baking was carried out. Search and experimental
scientific researches have been carried out. Experimental studies consisted in
determining the physico-mechanical properties of the dough for prolonged biscuits
by rotational vismetometry. The dependences of the shear stress on the shear rate
are obtained and the equations of the state of a durable test with grape and beet
powder are determined. In addition, a review of scientific publications on the
research topic was conducted.
The volume of the explanatory note is 90 pages.
Key words: lingering dough, biscuit, molding, rotor.
5
Содержание
ВВЕДЕНИЕ. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ .................................... 7
1. Современное состояние техники, технологии и теории формования
затяжного печенья ................................................................................................ 9
1.1. Современная техника для формования затяжного печенья ........... 9
1.1.1. Роторы формующей машины для затяжного печенья ............. 9
1.1.2. Обзор машин для формования затяжного печенья ................ 14
1.2. Современное состояние технологии производства затяжного
печения ............................................................................................................ 18
1.2.1. Варианты составов затяжного теста ....................................... 18
1.2.2. Влияние компонентов на свойства и структуру теста ........... 21
1.3. Современное состояние теории производства затяжного печенья
.......................................................................................................................... 25
1.3.1. Реологические свойства затяжного теста ............................... 25
1.3.2.Затяжное тесто как дисперсная система .................................. 28
2. Математические и физические модели сдвигового течения теста для
печенья ................................................................................................................ 31
2.1. Обзор реологических уравнений состояния ................................. 31
2.2. Определение параметров реологического уравнения состояния 37
3. Экспериментальные данные и обработка результатов ................................ 40
3.1. Подготовка эксперимента .............................................................. 40
3.2. Экспериментальная установка ...................................................... 42
3.3. Экспериментальные данные исследования затяжного теста ....... 42
3.4 Обработка результатов ................................................................... 44
3.5. Анализ научных публикаций с описаниями экспериментальных
исследований затяжного теста ....................................................................... 50
6
4.
Методические
указания
по
проведению
лабораторной
работы
«Исследование физико-механических свойств затяжного теста» ................... 57
Выводы по работе .............................................................................................. 58
Приложение А .................................................................................................... 76
Приложение Б ..................................................................................................... 81
7
ВВЕДЕНИЕ. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Актуальность
работы.
Кондитерские
массы,
подвергающиеся
формообразованию (пралиновые конфетные массы, сахарное и затяжное
тесто, фруктовоягодные начинки, пасты и пр.) обладают одновременно
упругостью,
вязкостью,
пластичностью
и
эластичностью.
Указанные
свойства характеризуются такими реологическими константами как модуль
упругости,
вязкость,
предел
текучести.
Знание
закономерностей
деформационного поведения перерабатываемых кондитерских масс с
определенными
реологическими
свойствами
позволяет
рассчитать
параметры процесса формообразования и подобрать технологическое
оборудование для его проведения.
В технологии мучных кондитерских изделий повышенной пищевой
ценности перспективно применение нетрадиционного сырья растительного
происхождения, отличающегося высоким содержанием белка, незаменимых
аминокислот, пищевых волокон и микронутриентов. Доказана целесообразность использования продуктов переработки нута, кукурузы и черемши в
производстве различных видов печенья.
Существует множество возможностей изменить рецепутуру печенья
для повышения пищевой ценности. Одна из них внесение дополнительных
компонентов (добавок), например, виноградного и свекольного порошка.
Внесение добавок изменяет физико-механические свойства заятжного
теста, поэтому это требует изучения измененных свойств.
Цель диссертационной работы является исследование свойств затяжного теста с добавкой виноградного и свекольного порошка.
Основные задачи исследования:
Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие
задачи:
1.
Выполнить обзор современного состояния техники, технологии и
теории формования затяжного теста.
8
2.
Провести анализ физических и математических моделей течения
затяжного теста.
3.
Провести необходимые экспериментальные исследования для
определения параметров затяжного теста.
Научная новизна работы заключается в том, что:
1. Выполнен обзор современного состояния техники, технологии и теории формования затяжного теста включая обзор современных формующих
машин и роторов для них.
2. Установлено влияние свекольного и виноградного порошка на свойства затяжного теста.
Теоретическая и практическая значимость определяются тем, что
проведено исследование публикаций по тематике исследования, выявлены
реологические уравнения состояния затяжного теста с свекольным и виноградным порошком.
На защиту выносятся:
1. Обзор оборудования современного состояния техники, технологии и
теории формования затяжного теста.
2. Экспериментальные исследования, направленные на определение
влияния внесения добавок свекольного и виноградного порошка на свойства
затяжного теста.
Реализация работы
На основе изученной теории и проведенных экспериментальных исседований получены уравнения течения пищевой массы с пластическими свойствами.
Апробация
Основные результаты работы доложены и обсуждены на студенческих
научно-технических конференциях «Неделя науки-2017, 2018». Орел, ОГУ
им.Тургенева, 2017, 2018 г.
9
1. Современное состояние техники, технологии и теории
формования затяжного печенья
1.1. Современная техника для формования затяжного печенья
1.1.1. Роторы формующей машины для затяжного печенья
Ротор (формующий вал или в простонародье барабан) (рис. 1.1) является одним из основных элементов формующей машины. При вращении
формующего ротора в его ячейки попадает тесто и принимает их форму.
Рис. 1.1. Фотография ротора формующей машины для затяжного печенья
Роторы производятся методом прессования специальных материалов
в ячейки с помощью пуансонов (оттисков форм печенья), изготовленных
на высокоточных станках с ЧПУ. Все используемые материалы разрешены
для применения в пищевой промышленности.
Такой метод производства формовочного ротора является оптимальным соотношением цены и качества. Точность базирования определяется
высокой квалификацией Наших "заливщиков", что в то же время позволяет
сэкономить Ваши денежные средства.
Для изготовления формовочного ротора в основном используется 3
материала: капралон, бронза и чугун. Их свойства, виды, качества без труда можно найти на специализированных сайтах и в справочниках. Сравнение производится по параметрам надежности, устойчивости к разрушаю-
10
щим воздействиям, удобству транспортировки и монтирования, сложности
производства и обработки и, как итог, цены.
Выделить самый надежный ротор не получится. Несмотря на то, что
бронза и чугун это металл, а капралон является пластмассой, долговечность этих роторов отличается очень незначительно. Есть капралоновые
роторы, которые крутятся по 6 - 8 лет и имеют приемлемые качества производства. Причина: отсутствие воздействий на ротор как таковых. Ротор
взаимодействует с валом. Т.к. оба они совершают вращение, то из-за незначительной величины трения этим взаимодействием можно пренебречь.
Нож, срезающий излишки теста, соприкасаться с ротором не должен. Преимущества роторов из металла проявляются при транспортировке и хранении, в случаях не осторожного обращения с роторами.
По параметрам устойчивости к разрушающим воздействия пластиковый барабан проигрывает металлическому. Разрушающие воздействия это твердое тело в тесте и неверно выставленный нож при наладке ротора.
Пластиковый ротор явно проигрывает в случае "с ножом". При использовании бронзового или чугунного ротора вероятность поломки ножа увеличивается, снижая вероятность критического повреждения ротора.
По удобству транспортирования и монтирования преимущества имеют роторы из капролона, поскольку его масса, как правило, в 1.5 ... 2 раза
меньше массы металлических формовочных роторов, при этом чугунные
роторы самые тяжелые. Кроме удобства транспортирования и монтажа
масса ротора влияет на конструкцию и долговечность подшипников
скольжения формующей машины.
По сложности производства самой высокой сложность обладают чугунные формующие роторы, так как время механической обработки чугунных роторов в 1,5 раза больше, чем бронзовых, и в 3 ... 4 раза больше,
чем капралоновых.
Несмотря на то, что бронза является самым дорогим материалом из
рассмотренных, из-за сложности изготовления чугунные роторы имеют
11
примерно одинаковую стоимость с бронзовыми, при том, что чугун обладает самой низкой ценой из рассмотренных материалов.
Рассмотрим варианты формы выемок ротора, которые обеспечивают
форму конечного изделия.
Рис. 1.2 иллюстрирует вид формы поверхности с формами типа «сердечки» для формования сердцевидных выпечных изделий. Поверхность ротора с формами сердечек содержит множество сердцевидных полостей.
Форма располагается на поверхности ротора как бы обтягивая её либо
вытачивается непосредственно в роторе, образуя выемки соответствующей
формы.
Относительно сетки из теста, сформированной между симметрично
сформованных или асимметрично сформованных участков теста, в одном варианте выполнения соединительный слой/лист теста, которое скрепляет области, может быть полезен в том, чтобы помогать участкам оставаться в вертикальной позиции во время выпекания. Это может обеспечить более равномерное выпекание и/или более предпочтительную форму.
Рис. 1.2. Форма поверхности ротора формующей машины
Рис. 1.3 иллюстрирует относительное положение 700 верхнего валка
710 и нижнего валка 720 в системе вращающихся валков формования кусков
12
теста. Верхний валок 710 содержит полости 750 верхнего валка, и нижний
валок 720 содержит полости 760 нижнего валка. Как показано на рис. 1.5,
верхний валок 710 и нижний валок 720 не находятся в контакте и отделены
друг от друга разделительным расстоянием 780 между валками.
Рис. 1.3. Формующий ротор для заготовок затяжного печенья
В одном варианте выполнения лист теста может быть введен между
верхним валком 710 и нижним валком 720. После введения вращение верхнего и нижнего валков 710, 720 продвигает лист теста между рулонами. Кроме
того, разделительное расстояние 780 между валками меньше высоты или
толщины введенного листа теста. Следовательно, по мере перемещения листа
13
теста между верхним и нижним валками 710, 720, тесто вталкивается в полости верхнего и нижнего валков 750, 760 и принимает контуры этих полостей. Кроме того, поскольку полости верхнего и нижнего валков 750, 760 выровнены, в листе образуются трехмерные формованные участки теста.
Рзделение верхнего и нижнего валков 710, 720 позволяет формованным
участкам теста быть соединенными листом теста. Лист теста тоньше или
меньше по высоте, чем первоначальный лист теста, но предпочтительно достаточно толстый, чтобы скреплять формованные участки во время последующих этапов обработки.
Кроме рассмотренных форм выемок ротора применяются также круглые (рис. 1.4, а), квадратные с шахматным расположением (рис. 1.4, б) и
квадратные с ячеистым расположением (рис. 1.4, в).
Рис. 1.4. Формы выемок ротора
Углубления в роторах, имеющие углы, то есть сердечки, ромбы, квадраты, прямоугольники, обычно выполняются с закруглениями для облегчения выемки печеньев и для предоствращенияпрограния углов из-за более
тесного контакта с темплонесущей поверхностью ротора.
Фотографии роторов представлены на рис. 1.5.
14
а)
в)
б)
г)
Рис. 1.5. Фотографии роторов: а) с прямоугольными формами, б) с круглыми
формами, в) овальными формами, г) с формами сложной конфигурации
1.1.2. Обзор машин для формования затяжного печенья
Существующие конструкции машин для формования затяжного печения обычно включают съемный бункер с защитной решеткой, корпус машины, выполненный из анодированного алюминия иил из матовой нержавеющей стали, подающий вал с канавками, сделанный из анодированного алюминия, формующий ротор, выполненный из сплава бронзы, вдавливающий
вал, выполненный из белой резины, нож-скребок из нержавеющей стали, мо-
15
тор с вариатором скорости, позволяющим регулировать производительность
от мининимальной 3 противняв минуту до максимальной 12 противней в минуту, комплекта регулирующей аппаратуры и рукоятей для опусканияподнимания скребковых ножей, регулирования давления прижимного резинового вала на штамповочный ротор, регулирования расстояния подающего
вала с канавками от формующего ротора.
Рассмотрим существующие машины для формования затяжного печенья.
Фирма «Бестек» (Россия, г. Ростов-на-Дону) выпускает обордуования
для пищевой и перерабатывающей промышленности, в том числе ротационные формующие машины различных конструкций (рис 1.6). За годы работы
компания BESTEQ (Бестек) стала ведущим брендом и предпочтительным
партнером для многих предприятий пищевой и перерабатывающей отрасли.
BESTEQ (Бестек) — это квалифицированный и авторитетный поставщик,
предлагающий автоматизированные решения для всех видов пищевых производств. В нашей компании работают высокопрофессиональные компетентные технические специалисты, имеющие большой опыт работы на действующих пищевых и перерабатывающих производствах в качестве инженеров, технологов, механиков. Менеджеры и технологи компании всегда в курсе всех инноваций, внедряемых ведущими мировыми производителями продуктов питания. Мы готовы оказать любые технологические консультации и
помощь в разработке продукта нашим клиентам, что позволяет им получить
максимальную рентабельность инвестиций. Мы в «Бестек» новаторы и в то
же время реалисты — всегда пытаемся найти оптимальное и эффективное
решение для наших клиентов.
BESTEQ имеет большой опыт в реализации сложных проектов в хлебопекарной и консервной отраслях промышленности. Сегодня BESTEQ (Бестек)
-
официальный
представитель
и
дилер
европейских
заводов-
16
производителей высококачественного оборудования для пищевых производств.
а)
б)
в)
Рис. 1.6. Ротационные машины для формования затяжного печенья
фирмы «Бестек»: а) модель R2; б) модель R3, в) модель RDZ
Компания Kalmeijer (Нидерланды)с 1920 является производителем роторно-формовочных машин для изготовления печенья (рис.1.7). Обладая обширным опытом, почерпнутым за 90 с лишним лет на рынке, компания применяет его не только в создании своей продукции, обеспечивая высочайшее
качество и надежность, но и всегда стремится совершенствовать свой сервис
для максимально быстрого и полного удовлетворения возникающих потребностей рынка.
17
Рис. 1.7.Ротационная формующаямашина KALMEIJER KGM 250MM
Итальянская компания «Mimac» - известное во всем мире предприятие
с более чем 10-летним стажем работы. Компания специализируется на производстве аппаратов для создания кондитерских изделий. Оборудование Mimac
может использоваться на территории предприятий разных размеров: от небольших пекарен и ресторанов до средних и крупных кондитерских фабрик.ротационо-формовочная машина от компании Mimac представлена на
рис. 1.8
Рис. 1.8.Ротационно-формующая машина ROT 500
18
Технические характеристики ротационных машин представлены в таблице 1.1.
Таблица 1.1. Технические характеристики ротационных формующих
машин
Название характеристики
R2
(Бестек)
Марка машины
R3
RDZ
KGM 250MM
(Бестек) (Бестек) (KALMEIJER)
Габариты:
– длина, мм
– ширина, мм
– высота, мм
2600
950
1400
2600
1050
1400
Вес, кг
650
730
Мощность, кВт
Ширина противня, мм
0,75
Длина противня, мм
Rot 500
(mimac)
1675
570
1240
2900
1080
1430
1100
125
670
1,1
1,5
0,4
1
360-450
600
360-450
250
400-500
600-800
600-800
600-800
590-1000
600-700
3900
1250
1600
Кол-во сменных роторов
1.2. Современное состояние технологии производства затяжного
печения
1.2.1. Варианты составов затяжного теста
Затяжное печенье вырабатывают на поточно - механизированых
линиях с периодическим замесом теста (ШЛУ, ШЗЛ) и полумеханизированным способом. В рецептуру
затяжного печенья входит пшеничная мука
высшего,) -го и 2-го сортов.
Сахара (не более 20 %) и жира (3 ...28%) в затяжном печенье
меньше, чем в сахарном (не более 27 % и 4... 30% соответственно).
Печенье имеет слоистую структуру с равномерной пористостью.
На поверхности печенья отсутствует рисунок, имеются только проколы.
19
В отличие от сахарного теста затяжное обладает упругостью, эластичностью и недостаточно пластично.
Поэтому после замеса теста с целью повышения пластичности и
подготовки к формованию его подвергают многократной обработке на
вальцовочной машине и вылеживанию (расстойке). Рекомендуется использовать муку со слабым качеством клейковины. В остальных случаях в тесто
вводят добавки улучшители (пиросульфит натрия, протосубтилик Г10Х,
протосубтилин Г20Х, сульфитированное яблочное пюре). Тем не менее
из затяжного теста невозможно получить заготовки со сложным рисунком
на поверхности. В затяжном тесте имеются условия для более полного набухания белков муки, чем в сахарном тесте: более высокая влажность
теста, выше температура теста, более длительный и интенсивный замес.
Технологический процесс производства затяжного печенья более
сложный, чем сахарного печенья, и состоит из следующих стадий и
операций.
1. Подготовка сырья и полуфабрикатов к производству.
2. Приготовление смеси сыпучих компонентов.
3. Приготовление эмульсии.
4. Приготовление теста.
5. Вылеживание (расстойка) теста.
6. Прокатка теста.
7. Формование тестовых заготовок.
8. Выпечка.
9. Охлаждение.
10. Фасование, упаковывание и хранение печенья.
Затяжное печенье может вырабатыываться по различным рецептурам.
Примерные рецептуры представлены в таблице 1.2.
Таблица 1.2. Рецептура на затяжное печенье (расход сырья на 1 т готовой продукции, кг)
20
Наименование сырья и полуфабрикатов
Мука пшеничная 1-го сорта
Мука пшеничная высшего сорта
Крахмал кукурузный
Сахар-песок
Инвертный сироп
Маргарин
Меланж
Молоко цельное коровье пастеризованное
Соль
Массовая «Крокет» «Мария»
доля сухих №5
№25
веществ, %
85,50
723,36
—
&5>50
730,75
87,00
54,21
54,76
99,85
159,23 168,10
70,00
32,54
5,53
84,00
101,27
87,69
27,00
25,70
11,50
106,78
96,50
5,40
5,45
Сода питьевая
Углеачмонийная соль
Пудра ванильная
Эссенция
Итого
Выход
Влажность, %
50,00
0,00
9,85
0,00
_
-
7.24
7,30
0,94
0,95
5,49
0,87
1085,06 1198,50
1000,00 1000,00
7,0 ± 1,0 6,5+ 1,0
Физико-химические показатели печенье должно соответствовать требованиям, указанным в таблице 1.3.
Таблица 1.3. Физико-химические показатели печенья
Наименование показателя
Массовая доля влаги, %, не
более
Массовая доля общего сахара
(по сахарозе), %, не более
Массовая доля жира, %, не
более
Щелочность, град., не более
Намокаемость, %, не менее
Массовая доля общей сернистой кислоты, %, не более
Массовая доля золы, не растворимой в растворе соляной
кислоты массовой долей 10%,
%, не более
Массовая доля начинки, %, к
Значение показателя для печенья
сахарного сдобного овсяного затяжного
10,0
16,0
10,5
9,0
35,0
45,0
40,0
20,0
30,0
40,0
25,0
30,0
2,0
150
180
-
0,1
15,0
180
0,01
21
массе изделия, не менее
Примечания
1 В печенье без добавления в рецептуру сахара или жира массовую долю
сахара или жира не определяют.
2 Намокаемость определяют в печенье без начинки, изготовленном без
крупных добавлений (изюма, цукатов, орехов и семян, шоколадной крошки,
кусочков карамели и т.д.), при наличии отделки ее удаляют.
3 Влажность и щелочность в печенье определяют в целом изделии, без
внешней отделки и начинки. Щелочность в печенье с начинкой не определяют.
4 Массовую долю общего сахара, жира, влаги в глазированном печенье и
печенье с начинкой и крупными добавлениями определяют без глазури, начинки и крупных добавлений.
5 Массовую долю общей сернистой кислоты определяют в печенье, изготовленном с применением пиросульфита натрия и сульфитированного пюре.
1.2.2. Влияние компонентов на свойства и структуру теста
В таблице 1.2 представлен состав теста для затяжного печенья. В состав теста входят такие компоненты как мука пшеничная 1-го сорта, мука
пшеничная высшего сорта, крахмал кукурузный, сахар белый, инвертный сироп, маргарин, меланж, молоко цельное коровье пастеризованное, соль, сода
питьевая.
Рассмотрим влияние некоторых из этих компонентов на свойства и
структуру теста.
Для производства мучных кондитерских изделий в основном используется пшеничная мука высшего и I сортов, при выработке некоторых видов
изделий — пшеничная мука II сорта и в небольшом количестве соевая мука.
Химический состав муки может в значительной степени изменяться в зависимости от вида и сорта пшеницы и от выхода муки.
Белковые вещества (их содержание, состав, состояние и свойства) в
значительной степени определяют не только пищевую ценность изделий, но
и технологические свойства пшеничной муки. Содержание белковых веществ
в пшеничной муке колеблется в широких пределах — 7,0—26,0%. В состав
белковых веществ входят в основном белки — протеины и соединения бел-
22
ков с другими веществами — протеиды. К ним относятся нуклеино- протеиды, липопротеиды и гликопротеиды.
Углеводы пшеничной муки в основном представлены крахмалом, содержание которого колеблется (в зависимости от выхода муки) от 62 до 68%.
Крахмальные зерна имеют крупность 2—50 мкм. Они нерастворимы в холодной воде, при температуре 50°С быстро набухают, а при 62,5°С начинается клейстеризация крахмала. В зависимости от состояния набухаемость
крахмальных зерен различна. Установлено, что целые зерна связывают до
44% воды, а поврежденные (при помоле зерна) могут поглощать до 200% воды на сухое вещество.
Липиды пшеничной муки состоят из жира, содержание которого колеблется от 0,9 до 2%, и жироподобных веществ. К последним относятся
фосфатиды, каротиноиды, стеролы и воски. Различают свободные и связанные липиды; последние представляют собой соединения с белками (липопротеиды) и углеводами (гликолипиды).
Ведущая роль в образовании теста принадлежит белковым веществам
пшеничной муки, которые в присутствии воды способны набухать. При этом
нерастворимые в воде глиадиновая и глютекиновая фракции белка при замесе теста образуют белковый структурный каркас, который в виде тонких пленок и ни-теи пронизывает всю массу теста. При перемешивании набухшие
частицы белка могут разрываться и «склеиваться», когда под механическим
воздействием их концы сближаются.
Оптимальным для набухания белковых веществ является температурный интервал 20—30°С; при более высокой темпера- туре набухаемость
снижается. Крахмал хорошо набухает в водной среде при температуре 50°С,
а при 65°С начинает клейстеризоваться. Набухание как первый этап процесса
растворения характерно для многих высокомолекулярных соединений.
Набухание белковых веществ и крахмала протекает в две стадии. Вначале происходит адсорбция молекул воды на поверхности частичек муки за
счет активности гидрофильных групп коллоидов. Процесс гидратации сопро-
23
вождается выделением теплоты. Вторая стадия — набухание практически
начинается раньше окончания первой.
Крахмал муки количественно составляет основную массу теста. Набухание крахмальных зерен зависит от температуры и их физического состояния. Целые зерна крахмала при температурах замеса бисквитного теста связывают воду в основном адсорбционно и поэтому объем их в тесте увеличивается весьма незначительно. При помоле муки часть зерен крахмала (около
15%) повреждается. Такие зерна крахмала могут поглощать до 200% воды на
сухое вещество.
Замес затяжного теста проводится при технологических режимах,
близких к оптимальным для действия протеиназы, амилазы и ряда окислительных ферментов. В результате гидролитического действия указанных
ферментов происходит частичнаядезагрегация белковых веществ, расщепление крахмала. Вследствие этого увеличивается количество веществ, переходящих в жидкую фазу теста, что ухудшает его физические свойства. В то же
время при длительном замесе происходит захват и удержание значительного
количества воздуха, содержащего кислород, который инактивирует действие
протеолитических ферментов. Для замеса затяжного теста используется мука
со слабой клейковиной, что способствует образованию упругого, эластичного теста.
Сахар-песок, поступающий на кондитерские фабрики, должен отвечать
следующим требованиям:
Массовая доля сахарозы (в пересчете на сухое вещество), %, не менее 99,75
Массовая доля редуцирующих веществ (в пересчете на сухое вещество), %, не более 0,050
Массовая доля влаги, %, не более '0,14
Массовая доля золы (в пересчете на сухое вещество), %,
не более 0,03
Цветность, условных единиц, не более 0,8
24
Таким образом, сахар-песок является практически химически чистой
сахарозой, и его свойства определяются свойствами последней.
В затяжном тесте, влажность которого почти в 1,5 раза выше сахарного, а содержание сахара значительно меньше (почти в 2 раза), большая часть
влаги в жидкой фазе находится в свободном состоянии. Эти особенности
предопределяют процесс набухания белков муки, сорбционные процессы увлажнения крахмала и активность ферментативных процессов.
Инвертный сахарный сироп является смесью равных количеств глюкозы и фруктозы и вводится в теста для придания ему определенных физикомеханических и структурных свойств.
Преимущества инвертного сиропа проявляются в следующем. Вопервых, он сохраняет цвет и вкус продукта. Фруктоза в инвертном сиропе
имеет естественное взаимодействие с органическими кислотами и фруктовыми ароматизаторами. Во-вторых, сироп обладает высокой гигроскопичностью, выступает своеобразной «губкой», способной к удерживанию влаги,
хорошей смачивающей способностью. Это позволяет продлевать срок хранения продукта, замедляет черствение, предотвращает продукт от высыхания.
Это дополнительное сохранение влаги является чрезвычайно важным для
продуктов с содержанием жира, таких как печенье, торты, пирожные и хлеб,
так как они могут стать сухими и непригодными для употребления.
В-третьих, связывает воду и, тем самым, предупреждает черствение,
сохраняет влажность продукта.
В-четвертых, инвертный сахар обладает антикристаллизационными
свойствами, благодаря этому препятствует кристаллизации сахарозы.
Для выработки многих кондитерских изделий (ирис, шоколад, конфеты, печенье, карамель) используется большое количество молока и продуктов
его переработки сгущенного, сухого молока, сливок, а также вторичных молочных продуктов сгущенной молочной сыворотки, сухой молочной сыворотки и др. Молоко и молочные продукты повышают пищевую и биологическую ценность кондитерских изделий, улучшают их вкусовые качества.
25
Цельное молоко представляет собой биологическую жидкость с определенными свойствами. В его состав входят как органические, так и неорганические вещества. Высокая пищевая ценность молока определяется значительным содержанием жиров, белков, углеводов, ферментов и витаминов. Усредненный химический состав коровьего молока следующий
Составные части молока находятся в различной степени дисперсности.
Поэтому молоко можно рассматривать как полидис-персную систему. Жир
находится в теплом молоке в виде эмульсии, а в охлажденном в виде суспензии с размером частиц в среднем 3,5 мкм. Белки находятся в виде коллоидного раствора.
Вода способствует набуханию коллоидов муки, растворению составных частей муки и кристаллического сырья, вносимого в тесто. От количества воды зависят влажность, консистенция теста, его физические свойства,
скорость протекания коллоидных и ферментативных процессов в тесте.
Водопоглотительная способность муки зависит от количества и качества клейковины, влажности, выхода и крупноты помола муки, которая при
понижении влажности муки на 1%, а также с увеличением выхода муки повышается на 1,8—1,9%. Чем крупнее частицы, тем меньше их удельная поверхность, следовательно, они меньше связывают воду за данный отрезок
времени.
1.3. Современное состояние теории производства затяжного
печенья
1.3.1. Реологические свойства затяжного теста
Использование пшеничной муки разного качества, большого набора
сырья, изменение их соотношения и применение определенных
технологических параметров и приемов позволяет получать тесто и изделия,
различающиеся по физико-химическим и реологическим свойствам.
Реологические свойства теста зависят от степени набухания белков.
В зависимости от этих свойств кондитерское тесто делят на три вида:
26
 пластично – вязкое (сахарное, песочное, сдобное, пряничное тесто),
хорошо воспринимает и сохраняет свою форму;
 упруго – пластично – вязкое (затяжное, крекерное, галетное), плохо
воспринимает и плохо сохраняет форму;
 слабоструктурированное (вафельное, бисквитное тесто для
бисквитных полуфабрикатов и тортов), имеет жидкую консистенцию.
Пластичное тесто образуется в условиях ограниченного набухания
коллоидов муки, поэтому продолжительность замеса теста должна быть
минимальной и температура ниже, чем температура теста, обладающего
упруго – пластично – вязкими свойствами.
В
соответствии
с
ГОСТ
"Кондитерские
изделия.
Термины
и
определения" различают два вида теста в зависимости от его структуры:
-бисквитное - сдобное, сахарное, овсяное, из которого получают
изделия разнообразной формы с хорошо развитой равномерной пористостью,
-слоистое тесто -для затяжного печенья, крекера, галет, из которого
вырабатывают изделия разнообразной формы слоистой структуры.
Формирование теста с определенными реологическими свойствами
связано:
- с видом изделий, рецептурой, с правильным подбором сортности
муки, с оптимальным содержанием и качеством клейковины, крупноты
помола,
- с правильным выбором влажности теста,
- с правильным выбором и поддержанием технологических параметров
замеса теста (температура, продолжительность ,интенсивность замеса).
Отмеченные факторы влияют на степень набухания пшеничной муки и
тем самым на реологические свойства теста, его пластичность, упругость,
эластичность, вязкость.
27
Повышая температуру теста при замесе, удлиняя продолжительность
процесса из сахарного пластичного теста в результате более полного
набухания коллоидов можно получить затяжное тесто с упруго-пластичновязкими свойствами. Пластичность сахарного теста близка к 1.Чтобы можно
было затяжное тесто отформовать до заготовок, исключив их деформацию,
пластичность его необходимо увеличить до 0.5. С этой целью применяют
такую операцию, как вылеживание теста, или используют ферментные
препараты протеолитического действия. Для слабоструктурированного
вафельного теста из реологических характеристик большое значение имеет
вязкость теста, эластичность. От них зависит равномерность распределения
теста по поверхности вафельниц, а также хрупкость вафельного листа.
Кондитерское тесто, как и все тестообразные массы, является
структурированной дисперсной системой и состоит из трех фаз: твердой,
жидкой и газообразной.
Твердую фазу представляют лиофильные коллоиды муки. Это
водонерастворимые белковые комплексы и крахмал пшеничной муки.
Жидкая фаза представляет собой многокомпонентный водный раствор
веществ, предусмотренных рецептурой теста (инвертный сироп, вода,
раствор сахара, патоки, соли, гидрокарбоната натрия, карбоната аммония,
молоко и др.).В состав жидкой фазы входят все растворимые в воде
органические и минеральные вещества муки.
Соотношение между твердой и жидкой фазами зависит от вида теста,
его влажности, количества и качества клейковины.
Газообразную фазу составляет воздух, который захватывается при
замесе теста, диспергируется и удерживается в тесте. Кроме того, воздух
входит с мукой, водой и другими видами сырья и полуфабрикатов.
Газообразная фаза может достигать в тесте 10 %.
Степень разрыхления теста зависит от реологических свойств теста и
от равномерного распределения в тесте химических разрыхлителей.
Особенно увеличивается пористость и объем заготовок из пластичного теста
28
сахарного,
пряничного.
Затяжное
и
галетное
тесто,
обладающее
значительной упругостью, оказывают сопротивление расширению газовых
пузырьков. Эти изделия имеют небольшой подъем и недостаточно развитую
пористость.
1.3.2.Затяжное тесто как дисперсная система
Дисперсными системами являются большинство продуктов питания,
сырье и полуфабрикаты (хлебопекарное тесто, тесто для различных сортов
печенья,
пралиновая
Биотехнологические
конфетная
среды
масса,
обычно
творог,
относятся
конфеты
к
и
т.
п.).
микрогетерогенным
дисперсным системам, которые и являются классическими объектами
реологии.
Дисперсные системы состоят как минимум из двух фаз
высокоразвитой поверхностью раздела.
называется дисперсионной средой.
распределенная
в
с
Одна из них — сплошная —
Другая
—
раздробленная
первой — называется дисперсной
и
фазой. Таким
образом, дисперсионная среда представляет собой непрерывную фазу,
а
дисперсная
среда
–
фазу,
состоящую
из
частиц,
не
контактирующих друг с другом. Понятие «фаза» здесь представляет
собой совокупность
гомогенных
частей
системы,
отделённых
от
других частей поверхностями раздела.
При измельчении или раздроблении (диспергировании) дисперсной
фазы, то есть при возрастании дисперсности, существенно повышается
внутренняя межфазная поверхность, а следовательно, возрастает роль
граничных
слоев
и связанных с ними своеобразных контактных
взаимодействий.
Когда размеры частичек становятся достаточно малыми (того же
порядка, что и наибольшая толщина пограничного слоя) система переходит
в предельно дисперсное
коллоидное со
раздробление или измельчение дисперсной
стояние
.
фазы
данной
в
Последующее
среде,
29
приводит
к
возникновению гомогенной
однофазной
системы
–
истинного раствора. В таком растворе нет внутренних поверхностей
раздела фаз в статическом смысле, а следовательно, отсутствуют особые
свойства, характерные для высокодисперсных и коллоидных систем.
Реологические свойства дисперсных систем определяются:
 их строением;
 химическим составом отдельных компонентов (в основном
содержанием белка, жира и влаги);
 величиной (дисперсностью) частичек раздробленных или
измельченных веществ;
 агрегатным состоянием исходных продуктов;
 молекулярными силами в поверхностных межфазных слоях;
 прочими характерными параметрами.
Дисперсные системы классифицируются по:
• агрегатному состоянию фаз;
• интенсивности молекулярных взаимодействий;
• по границе раздела фаз;
• по размерам частиц дисперсионной среды.
Все дисперсные системы классифицируют по размерам частиц
дисперсионной среды (степени дисперсности). Дисперсные системы с
частицами,
размер
которых
превышает
10-3
см,
относятся
к
грубодисперсным системам. Эти частицы при распределении в жидкости или
газе, где они постепенно оседают или всплывают, наблюдаются визуально.
Системы с частицами, размер которых лежит в
(0,1—10 мкм), называются
пределах
10-5 —10-3 см
микрогетерогенными.
Частицы таких систем видны только в микроскоп.
В газовой или
жидкой среде они также оседают или всплывают. Гетерогенные системы с
частицами размером 1—100
нм
относят к ультрамикрогетерогенным.
30
Такие системы называют коллоидными. Частицы в них настолько малы,
что вещество,
из
которого они состоят, почти целиком находится в
коллоидном состоянии. Коллоидные системы вследствие
большой
удельной поверхности обладают значительной поверхностной энергией,
что
обусловливает
неустойчивость
системы — она всегда стремится к
самопроизвольному уменьшению межфазной поверхности,
т. е.
к
снижению дисперсности. Способность коллоидных систем увеличивать
размеры
частиц
путем
их
агрегации
называется
агрегативной
неустойчивостью.
Тесто для затяжного печенья относиться к группе коллоидных систем.
В случае внесения дробленого ореха, сухофруктов, кусочков шоколада или
мармелада, цукатов и других подобных добавовк тесто будет относится к
системам с крупнодисперсными включениями.
31
2. Математические и физические модели сдвигового течения теста
для печенья
2.1. Обзор реологических уравнений состояния
Физической и математической моделью сдвигового течения затяжного
печенья являются реологические уравнения состояния [1
Любое внешнее воздействие на тело приводит либо к его перемещению
как целого,
либо к изменению его первоначальной формы,
либо к
наложению этих эффектов. Перемещение тела как целого, без изменения его
формы (движение в пространстве, вращение вокруг центра тяжести)
составляет
предмет
механики.
Центральными
понятиями
механики
сплошных сред, на которой базируется реология, являются понятия
напряжения и деформации. При этом с точки зрения механики интерес
представляет только то, что происходит внутри тела. Реологические
уравнения
состояния
связывают
в
одном
эмпирическом
уравнении
соотношение между напряжениями и деформациями.
Важным показателем является консистенция исследуемой пищевой
массы. Консистенция характеризует степень плотности, твердости продукта.
В зависимости от консистенции продукты по-разному деформируются при
избранных
видах
нагрузки
характерных показателей,
и
скорости.
Воспроизводимость
полученных при измерении консистенции,
гарантирована только в том случае, если все условия измерения постоянны,
особенно форма образца и его размеры, вид нагружения и его скорость.
Результаты измерений обычно даются в относительных
характерных
другие
для применяемого прибора. Обобщение результатов
условия
отражает
измерения
реологическое
математической
деформационные
достаточно
единицах,
невозможно,
свойство
обработке.
При
в
так
форме,
на
как
консистенция
трудно
поддающейся
реометрическом
анализе
свойства материала, связанные с консистенцией, можно
полно
описать
уравнениями состояния.
реологическими
характеристиками
или
32
Терминология
консистенции наиболее обширна по
сравнению с
другими сенсорными свойствами продуктов. Несмотря на многочисленные
попытки, до сих пор нет единого словаря терминов, определяющих
консистенцию. Определённые трудности возникают
терминов
на
другой
«консистенция»
определяют
воспринимаемый
механических
язык.
Наиболее распространённый термин
как
ощущениями,
также при переводе
характерный
возникающими
и осязательных рецепторов,
признак
при
как правило,
продукта,
возбуждении
в ротовой
полости; а также при сопротивлении, которое оказывает продукт в
попытке его деформировать.
Консистенция разных пищевых сред влияет на вязкость этой среды.
Ориентировочная вязкость основных пищевых сред представлена в виде
номограммы (рис. 2.1). С номограммой можно сравнить данные, полученные
в ходе эксперимета, и, тем самым, проверить правильность его проведения.
Затяжное теста является реальным пищевым материалом. Течение
реальных пищевых материалов плохо описывается уравнением вязкого
трения
Ньютона.
С
точки
зрения
вязкость ньютоновской жидкости не
реологии можно сказать, что
зависит
от
скорости сдвига и
приложенных напряжений, а изменяется в зависимости от температуры и
давления.
Сдвиговое течение теста для затяжного печенье может быть описано
одним из графиков кривых течения, представленных на рис. 2.2.Графики
кривых течения (рис. 2.2) неньютоновских пищевых материалов получены в
широком диапазоне скоростей  (с-1) и имеют ярковыраженную кривизну.
Закон Оствальда-Де-Виля (рис. 2.2, кривая 2) получил широкое распространение для выражения течения различных неньютоновских пищевых матералов:
томатных концентратов, сахарных растворов, абрикосовых пюре, хлебопекарного
теста, конфетных масс и других материалов.
33
Рис. 2.1. Номограмма данных для ориентировочной оценкивязкости
пищевых масс
Модель Оствальда-Де-Виля (рис. 2.2, кривая 2) не отражает всех деталей
действительного поведения неньютоновских жидкостей во всем возможном
диапазоне скоростей сдвига, а передает лишь отдельные особенности такого
поведения на достаточно узком диапазоне скоростей сдвига. При его использовании для описания сдвигового течения дисперсных пищевых масс искажется физических смысл процесса.
34
1 – РУС Ньютон, 2 – РУС Оствальда-Де-Виля, 3 – РУС Бингама, 4 – РУС
Гершеля-Балкли, 5 – РУС Кэссона, 6 – трехпараметрическоеРУС
Рис. 2.2 Кривые течения материалов, описываемые различными реологическими уравнениями состояния (РУС)
При исследовании дисперсных систем было обнаружено отклонение
поведения веществ, описываемых законом Оствальда-Де-Виля. Дисперсные
системы проявляют как упругие, так и пластические свойства, причем упругие свойства проявляются при воздействие напряжения меньше какого-то
определенного значения, после достижения которого наступает пластическое
течение, и это напряжение называется пределом текучести или предельным
напряжением сдвига.
Для описания подобных систем были предложены следующие зависимости.
Уравнение Бингама (рис. 2.2 кривая 3):
35
Θ = Θ о + μпл·  n ,
(2.1)
где  – скорость сдвига, с-1,
Θ – напряжение сдвига, Па,
Θ о – предельное напряжение сдвига, Па,
μпл – пластическая вязкость,
n – индекс течения.
Уравнение Бингама описывает сдвиговое течение идеально пластичных
материалов. В сдвиговом течении идеально пластичных материалов наблюдается пропорциональность между скоростью сдвига  и напряжением сдвига Θ после превышения предела текучести Θo (рис.2.2 кривая 3).
Физическое поведение таких материалов объясняется характером их
структуры. Связи внутри материала предотвращает движение при напряжениях меньше предела текучести Θo, а при его превышении структура материала полностью разрушается и испытывает сдвиговое течение.
Для описания подобного течения Бингам предложил уравнение (2.1).
Примером систем довольно близко следующих уравнению Бингама могут
служить маргарин, шоколадные смеси, сырковотворожные и пралиновые
массы, зубная паста, жидкие мыла и моющих средства.
Уравнение Гершеля-Балкли (рис. 2.2 кривая 4):
   о  k n ,
где  – скорость сдвига, с-1,
Θ – напряжение сдвига, Па,
Θ о – предельное напряжение сдвига, Па,
k – коэффициент консистенции, Па·сn,
(2.2)
36
n – индекс течения.
Уравнением Гершеля-Балкли (2.2) можно описать достаточно широкий
класс пищевых материалов (например, массу для конфет «Русский узор») и
при этом кривизна кривых течения (рисунок 2.2 кривая 4), описываемых
уравнением Гершеля-Балкли, может быть направлена как оси скоростей
сдвига, так и к оси напряжений.
Уравнение Кэссона (рис. 2.2 кривая 5):
   К   К   ,
(2.3)
где  – скорость сдвига, с-1,
Θ – напряжение сдвига, Па,
ΘК – предельное напряжение сдвига по Кэссону, Па,
μк – вязкость по Кэссону.
Для описания стационарного сдвигового течения пищевых масс, обладающих упругими и пластическими свойствами, в широком диапазоне скорости сдвига, также можно применять трехпараметрическое реологическое
уравнение состояния, в которое входит квадрат предельного напряжения
сдвига, при этомнаправление кривизны графиков кривых течения учитывается знаком перед квадратом предельного напряжения сдвига[6, 7].
2о

 k n ,


2о

(2.4)
 k n ,
Кривые течения многих пищевых материалов в диапазоне изменения
скорости сдвига, включающем 1.5 – 2 порядка, описываются трехпараметри-
37
ческими уравнениями состояния (2.4) (рис.2.2 кривые 6а и 6б), в которое
 о2
 о2
кроме степенной компоненты k  . входят слагаемые 
и
.


n
В зависимости от направления кривизны графиков кривых течения выбирают знак перед квадратом предельного напряжения сдвига Θо. При этом
степенная часть уравнения не изменяется.
2.2. Определение параметров реологического уравнения состояния
Уравнение Гершеля-Балкли(рис. 2.2, кривая 4) содержит предельное
напряжение сдвигаΘо, которое характеризует наличие ярко выраженных упругих или пластических свойств. Знак «±» перед предельным напряжением
сдвига Θо показывает направление кривизны графика кривой течения.
Если кривизна графика направлена выпуклостью к оси скоростей сдвига, то исследуемая пищевая среда обладает упруго-пластичными свойствами,
и передΘо ставиться знак «+».
Если кривизна графика направлена выпуклостью к оси напряжений
сдвига, то исследуемая пищевая среда обладает пластично-упругими свойствами, и передΘо ставиться знак «–».
Схема определения параметров реологического уравнения состояния
Гершеля-Балкли графоаналитическим методом представлена на рис. 2.
Уравнение Гершеля-Балкли включает три константы предельное напряжение сдвига Θo, коэффициент консистенции k и индекс течения n. Эти
константы определяются графоаналитическим методом по графику кривой
течения (рис. 2.3).
Проводят касательную к графику кривой течения в области больших
значений скоростей сдвига. Уравнение касательной выглядит следующим
образом:
  k n .
(2.5)
38
Уравнение 2 представляет собой степенную функцию.
Если скорость сдвига  =1 c-1, то для точки, лежащей на касательной
будет справедливо следующее выражение:
k = Θ.
(2.6)

Рис. 2.3Схема графоаналитического метода определения параметров
РУС Гершеля-Балкли
Физический смысл выражения 2.6 заключается в следующем: коэффициент консистенции k численно равен напряжению сдвига при скорости
сдвига равной  =1 c-1.
39
Далее определяют индекс течения n. Индекс течения n численно равен
тангенсу угла наклона касательной α к оси скоростей сдвига D:
n = tgα.
(2.7)
Определяютпредельное напряжение сдвига Θo как разницу значений напряжения сдвига Θ, которое определяется по графику кривой течения, и коэффициента консистенции k при скорости сдвига  =1 c-1:
Θo=Θ–k.
(2.8)
40
3. Экспериментальные данные и обработка результатов
3.1. Подготовка эксперимента
Тесто для затяжного печенья готовилось по рецептуре, представленной
в таблице 2.1. Исследовалось шесть образцов затяжного теста с добавлением
свекольного порошка в количестве 0% (контроль), 1, 2, 3, 4, 5%.
Таблица 2.1. Рецептура на затяжное печенье (расход сырья на 1 т готовой продукции, кг)
Наименование сырья и «Крокет»
полуфабрикатов
№5 (кон-
1%
2%
3%
4%
5%
716,13
708,89
701,66
694,43
687,19
троль)
Мука пшеничная 1-го
сорта
723,36
Крахмал кукурузный
54,21
53,67
53,13
52,58
52,04
51,50
Сахар-песок
159,23
157,64
156,05
154,45
152,86
151,27
Инвертный сироп
32,54
32,21
31,89
31,56
31,24
30,91
Маргарин
101,27
100,26
99,24
98,23
97,22
96,21
5,35
5,29
5,24
5,18
5,13
пастеризованное
Соль
5,40
Сода питьевая
7,24
7,17
7,10
7,02
6,95
6,88
Углеачмонийная соль
0,94
0,93
0,92
0,91
0,90
0,89
Эссенция
0,87
0,86
0,85
0,84
0,84
0,83
–
10,85
21,70
32,55
43,40
54,25
Свекольный порошок
Итого:
Приготовление
1085,06
1085,06 1085,06 1085,06 1085,06 1085,06
эмульсии
осуществляется
на
комплексно-
механизированных линиях со специализированным оборудованием.
Эмульсия для затяжного печенья, как и для сахарного, является многокомпонентной дисперсной системой. В состав ее входит до 10 видов сырья и
41
полуфабрикатов. Перед приготовлением эмульсии необходима подготовка
жидких компонентов и их темперирование при следующих температурах: патока (40... 50 °С), молоко коровье пастеризованное (10,*. 12*С), жир
(38...42СС), инвертный сироп (40...50°С), меланж (18... 25 °С), молоко сгущенное (40... 45 °С), раствор соли (20... 25 °С); темперирование жидких компонентов должно обеспечить температуру готовой эмульсии 30... 40°С.
Подготовленные жидкие компоненты (кроме жира) и сахар взвешивают
и обрабатывают в гомогенизаторе в течение 2.„ 7 мин, в результате чего образуется смесь. Перед окончанием приготовления смеси (за 1 ...2 мин) в гомогенизатор вручную добавляют химические разрыхлители, эссенцию и при
необходимости другие рецептурные компоненты. Рецептурная смесь должна
иметь температуру не выше 40 °С и быть однородной.
В эмульсатор на рабочем ходу одновременно подаются параллельными
потоками приготовленная рецептурная смесь из гомогенизатора и жир (из
емкости весов). Эмульсия образуется в результате непрерывного интенсивного вращения ротора в течение 30... 60 с.
При отсутствии специализированного оборудования эмульсию приготавливают непосредственно в тестомесильной машине при максимальной
скорости вращения рабочего органа. При этом рекомендуется соблюдать
следующую последовательность загрузки сырья и полуфабрикатов: инвертный сироп, вода, соль, сахар, меланж и другие компоненты, кроме жира, химических разрыхлителей и муки.
Смесь перемешивается в течение 5.*.7 мин, затем добавляется жир и с
жиром перемешивание длится 6... 7 мин. Перед окончанием приготовления
эмульсии вводятся растворы химических разрыхлителей. Температура
эмульсии должна быть 30...40°С. При использовании ферментного препарата
протосубтилина Г10Х или Г20Х в конце приготовления эмульсии вносят
10 %-ный раствор препарата в воде (вода входит в общее количество воды на
замес по расчету). Доза препарата к массе муки составляет 0,005 ...0,2%.
42
3.2. Экспериментальная установка
Экспериментальное исследование проводили на установке содержащей
цилиндр 1, поршень 2, винт 3, капилляр 4 и манометр 5 (рисунок 2.1). Начинку помещают в полый цилиндр 1. Выдавливание начинки осуществляли следующим образом. Вращением винта 3 перемещал поршень 2, который создавал давление в объеме начинки, находящейся в цилиндре 1. При этом в начале эксперимента для получения первой экспериментальной точки обеспечивали минимальное давление в цилиндре 1. В результате создания минимального давления происходило выдавливание жгута начинки с соответствующей
минимальной скоростью.
1 – полый цилиндр, 2 – поршень, 3 – винт, 4 – капилляр, 5 – манометр
Рис. 2.1 Установка для проведения капиллярной вискозиметрии
Последующие экспериментальные точки графика Q=Q(P) получали
при увеличивающемся давлении начинки, находящейся в цилиндре 1.
3.3. Экспериментальные данные исследования затяжного теста
Для исследования влияния внесения свекольного порошка на реологические свойства затяжного тестаприменили метод ротационной вискозиметрии.
Реометриюзатяжного теста, содержащего свекольный порошок, проводили при температуре 29,5оС в диапазоне скоростей сдвига D от 0,333 до 9 с–
1
.
43
Кривые течения затяжного теста, содержащегосвекольный порошок C
в количестве 1 – 5%, – экспериментальные значения касательного напряжения
сдвига  в зависимости от скорости сдвига D приведены в таблице 3.1.
Таблица 3.1. Экспериментальные значения кривых течения образцов затяжного теста со свекольным порошком
Скорость
Содержание свекольного порошка в затяжном тесте C , %
сдвига D ,
0 (кон-
с-1
роль)
1
2
3
4
5
Напряжение сдвига при нагрузке  , Па
0,333
1126
760,05
563
872,65
928,95
985,25
0,6
1182,3
844,5
647,45
928,95
957,1
985,25
1
1238,6
985,25
647,45
985,25
985,25
1013,4
1,8
1491,95
985,25
731,9
1126
1154,15
1126
3
1829,75
1266,75
985,25
1379,35
1407,5
1266,75
5,4
1886,05
1857,9
1463,8
1829,75 1998,65
1745,3
9
2533,5
2449,05
2139,4
2589,8
2026,8
2505,35
Напряжение сдвига при разгрузке  , Па
0,333
591,15
619,3
506,7
675,6
703,75
591,15
0,6
731,9
703,75
534,85
703,75
760,05
675,6
1
844,5
816,35
619,3
844,5
900,8
788,2
1,8
985,25
985,25
788,2
957,1
1041,55
900,8
3
1351,2
1266,75
957,1
1210,45
1463,8
1126
5,4
2026,8
1801,6
1379,35 1773,45 2111,25
1463,8
9
2533,5
2449,05 1942,35 2505,35 2505,35
1914,2
44
Таблица 3.2. Экспериментальные значения кривых течения образцов затяжного тестасовиноградным порошком
Скорость
сдвига
Содержание виноградного порошка в затяжном тесте C , %
0%
D, 1/c
2,50%
5%
7,50%
10%
Напряжение сдвига при нагрузке  , Па
0,167
56,3
230,83
322,17
351,88
537,37
0,3
61,93
273,06
408,18
427,88
619,3
0,5
73,82
323,72
464,48
478,55
675,6
0,9
90,08
365,95
520,78
529,22
788,2
1,5
112,6
427,88
548,93
568,63
858,58
2,7
146,38
472,92
591,15
661,53
971,18
4,5
191,42
534,85
669,97
737,53
1097,85
8,1
287,13
633,38
802,28
886,73
1294,9
13,5
365,95
726,27
844,5
1041,55
1548,25
24,3
551,74
844,5
1140,08
1356,83
1886,05
40,5
689,68
985,25
1421,58
1643,96
2392,75
72,9
923,32
1182,3
1829,75
1964,87
–
3.4 Обработка результатов
По результатам реометрии, проведенной при нагружении и разгружении
торсионной системы вискозиметра «Реотест -2» (таблица 3.1) для каждого образца затяжного тестапостроили графики кривых течения в логарифмических координатах lg  lg (lg D) , которые представлены на рисунках 3.1 (нагружение) и
3.2 (разгружение).
Экспериментальные кривые течение, изображенные на логарифмической
миллиметровке представлены в приложении А.
45
1000
100
0,1
0%
1%
Разгружение
10000
Касательное напряжение ,Па
Касательное напряжение ,Па
Нагружение
10000
1
10
Скорость сдвига D, 1/с
2% 3% 4% 5%
1000
100
0,1
1
10
Скорость сдвига D, 1/с
0%
1%
2%
3%
4%
5%
Рисунок 3.1 – Экспериментальные
Рисунок 3.2 – Экспериментальные
точки кривых течения образцов
точки кривых течения образцов за-
затяжного теста при нагружении
тяжного теста при разгружении
торсионной системы вискозиметра
торсионной системы вискозиметра
Анализ графиков кривых течения при разгружении (рисунок 3.1) показал, что все зависимости lg   lg  (lg D ) , описывающие течение затяжного
теста с соответствующим содержанием свекольного порошка, по характеру
графиков подобны между собой.
Математическая обработка данных реометрии позволила предложить
для описания сдвигового течения образцов с ингредиентами свекольного порошка в количестве от 0% (контроль) до 5 % трехпараметрическое реологическое уравнение состояния.
 
где  – касательное напряжение сдвига, Па;
0 – предел текучести, Па;
0
 kD n ,

(3.1)
46
k
n
– коэффициент консистенции, Па сn;
– индекс течения.
Графоаналитическим методом [4] определили параметры реологического уравнения состояния (1) исследованных образцов затяжного теста:
предельное напряжение сдвига 0 , коэффициент консистенции k и индекс
течения n (таблица 3.3.
Таблица 33 – Параметры реологического уравнения состояния затяжного теста со свекольным порошком
Параметры реологического уравнения состояния
образцов
Содержание свекольного порошка в образце Предел текучести 0 , Па
Коэффициент
консистенции k,
Па сn
Индекс течения, n
0%(контроль)
122
722
0,554
1%
159
665
0,607
2%
189
600
0,626
3%
185
585
0,622
4%
171
595
0,572
5%
148
648
0,495
По данным таблицы 3.3построили графики зависимости параметров
реологического уравнения состояния (1) образцов от содержания в них свекольного порошка (рисунок 3.3).
47
Разгружение
800
0,8
y = 151786x2 - 9289,3x + 728,93
R² = 0,9785
600
0,7
500
400
0,6
y = -165,36x2 + 7,1136x + 0,5531
R² = 0,9975
300
200
Индекс течения, n
Предел текучести, Qo, Па
коэффициент консистенции, k
700
0,5
y = -85000x2 + 4712,9x + 122,43
R² = 0,9774
100
0
0,4
0%
1%
2%
3%
Содержание порошка C, %
Qo
k
4%
5%
n
Рис. 3.3. Влияние содержания свекольного порошка в затяжном тесте
на параметры реологического уравнения состояния
Из таблицы 3.3 и рисунка 3.3 видно, что внесение свекольного порошка
в образец изменяет его реологические свойства, и влияет на его сдвиговое
течение.
Ниже представлены полиномиальные зависимости:
 предела текучести 0 :
 0  85000 C 2  4712 C  122 ,4
 коэффициента консистенции k:
(3.2)
48
k  15178C 2  9289C  728,9
(3.3)
n  165,3C 2  7,113C  0,553 .
(3.4)
 индекс течения n:
После подстановки (3.2), (3.3) и (3.4) в уравнение (3.1) получено трехпараметрическое реологическое уравнение зависимости вязкости затяжного
теста со свекольным порошком в виде:

2
 85000C 2  4712C  122,4
 15178C 2  9289C  728,9  D (165,3C  7,113C  0,553)



(3.5)

2
 85000C 2  4712C  122,4
 15178C 2  9289C  728,9  D (165,3C  7,113C  0,447)
D


(3.6)
Эти зависимости иллюстрируют диаграммы, изображенные на рисунках 3.4 и 3.5.
На рисунке 3.4 представлена диаграмма, связывающая зависимости напряжения сдвига образцов начинок Θ (Па) от скорости сдвига D (c-1) при различном содержании свекольного порошка С (%).
49
2000
1500
Напряжен
ие сдвига
θ, Па
2500
1000
500
0
1%
2%
3%
4%
Содержание
порошка С, %
5%
Скорость сдвига D, 1/с
0-500
500-1000
1000-1500
1500-2000
2000-2500
Рисунок 3.4 – Диаграмма зависимости напряжений сдвига от скорости
сдвига и содержания свекольного порошка в затяжном тесте
На рисунке 3.5 изображена диаграмма, связывающая зависимости вязкости образцов теста (Па с) от скорости сдвига D (c-1) при содержании свекольного порошка С от 0% (контроль) до 5 %.
Вязкость η, Па·с
2500
2000
1500
1000
500
0
0,333
4%
2%
0,6
1
1,8
3
5,4
Содержание
порошка С, %
0%
9
Скорость сдвига D, 1/с
0-500
500-1000
1000-1500
1500-2000
2000-2500
Рисунок 3.5 – Диаграмма зависимости вязкости от скорости сдвига и
содержания свекольного порошка в затяжном тестее
50
Таким образом, на основании анализа результатов исследований выявили,
что затяжное тесто проявляет неньютоновское поведение; на основании математической обработки экспериментальных данных для описания сдвигового течения исследованной массы выбрали трехпараметрическое реологическое уравнение состояния с пределом текучести. Построенные графики зависимости параметров РУС от содержания свекольного порошка в затяжном тесте показали, что
значения предела текучести 0 , коэффициента консистенции k и индекса течения n достигают экстремальных значений в диапазоне содержания свекольного порошка в пралиновой массе от 2 до 3%.. По результатам математической обработки кривых течения были предложены регрессионные уравнения
состояния и вязкости.
3.5. Анализ научных публикаций с описаниями экспериментальных исследований затяжного теста
Был проведен анализ трех научных публикаций на английском языке
по теме исследования, опубликованных в научном журнале Potravinarstvo®
ScientificJournalforFoodIndustry (Чешская Республика) и одной научных публикаций на русском языке по теме исследования, опубликованных в научном
журнале «Вестник ВГУИТ».
В работе [12] проведено исследование влияния картофельной клетчатки Potex, вносимую в пшеничное тесто для печеньев, на физикомеханические свойства теста. Количество вносимой клетчатки составляло
1%, 3%, 5% и 7% к общей массе теста. Исследования проводились на специализированных
измерительных
приборах
Фаринограф,
Extensograph-Е,
Amylograph-Е.
Клетчатка является важным компонентом рациона и питания и входит
в группу биологически важных веществ, потребляемых в недостаточном количестве. Одна возможность увеличить еепотребление-обогатить клетчаткой
пищу, которая употребляется в значительных количествах, такую как хлеб и
51
выпечка. Целью экспериментальной работы было проверить влияние добавки
из серийно выпускаемой картофельной клетчатки Potex с пшеничной мукой и
оценить изменения в физических свойствах подготовленного тесто. Добавление Potex составляло 1%, 3%, 5% и 7% и реологические свойства оценивались с помощью электронного Фаринографа (последовательность, водопоглощение, стабильность и степень размягчения), Extensograph-Е (сопротивление расширения, максимальная устойчивость к расширению, расширяемость, максимум энергии), и Amylograph-Е (начало желатинизации, вязкость,
максимум клейстеризации). Добавление Potex выше 3% в зависимости от
суммы менялись физические свойства теста. В дополнение значительно увеличилось началожелатинизации и с нарастающим прибавлением увеличился
максимум клейстеризации. На основании оценки кривых фаринографа можно
сделать вывод, что добавление Potex увеличило водопоглощение композитных мук, увеличило время разработки теста и стабильность теста. Замеры
Extensograph показали, с увеличением добавлением Potex снижение расширение бабла. Все спринцовки были легки для обработки и с соответствующим количеством добавления их удовлетворительные параметры смогли
быть поддержаны. С технологической точки зрения добавление волокна
(Potex) до 3% было полностью приемлемым и существенно не изменило реологические свойства обрабатываемых тестовых смесей.
Результаты представлены в виде кривых (рис. 3.6).
В статье[13] исследовалось влияние гидратированного яблочного порошка на реологию теста и качество печенья. Содержание пищевых волокон
в яблочном жмыхе колеблется от 33 до 35%. Исследовано влияние гидратированных пищевых волокон на реологию пшеничного теста (5, 10 и 15% замена муки) и физико-сенсорные свойства печенья. Установлено, что добавление пюре значительно увеличивало реологические свойства теста, такие
как водопоглощение (с 58,0% до 75,3%), стабильность теста (с 6,7 мин до
11,6 мин) и увеличивало время развития теста (с 3,5 мин до 11,0 мин), а также снижало показатель допуска замеса (с 34,7 бу до 11,9 бу).
52
а) (контроль)
в) (3 % Potex)
б) (1% Potex)
г) (5 % Potex)
д) (7 % Potex)
Рис. 3.6. Фаринографические характеристики
Пищевые волокна - это группа пищевых компонентов, устойчивых к
ферментативному пищеварению человека. Включение пищевых волокон, по-
53
лученных из различных источников фруктовых и овощных побочных продуктов, в зерновые продукты, такие как хлеб, булочки, печенье, кексы, крекеры, торты и макаронные изделия, вызывает растущий интерес для пищевой
промышленности. Замена пшеничной муки пищевые волокна из различных
источников может изменить физико-химические, структурные и органолептические характеристики хлебобулочных изделий. Яблочный жмых является
основным побочным продуктом, производимым в яблочной индустрии переработки фруктов. Это богатый источник углеводов, пектина, сырой клетчатки и минералов. Содержание пищевых волокон в яблочном жмыхе колеблется от 33 до 35%. Исследовано влияние гидратированных коммерческих пищевых волокон на реологию пшеничного теста (5, 10 и 15% замена муки) и
физико-сенсорные свойства печенья. Установлено, что добавление ГАП значительно увеличивало реологические свойства теста, такие как водопоглощение (с 58,0% до 75,3%), стабильность теста (с 6,7 мин до 11,6 мин) и увеличивало время развития теста (с 3,5 мин до 11,0 мин), а также снижало показатель допуска замеса (с 34,7 бу до 11,9 бу) (рис. 3.7).
Рис. 3.7. Фотографии печенья с добавлением гидратированного яблочного порошка
Был также сделан вывод о том, что добавление гидратированного яблочного порошка снижает физические свойства печенья, такие как объем (от
54
10,4 см3 до 8,0 см3), диаметр (от 4,7 см до 4,2 см), индекс объема (от 1,35 см
до 1,10 см) и пористость (от 0,32 до 0,24). Также были проанализированы
сенсорные свойства (вкус, запах, липкость, твердость и плотность) печенья.
Печенье с добавлением гидратированного яблочного порошка имело фруктовый вкус и запах и показало высокую общую приемлемость. Из этого исследования следует, что гидратированный яблочный порошок может использоваться в качестве потенциального источника пищевых волокон в рецептуре
печенья. Кроме того, добавление яблочного жмыха препятствует использованию любых других вкусовых ингредиентов, так как обладает приятным
фруктовым вкусом [13].
В статье [14] представлены результаты оценки влияния добавок на реологические свойства композитных мучных изделий. По результатам выпечки
было установлено, что использование гидроколлоидов имеет положительное
влияние на улучшение хлебопекарных свойств, в частности, больший объем,
удельный объем и объемный выход (рис. 3.8).
Рис. 3.8. Амилографические параметры композитной муки с добавлением пшеницы спельты и гидроколлоидов.
Изготавливается из пшеничной муки в количестве 70% и муки спельты
в количестве 30%. В качестве добавок гуаровая камедь (0,5% к массе муки)
ииспользовали ксантановую камедь (0,16% по весу муки). Свойства полу-
55
чаемого контрольного теста и теста с гидроколлоидамибыли оценены с помощью
реологического
оборудования:
Фаринограф,
Extenzograph,
Amylograph и Rheofermentometer.
На основании полученных результатов можно сделать вывод, что добавление ксантановой камеди положительно влияет на увеличениеабсорбционной способности воды, выдвижение продолжительности разработки теста
и стабилность теста и вообще несомненно пострадавшее имущество
farinographic. Добавление камеди guar улучшало специально extensographic
свойства как extensographic энергии и extensographic сопротивление. На основе оценки amylographic паст контроля и теста с добавки можно констатировать, что в тесте с гуаровой камедью амилографический максимум несколько увеличился. Гидроколлоидный гуаровая камедь способствовала увеличению задерживающей способности наблюдаемого теста. На основании
наших измерений мы можем указать это добавление гуаровой и ксантановой
камеди способствовало повышению реологического качества теста, приготовленного с добавлением мука из полбы. Со ссылкой на эксперимент выпечки было установлено, что использование гидроколлоидов имеет положительный влияние на улучшение хлебопекарных свойств, в частности, больший объем, удельный объем и объемный выход. Тесто с добавлением гуаровой и ксантановой камеди сравнивают с контролем. Наши результаты показали, что добавки значительновлияют на реологические свойства теста и качество выпечки продукции. Полученные данные позволяют оптимизировать
рецептурус целью повышения технологического качества выпекаемых хлебобулочных изделий.
В статье [ссылка на статью по Реологии теста] изучены закономерности
деформационного поведения перерабатываемых кондитерских масс с определенными реологическими свойствами, что позволяет рассчитать параметры
процесса формообразования и подбирать технологическое оборудование для
его проведения. В статье [ссылка на статью по Реологии теста] рассмотрен
вывод реологического уравнения деформационного поведения сахарного
56
теста в условиях одноосного сжатия, которое реализуется в процессах формования заготовок сахарного печенья. Представлены результаты экспериментальных исследований, подтверждающих адекватность предлагаемого
реологического
уравнения.
Рассмотрено
поведение
упруго-вязко-
пластичного тела в условиях квазистатического испытания на ползучесть, в
ходе которого заданной величиной является напряжение, а измеряемой - относительная деформация. Приведены основные реологические свойства сахарного теста, полученные экспериментально. Получены значения реологических констант и выявлено, что при доверительной вероятности 95 %, реологическое уравнение для общей деформации упруго-вязко-пластичного тела
адекватно описывает экспериментальные данные. Максимальная ошибка при
этом составляет 2,3 %. Установлено, что процессы формообразования тестовых заготовок из сахарного теста, обладающего вязко-пластичными свойствами, должны быть реализованы при внешнем напряжении (силовое воздействие со стороны формующего органа), которое превышает предел текучести
формуемого теста. Величина внешнего напряжения, а также продолжительность его воздействия (то есть продолжительность формования) должны
быть выбраны с учетом возникновения в перерабатываемой массе остаточных деформаций, которые гарантируют придание определенной геометрической формы и рисунка на поверхности тестовой заготовки. Реологическая
модель сахарного теста позволяет прогнозировать его деформационное поведение в условиях формования, а также выполнить расчет параметров процесса формования сахарного теста.
57
4. Методические указания по проведению лабораторной работы
«Исследование физико-механических свойств затяжного теста»
По результатам проведенных теоретических и экспериментальных исследований были разработаны методические указания по проведению лабораторной работы по исследованию физико-механических свойств затяжного
теста.
Лабораторная работа по дисциплине «Технологическое оборудование»
проводится у студентов 4-го курса направления подготовки 15.03.02 «Технологические машины и оборудование», направленности «Машины и аппараты
пищевых производств».
В ходе лабораторной работы студенты изучают конструкцию ротационного вискозиметра для определения крутящего момента подвижного ротора в зависимости от угловой скорости и работу роторного вискозиметра для
исследования свойств материала путем ротационной вискозиметрии. Ротационную вискозиметрию проводят с образцами затяжного теста.
В методических указаниях изложены теоретические положения, которые включают основные принципы роторной вискозиметрии, обзор физикохимических свойств пищевых масс, описание конструкции экспериментальной установки, описания способа подготовки образцов, порядок проведения
эксперимента, методы определения физико-механических свойств пищевых
масс, обзор рецептуры пищевых масс, снятие показаний, построение кривой
течения. Лабораторная работа завершается построением графических зависимостей.
Методические указания представлены в Приложении Б на 15 страницах.
58
Выводы по работе
1. Проведено теоретическое исследование современного состояния
техники, технологии и теории формования затяжного печенья, в том числе
машин для формования и роторов к ним.
2. Проведен анализ физических и математических моделей сдвигового
течения теста для печения.
3. Описана методика подготовки и проведения эксперимента.
4. Проведено экспериментальное исследование сдвигового течения затяжного теста методом ротационной вискозиметрии и построены кривые течения.
5. Сделан обзор научных статей по теме исследования: три статьи,
опубликованные в иностронном журнале на английском языке и одна статья,
опубликованная в российском журнале..
6. Подготовлены методические указания по проведению лабораторной
работы «Исследование физико-механических свойств затяжного теста» для
студентов бакалавриата.
За время подготовки и защиты выпускной квалификационной работы
обучающимся были достигнуты следующие компетенции:
ОК-1
способность совершен-
В ВКР изложен объем выполненной рабо-
ствовать и развивать
ты, текст ВКР характеризует уровень об-
свой интеллектуальный
щего развития, технического развития сту-
и общекультурный уро-
дента магистратуры. Работа показывает
вень
интеллектуальный и общекультурный уровень выпускника, это проявляется в том,
что в работе расставлены акценты на применимости данных разработок, их необходимости для народного хозяйства
ОК-2
способность к обобще-
Распределена полученная информация в
59
нию, анализу, критиче-
ходе проведенных экспериментов, в ходе
скому осмыслению,
обзора уже существующих решений иссле-
систематизации, про-
дуемой проблемы, анализа прототипа меж-
гнозированию при по-
ду главами ВКР в соответствии с требова-
становке целей в сфере
ния программы ГИА и состава ВКР.
профессиональной деятельности с выбором
путей их достижения
ОК-3
способность критически В пояснительной записке к ВКР достаточоценивать освоенные
но критично сформулирован тот объем ра-
теории и концепции,
бот, который необходимо сделать, чтобы
переосмысливать нако-
исследуемая проблема была окончательно
пленный опыт, изменять решена.
при необходимости
профиль своей профессиональной деятельности
ОК-4
способность собирать,
В ВКР представлены результаты получе-
обрабатывать с исполь-
ния и обработки информации с использо-
зованием современных
ванием современных информационных
информационных тех-
технологий и представлены интерпретиро-
нологий и интерпрети-
ванные данные для формирования сужде-
ровать необходимые
ний по соответствующим социальным, на-
данные для формирова-
учным и этическим проблемам
ния суждений по соответствующим социальным, научным и этическим проблемам
ОК-5
способность самостоя-
При проведении теоретических, поисковых
тельно применять мето-
и экспериметальных исследований студен-
60
ды и средства познания,
том самостоятельно применены методы и
обучения и самоконтро-
средства познания, обучения и самокон-
ля для приобретения
троля для приобретения новых знаний и
новых знаний и умений, умений, в том числе в новых областях, нев том числе в новых об-
посредственно не связанных со сферой
ластях, непосредственно деятельности
не связанных со сферой
деятельности
ОК-6
ОК-7
способность свободно
По результатам проведенных исследова-
пользоваться литера-
ний, подготовлена пояснительная записка
турной и деловой пись-
ВКР и доклад на предварительную защиту.
менной и устной речью
Текст насыщенный специальной термино-
на русском языке, соз-
логией, показывающей глубокие знания
давать и редактировать
докладчика в исследуемой проблеме, но
тексты профессиональ-
при этом докладчик должен прекрасно
ного назначения, владе-
разбираться в значении используемых слов
нием иностранным язы-
и донести его до слушателей , если это не-
ком как средством де-
обходимо, в более доступной для понима-
лового общения
ния форме
способность проявлять
Рассмотренна теориия конфликтологии,
инициативу, в том числе методы решения конфликтных ситуаций,
в ситуациях риска,
возникающих внутри ментального поля
брать на себя всю пол-
студента магистратуры и проработаны пу-
ноту ответственности,
ти решения проблем и способы ухода от
учитывая цену ошибки,
разрушающих действий при решении кон-
вести обучение и оказы- фликтов любого свойства. Результаты вовать помощь сотрудни-
площения данной способности проявляют-
кам
ся при выступлении студента перед аудиторией, во время которого происходит регуляция и остановка внутреннего диалога
61
ОПК- способность выбирать
В ВКР содержится аналитическая оценка
1
аналитические и чис-
проведенных разработок, с помощью ана-
ленные методы при раз-
литических и численных методов разра-
работке математических ботки математических моделей машин,
моделей машин, приво-
приводов, оборудования, систем, техноло-
дов, оборудования, сис-
гических процессов
тем, технологических
процессов в машиностроении
ОПК- способность на научной
2
основе организовывать
свой труд, самостоятельно оценивать результаты свой деятельности, владением навыками самостоятельной
В ВКР применен научный метод для организации экспериментального исследования
– полный факторный эксперимент.
работы в сфере проведения научных исследований
ОПК- способность получать и
В ВКР представлен результат получения и
3
обрабатывать информа-
обработки информации из различных ис-
цию из различных ис-
точников с использованием современных
точников с использова-
информационных технологий. Результат
нием современных ин-
представлен в первой и третьей главе.
формационных техно-
Результат применения прикладных про-
логий, применять при-
граммных средств при решении практиче-
кладные программные
ских вопросов с использованием персо-
средства при решении
нальных компьютеров с применением про-
практических вопросов
граммных средств общего и специального
62
с использованием пер-
назначения представлен в главе 3.
сональных компьютеров
с применением программных средств общего и специального
назначения, в том числе
в режиме удаленного
доступа
ОПК- способность оценивать
4
В ВКР существует раздел, в котором ос-
технико-экономическую вещены вопросы оценки техникоэффективность проек-
экономической эффективности проектиро-
тирования, исследова-
вания, исследования, изготовления машин,
ния, изготовления ма-
приводов, оборудования, систем, техноло-
шин, приводов, обору-
гических процессов
дования, систем, технологических процессов,
принимать участие в
создании системы менеджмента качества на
предприятии
ОПК- способность выбирать
Проведен обзор и анализ аналогов наибо-
5
оптимальные решения
лее удачных разработок в области обору-
при создании продук-
дования, технологий, способа производств,
ции с учетом требова-
для выбора прототипа, используя также
ний качества, надежно-
нормативные и законодательные акты РФ,
сти и стоимости, а так-
государственных и отраслевых стандартов
же сроков исполнения,
в области защиты сферы своей профессио-
безопасности жизнедея-
нальной деятельности от техносферных
тельности и экологиче-
опасностей. Сформулировано и предложе-
ской чистоты производ-
но в рамках тематики ВКР мероприятия по
63
ства
разработке и внедрению малоотходных,
энергосберегающих и экологически чистых технологий; проводить исследования
малоотходных, энергосберегающих и экологически чистых технологий
ОПК- способность обеспечи-
По результатам подготовки ВКР было
6
вать защиту и оценку
опубликовано 2 научные статьи в журнале,
стоимости объектов ин-
рецензируемом ВАК
теллектуальной деятельности
ОПК- способность организо-
Результат представлен в главе 4, в которой
7
вывать работу по по-
предложены методические указания по
вышению научно-
подготовке и проведению лабораторной
технических знаний ра-
работы студентами бакалавриата
ботников
ПК-1
способность разрабаты-
Разработаны и обоснованы этапы прове-
вать технические зада-
денных экспериментальных исследований,
ния на проектирование
проектирования, Сформулированы, и
и изготовление машин,
подтверждены расчетами , вводимые из-
приводов, систем и не-
менения в разрабатываемый оборудова-
стандартного оборудо-
ние, процесс.
вания и средств технологического оснащения,
выбирать оборудование
и технологическую оснастку
способность разрабатыПК-2
Проведен расчет , также, расчет затрат на
вать нормы выработки и теплоэнергоснабжение разработанного
технологические норма- процесса и проведенных экспериментов.
тивы на расход мате-
64
риалов, заготовок, топлива и электроэнергии
способность оценивать
В ВКР освещены вопросы связанные с
технико-экономическую производственными и непроизводствен-
ПК-3
эффективность проек-
ными потерями,
тирования, исследова-
сопоставленные с техническими характе-
ния, изготовления ма-
ристиками оборудования и справочными
шин, приводов, обору-
данными до и после внедрения рассмот-
дования, систем, техно-
ренной технологии.
логических процессов,
Рассчитано количество расходных мате-
принимать участие в
риалов и энергоресурсов при выполнении
создании системы ме-
отдельных операций технологического
неджмента качества на
процесса.
предприятии
ПК-4
способность разрабаты-
В рамках данной компетенции создано ме-
вать методические и
тодическое указание для проведения лабо-
нормативные материа-
раторных работ по результатам исследо-
лы, а также предложе-
ваний.
ния и мероприятия по
осуществлению разработанных проектов и
программ
ПК-5
способность осуществ-
Проведен анализ полученного материала
лять экспертизу техни-
работ проведенных в рамках НИР и произ-
ческой документации
водственных практик для составления
ВКР. На основании полученного заключения, составлен план работ по написанию
ВКР.
ПК-6
способность организо-
Результат представлен в главе 4, в которой
вывать работу коллек-
предложены методические указания по
65
тивов исполнителей,
подготовке и проведению лабораторной
принимать исполни-
работы студентами бакаларвиата
тельские решения в условиях спектра мнений,
определять порядок выполнения работ, организовывать в подразделении работы по совершенствованию, модернизации, унификации
выпускаемых изделий и
их элементов, по разработке проектов стандартов и сертификатов,
обеспечивать адаптацию современных версий систем управления
качеством к конкретным условиям производства на основе международных стандартов
ПК-7
способность к работе в
Во время подготовки ВКР работал в кол-
многонациональных
лективе. Проводил эксперименты, привле-
коллективах, в том чис-
кая помощников из списка студентов груп-
ле при работе над меж-
пы, в которой обучался.
дисциплинарными и
инновационными проектами, создавать в коллективах отношения делового сотрудничества
66
ПК-8
способность выбирать
В ВКР продемонтрирована способность
оптимальные решения
выбирать оптимальные решения при соз-
при создании продук-
дании продукции с учетом требований ка-
ции с учетом требова-
чества, надежности и стоимости в главе 2 и
ний качества, надежно-
3, в которых описан и осуществлен полный
сти и стоимости, а так-
факторный эксперимент, который позволя-
же сроков исполнения,
ет экономить время и ресурсы.
безопасности жизнедеятельности и экологической чистоты производства
способность подготав-
По результатам подготовки ВКР было
ливать заявки на изо-
опубликовано 2 научные статьи в журнале,
бретения и промышлен-
рецензируемом ВАК
ные образцы, организовывать работы по осуПК-9
ществлению авторского
надзора при изготовлении, монтаже, наладке,
испытаниях и сдаче в
эксплуатацию выпускаемых изделий и объектов
ПК10
способность разрабаты-
Результат представлен в главе 4, в которой
вать планы и програм-
предложены методические указания по
мы организации инно-
подготовке и проведению лабораторной
вационной деятельности работы студентами бакаларвиата, которые
на предприятии, оцени-
повысят свои знания в области оборудова-
вать инновационные и
ния для гранулирования сыпучих пищевых
технологические риски
продуктов
67
при внедрении новых
технологий, организовывать повышение квалификации и тренинг
сотрудников подразделений в области инновационной деятельности
и координировать работу персонала при комплексном решении инновационных проблем
ПК11
способность обеспечи-
По результатам подготовки ВКР было
вать защиту и оценку
опубликовано 2 научные статьи в журнале,
стоимости объектов ин-
рецензируемом ВАК
теллектуальной деятельности
способность подготав-
Рационализаторскими предложениями в
ливать отзывы и заклю-
ВКР были подготовка и проведение экспе-
ПК-
чения на проекты стан-
римента по методу полного факторного
12
дартов, рационализа-
эксперимента и по результатам подготовки
торские предложения и
ВКР было опубликовано 2 научные статьи
изобретения
в журнале, рецензируемом ВАК.
способность проводить
Маркетинговые исследования были прове-
маркетинговые иссле-
дены на этапе анализа процесса гранули-
дования и подготавли-
рования и оборудования для его осуществ-
вать бизнес-планы вы-
ления. В ВКР результаты изложены в главе
ПК13
пуска и реализации пер- 1.
спективных и конкурентоспособных изделий
ПК-
способность обеспечи-
Результат представлен в главе 4, в которой
68
14
вать управление про-
предложены методические указания по
граммами освоения но-
подготовке и проведению лабораторной
вой продукции и техно-
работы студентами бакаларвиата, которые
логий, проводить оцен-
повысят свои знания в области оборудова-
ку производственных и
ния для гранулирования сыпучих пищевых
непроизводственных за- продуктов.
трат на обеспечение
Результат изложен в главе 3, в которой
требуемого качества
представлены результаты проведения экс-
продукции, анализиро-
периментального исследования процесса
вать результаты дея-
гранулирования сыпучих пищевых про-
тельности производст-
дуктов и анализа его результата.
венных подразделений
способность разрабаты-
Подтверждением способности является
вать мероприятия по
подготовка и проведение эксперимента по
комплексному исполь-
методу полного факторного эксперимента,
ПК-
зованию сырья, по за-
который позволяет проводить эксперимент
15
мене дефицитных мате-
с наименьшими затратами времени и сы-
риалов и изысканию
рья.
способов утилизации
отходов производства
способность изучать и
Подтверждением способности является из-
анализировать необхо-
ложенная в главе 1 ВКР информация о со-
димую информацию,
временном состоянии техники, теории и
ПК-
технические данные,
технологии гранулирования и ее анализ.
16
показатели и результаты Эти технические данные, показатели и реработы, систематизиро-
зультаты работы систематизированы (при-
вать их и обобщать
ведена классификация грануляторов и видоссвязи между частицами) и обобщены.
ПК-
способность организо-
Результат представлен в главе 4, в которой
17
вывать работу по по-
предложены методические указания по
69
вышению научно-
подготовке и проведению лабораторной
технических знаний ра-
работы студентами бакаларвиата, которые
ботников
повысят свои знания в области оборудования для гранулирования сыпучих пищевых
продуктов.
ПК18
способность организо-
Рационализаторскими предложениями в
вать развитие творче-
ВКР были подготовка и проведение экспе-
ской инициативы, ра-
римента по методу полного факторного
ционализации, изобре-
эксперимента и по результатам подготовки
тательства, внедрение
ВКР было опубликовано 2 научные статьи
достижений отечест-
в журнале, рецензируемом ВАК.
венной и зарубежной
науки, техники, использование передового
опыта, обеспечивающих
эффективную работу
подразделения, предприятия
способность организо-
Организованы и проведены научные ис-
вать и проводить науч-
следования. Применен метод полного фак-
ные исследования, свя-
торного эксперимента. Систематизирова-
занные с разработкой
ны полученные результаты связанные с
ПК-
проектов и программ,
разработкой технологии.
19
проводить работы по
стандартизации технических средств, систем,
процессов, оборудования и материалов
ПК-
способность разрабаты-
Данная компетенция хорошо раскрывается
20
вать физические и ма-
во второй главе ВКР, где изложены анали-
70
тематические модели
тические и физические исследования рас-
исследуемых машин,
смотренного процесса, основанные на ма-
приводов, систем, про-
тематических и физических моделях.
цессов, явлений и объектов, относящихся к
профессиональной сфере, разрабатывать методики и организовывать
проведение экспериментов с анализом их
результатов
способность подготав-
Подготовлен отчет по практике руково-
ливать научно-
дствуясь структурой ВКР, которая включа-
технические отчеты, об- ет в себя: введение, три раздела, заключезоры, публикации по ре- ние, список использованной литературы и
зультатам выполненных приложения.
исследований
Структура выпускной работы:
ПК-
Введение - (5%);
21
Обзорный раздел (теория вопроса) - (20%);
Основной раздел (анализ практического
материала) - (50%);
Специальный раздел (обоснование выводов и рекомендаций) - (20%);
Заключение - (5%).
способность и готов-
Проведена предварительную защиту ВКР
ПК-
ность использовать со-
с целью выбора правильной аргументации
22
временные психолого-
и выигрышного представления проекта пе-
педагогические теории
ред учебной аудиторией выпускников.
и методы в профессио-
71
нальной деятельности
способность подготав-
С помощью программы Компас выполне-
ливать технические за-
ны чертежи и эскизы, принципиальные
дания на разработку
схемы. В текстовом редакторе Word со-
проектных решений,
ставлено техническое описание разрабо-
разрабатывать эскиз-
танного объекта. При необходимости при-
ные, технические и ра-
вести расчеты .
бочие проекты технических разработок с исПК23
пользованием средств
автоматизации проектирования и передового
опыта разработки конкурентоспособных изделий, участвовать в
рассмотрении различной технической документации, подготавливать необходимые обзоры, отзывы, заключения
ПК24
способность составлять
По результатам экспериментов и теорети-
описания принципов
ческих исследований, разработаны реко-
действия и устройства
мендации для создания нового оборудова-
проектируемых изделий ния, осуществляющего технологический
и объектов с обоснова-
процесс.
нием принятых технических решений
ПК-
способность разрабаты-
Разработать условия или рекомендации о
25
вать методические и
осуществлению технологического процес-
72
нормативные докумен-
са производства продуктов питания по ре-
ты, предложения и про-
зультатам экспериментов
водить мероприятия по
реализации разработанных проектов и программ
готовность применять
Разработаны рекомендации для внедрения
новые современные ме-
результатов экспериментальных исследо-
тоды разработки техно-
ваний как в производственный, так и в
логических процессов
учебный процесс, в виде лабораторной
изготовления изделий и
работы.
ПК-
объектов в сфере про-
26
фессиональной деятельности с определением
рациональных технологических режимов работы специального оборудования
73
Список использованной литературы
1.
Арет В.А.Физико-механические свойства сырья и готовой продук-
ции / В.А. Арет, Б.Л. Николаев, Л.К. Николаев СПб.: ГИОРД, 2009. 448 с
2.
Драгилев А.И. Производство мучных кондитерских изделий / А.И.
Драгилев, Я.М. Сезанаев. – М.: ДеЛи, 2000. – 446 с.
3.
Драгилев А.И. Технологическое оборудование предприятий кон-
дитерского производства / А.И.Драгилев, Я.М Сезанаев.- М.: Колос, 2000.496 с.
4.
Журавлев А.А. Реологическое уравнение состояния упруго-вязко-
пластичного тела // Материалы Международной научно-практической конференции «Инновационные решения при производстве продуктов питания из
растительного сырья» / А.А. Журавлев, М.Г. Магомедов, Т.А. Шевякова,
М.А. Ерофеева - Воронеж: Научная книга, 2014. С.- 358 - 361.
5.
Зубченко А.В. Технология кондитерского производства. - Воро-
неж: Воронеж.гос. технол. Акад., 2001.- 2001. - 430 с.
6.
Зубченко А.В. Физико-химические основы технологии кондитер-
ских изделий: Учебник.- 2-е изд., перераб. и доп.- Воронеж: Воронеж.гос.
технол. акад., 2001.- 389 с.
7.
Косой В.Д. Реология молочных продуктов /В.Д Косой, Н.И. Дун-
ченко, М.Ю. Меркулов М.: ДелиПринт,- 2010. 828 с.
8.
Кудряшов Л.С. Стандартизация, метрология, сертификация в пи-
щевой промышленности: Учебник /Л.С. Кудряшов, Г.В. Туринович., Т.В.
Рензяева - М.: ДеЛипринт, 2002.- 279 с.
9.
Кузнецова Л.С. Лабораторный практикум по технологии конди-
терского производства.- М.: Пищевая промышленность, 1980.- 184 с.
10. Кузнецова Л.С. Технология приготовления мучных кондитерских
изделий: Учебн. для студ. учреждений сред. Проф. образования / Л.С. Кузнецова, М.Ю. Сиданова.-М.: Мастерство, 2002.- 320 с.
74
11. Курсовое и дипломное проектирование технологического оборудования пищевых производств / О. Г. Лунин, В.Н. Вельтищев, Ю.М. Березовский и др. – М.: Агропромиздат. 1986. – с. 269.
12. Лунин О.Г. «Поточные линии кондитерской промышленности».М.: Пищевая промышленность, 1979.-380 с.
13. Лунин О.Г. Технологическое оборудование предприятий кондитерской промышленности:А.Г. Лунин, А.И. Драгилев, А.Я. Черноиванни.- 3-е
изд., перераб. и доп.-М.: Легкая и пищевая пром-сть, 1984.- 384 с.
14. Лурье И.С. Технология кондитерского производства.- М.: Агропромиздат, 1992.- 399 с.
15. Магомедов Г.О. Реологическая модель деформационного поведения сахарного теста в условиях одноосного сжатия / Г.О. Магомедов, А. А.
Журавлев, Т.А. Шевякова, И.В. Плотникова // Вестник ВГУИТ. – 2014. – №4.
– с. 110-114.
16. Малкин А.Я. Реология: концепции, методы, приложения. А.Я.
Малкин, А.И. Исаев. СПб. : Профессия, 2007. 580 с.
17. Олейникова А. Я., Аксѐнова Л. М., Магомедов Г. О. Технология
кондитерских изделий. СПб.: Изд-во «РАПП», 2010. 672 с.
18. Седых Д.В., Шевякова Т. А., Журавлев А.А. Влияние рецептурных компонентов на упруго-вязко-пластичные свойства теста / Материалы
студенческой научной конференции за 2014 год. Воронеж: ВГУИТ, 2014. С.
45
19. Ahmed, J. 2015. Effect of barley β-glucan concentrate on oscillatory and creep behavior of composite wheat flour dough. Journal of Food
Engineering, vol. 152, p. 85-94.
20. Ajila, C. M., Leelavathi, K., Prasada Rao, U. J. S. 2008.
21. Almeida, E. L., Chang, Y. K., Steel, J. C. 2013. Dietary fibre sources
in bread: Influence on technological quality. LWT - Food Science and Technology, vol. 50, p. 545-553.
75
22. Almeida, E. L., Chang, Y. K., Steel, C. J. 2010. Effect of adding different dietary fiber sources on farinographic parameters of wheat flour. Cereal Chemistry, vol. 87, p. 566-573.
23. Bojňanská T. Changes of the dough rheological properties influenced
by addition of potato fibre / T. Bojňanská, M. Tokár, H. Frančáková //
Potravinarstvo. – 2014. Vol. 8, No. 1 p. 161-166.
24. BojňanskáT. Effect of the addition of hydrocolloids on the rheological
and baking properties of the products with added spelt flour (triticumspelta l.) /
T.Bojňanská, J. Šmitalová, A. Vollmannová// Potravinarstvo. – 2016. – Vol. 10,
No. 1. –157-163.Improvement of dietary fiber content and antioxidant
25. Lauková M.Effect of hydrated apple powder on dough rheology and
cookies quality/ M. Lauková, Z. Kohajdová, J.Karovičová // Potravinarstvo. –
2016. Vol. 10, No. 1. –506-511..
Рис. А.1. Точки кривой течения затяжного теста без содержания виноградного порошка (контроль)
76
Приложение А
Кривые течения затяжного теста в логарифмических координатах
Рис. А.2. Точки кривой течения затяжного теста с винограднфм порошком (2,5%)
77
Рис. А.3. Точки кривой течения затяжного теста с винограднфм порошком (5%)
78
Рис. А.4. Точки кривой течения затяжного теста с винограднфм порошком (7,5%)
79
Рис. А.5. Точки кривой течения затяжного теста с винограднфм порошком (10%)
80
81
Приложение Б
Методические указания к лабораторной работе «Изучение течения
затяжного теста методом ротационного вискозиметра»
Цели работы: построить кривые течения затяжного теста как неньютоновской пищевой массы, определить реологические уравнения состояния,
определить параметры реологических уравнений состояния.
Задачи работы:
– изучить виды сдвига;
– изучить метод ротационной вискозиетрии;
– провести экспериментальное исследование образцов затяжного теста
методом ротационной вискозиметрии;
– построить графики кривых течения;
– определить реологические уравнения состояния, которые описывают
кривые течения;
– определить параметры РУС графоаналитеческим методом.
– ответить на контрольные вопросы.
1. Теоретические положения
1.1. Особенности деформационного поведения пищевых материалов, обладающих пластическими свойствами
В процессе обработки пищевых сред на промышленном оборудовании
они подвергаются воздействию различных сил, приложенных в разных направлениях и изменяющих поведение среды в зависимости от величины силы
и ее направления. В тот момент, когда к пищевой среде прикладывается усилие, возникает деформация и сдвиг, т.е. смещение друг относительно друга
элементарных слоев материала пищевой среды.
Можно выделить три основных вида сдвига: простой, чистый и сложный сдвиг, комбинируя которые мы можем получать иные вида сдвига. Плоскую модель простого сдвига, представленную на схеме рис. А.1 б можно
82
рассматривать как деформацию относительно неподвижной плоскости вследствие действия касательного напряжения. Простой сдвиг представляет собой
особый случай ламинарного течения, при котором тело можно считать состоящим из бесконечно тонких слоев, которые не деформируются, а лишь
скользят друг по другу.
y
y

Fx
x
а)
y

Fx

Fz
Fx


Fy




Fy
y
x
б)
x
x
г)
в)
z
Рис. 1.1 – Виды сдвига: а) – исходное состояние, б) – простой сдвиг, в) – чистый сдвиг, г) – сложный сдвиг
В том случае, если к телу приложить две касательные силы, направленные перпендикулярно друг другу (рисунок А.1 в), получится чистый сдвиг и
тело деформируется в дух плоскостях, следовательно, произойдет не только
смещение слоев тела параллельно друг другу, но и поворот этих слоев по направлению воздействия силы.
83
При одновременном прикладывании сдвигающих усилий по трем
взаимоперпендикулярным осям (рисунок А.1 г) мы получим сложный сдвиг,
при котором деформируется весь объем тела.
При воздействии внешних сил на неньютоновские жидкости они могут
течь в стационарном режиме. Различают упруговязкие и пластично вязкие
тела. Для упруговязких тел при снятии внешнего воздействия характерно
восстановление упругой деформации.
Пластичная деформация представляет собой вязкое течение, связанное
с необратимым перемещением молекул или их групп на расстояние, превышающее размеры самой молекулы. Скорость развития пластической деформации сильно зависит от температуры. При невысоких сдвигающих усилиях
проявляются в основном упругие деформации, а при превышении определенного значения – пластические.
Мерой интенсивности внутренних сил является напряжение. Различают
полное, нормальное и касательное напряжения. Под напряжением сдвига в
реологии понимают сопротивление тела касательной составляющей приложенных сил и при сдвиге изменяется форма тела при постоянном объеме.
В технической литературе для обозначения напряжения сдвига используются буквы греческого алфавита: Θ (тета) или τ (тау). Оба обозначения
имеют равноправное хождение. В наших методических указаниях мы будем
обозначать напряжение сдвига греческой буквой Θ.
Значение сдвигающего усилия, при котором начинается пластическая
деформация, называется пределом текучести или предельным напряжением
сдвига [55] и обозначается символом Θо (читается – тета нулевое).
Для сложносоставных систем характерно отклонение поведения от закона Ньютона, описывающего поведение жидких материалов. Начинки для
корпусов готовых завтраков представляют собой дисперсные системы, состоящие из нескольких компонентов растительного масла, кулинарного жира, сахарной пудры и кукурузного крахмала примерно в равных долях, обладающие пределом текучести. Материалы, обладающие пределом текучести,
84
при прикладывании к ним сдвигающих усилий начинают течь только после
того, как сдвигающие усилия достигают определенного порогового значения,
разного для разных материалов.
Для описания подобных систем Ю.А. Мачихин рекомендует использовать реологическое уравнение состояния Гершеля-Балкли [77]:
 = ± о + k·Dn,
(А.1)
которое наиболее точно описывает поведение начинок в условиях
сдвигового течения.
1.2. Метод ротационной вискозиметрии
В основу ротационной вискозиметрии положено определение крутящего момента подвижного ротора 1 (рисунок А.2) в зависимости от угловой
скорости вращения. Для исследования свойств материала методом ротационной вискозиметрии его слой материала 3 (рисунок А.2) определенной высоты
помещают между двумя коаксиальными цилиндрами 1 и 2, которые вращаются один относительно другого, материал воздействует на вращающийся
цилиндр таким образом, что возникает крутящий момент, который фиксируется измерительным узлом 4. Обычно зазор между цилиндрами мал, что
обеспечивает однородность условий деформирования в исследуемом образце
[77].
3. Подготовка и проведение эксперимента
Ротационную вискозиметрию проводят с образцами пищевых масс:
сгущенным молоком, фруктово-ягодными джемами, шоколадными массами и
другими образцами на усмотрение преподавателя.
85
Если у вас нет в наличии этих пищевых масс, вы можете приготовить образцы для исследования самостоятельно согласно рецептуре, представленной в
таблице А.1.
1
2
3
4
1 – подвижный цилиндр, 2 – неподвижный цилиндр, 3 – слой исследуемого материала, 4 – измерительный узел
Рисунок А.2 – Схема рабочих органов ротационного вискозиметра
86
1 – привод ротора, 2 – переключатель режимов (I-II), 3 – корпус вискозиметра, 4 – контрольное окно, 5 – переключатель скоростей, 6 – переключатель
режимов (a-b), 8 – блок управления, 9 – кнопка включения вращения ротора,
10 – кнопка включения вискозиметра, 11 – частотометр, 12 – прибор стрелочного типа
Рисунок А.3 – Ротационный вискозиметр «Реотест-2»
3. Подготовка и проведение эксперимента
Ротационную вискозиметрию проводят с образцами пищевых масс:
сгущенным молоком, фруктово-ягодными джемами, шоколадными массами и
другими образцами на усмотрение преподавателя.
87
Если у вас нет в наличии этих пищевых масс, вы можете приготовить образцы для исследования самостоятельно согласно рецептуре, представленной в
таблице 1.1.
Таблица 1.1 – Рецептура пищевых масс для ротационной вискозиметрии
Наименование
Пшеничная
образца
Вода
Соль
мука
Влажность
теста W
грамм
грамм
грамм
%
Образец №1
15
15
0,2
49,7
Образец №2
13
17
0,2
56,3
Образец №3
11
19
0,2
62,9
Образец №4
9
21
0,2
69,5
Образец №5
7
23
0,2
76,2
Перед началом эксперимента закрепляют ротор вискозиметра 7 (рисунок 1.3)
в специальном замке и помещают образец исследуемой массой в цилиндр
вискозиметра.
Заполненный цилиндр устанавливают соосно ротору и закрепляют гайкой.
На каждом цилиндре есть его обозначение. В зависимости от типа цилиндра
– это «H», «S1», «S2», «S3». При установке на вискозиметр ориентирует цилиндр таким образом, чтобы обозначение оказалось справа, если смотреть на
вискозиметр спереди.
При установке цилиндра происходит заполнения кольцевого зазора.
При необходимости осуществляют термостатирование цилиндра, ротора и
исследуемой массы. Термостатирование проводят не менее 15 минут. Длительное термостатирование необходимо, чтобы прогреть не только цилиндр
и ротор, но и исследуемую массу.
После окончания термостатирования измеряют температуру массы и снимают показания.
88
Снятие показаний при ротационной вискозиметрии.
Таблица 1.1 Данные ротационной вискозиметрии
Тип продукта
_______________
Температура
___ оС
Тип ротора/цилиндра
______
Положение
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
рукоятки
Показания
стрелочного
прибора
Скорость
сдвига D, 1/c
Напряжение
сдвига Θ, Па
После завершения эксперимента вискозиметр отключают. Снимают цилиндр.
Моют цилиндр и ротор от остатков продукта.
После чего эксперимент повторяют с другой массой. Всего во время лабораторной работы исследуют не менее 6 (шести) образцов.
После завершения измерений вискозиметр отключают. Снимают цилиндр.
Моют цилиндр и ротор от остатков продукта. Сдают цилиндр и ротор преподавателю.
4. Построение кривой течения
Кривые течения строят на логарифмической миллиметровке. Для этого
наносят экспериментальные точки скоростей и напряжений сдвига. После чего соединяют их плавной кривой.
12
89
Для каждой построенной кривой определяют ее характер и выбирают реологическое уравнение состояния (РУС), которое наиболее точно описывает
кривую течения. В отчете к лабораторной работе обосновывают свой выбор
РУС. Находят параметры РУС графоаналитическим способом, который описан в п. 2. Для каждой кривой течения заносят параметры РУС в таблицу 1.2.
Всего должно получится не менее 6 (шести) строчек, соответствующих выбранным РУС.
Таблица 1.2 Параметры реологических уравнений состояния
Параметры реологического уравнения состояния
Наименование
образца
Предельное напряжение сдвига
Θо
Коэффициент
консистенции k
Па
Индекс течения n
Па•сn
5. Содержание отчета
Отчет к лабораторной работе должен содержать:
– название работы, цель и задачи работы;
– краткий конспект теоретических положений, а именно
 что такое простой, чистый и сложный сдвиг;
 виды напряжений при сдвиговой деформации;
 что такое кривая течения;
 что такое точка перегиба;
–
90
 что такое вязкость пищевых материалов;
 реологические уравнения Бингама, Гершеля-Балкли и трехпараметрическое;
– графоаналитических метод определения параметров РУС;
– рисунки 1.1, 1.2, 1.5, 1.6, 1.7;
– таблицы 1.1 и 1.2;
– графики кривых течения на логарифмических миллиметровках в количестве не менее шести штук.
6. Контрольные вопросы
1. Что такое простой сдвиг?
2. Что такое чистый сдвиг?
3. Что такое сложный сдвиг?
4. Что называют кривой течения и как ее построить?
5. Какие виды пищевых дисперсных масс вы знаете?
6. Что такое реологическое уравнение состояния (РУС)?
7. В чем заключается сущность графоаналитического метода определения параметров РУС?
8. Почему закон Освальда-де-Виля не желательно использовать для
описания дисперсных пищевых материалов?
9. Почему размерность коэффициента консистенции k в РУС Гершеля-Балкли [Па•сn]?
10. Каким образов выбирается знак перед предельным напряжением
сдвига Θо в РУС Гершеля-Балкли, а каким образом в трехпараметрическом РУС?
11. Каким методом мы исследовали свойства пищевых масс в лабораторной работе?
91
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа