Экспериментальные исследования реологических характеристик плавленого сыра «Кисломолочный»
Процессы и аппараты пищевых производств
№4, 2013
УДК 637./ 3
Экспериментальные исследования реологических характеристик плавленого сыра «Кисломолочный»
Д-р техн. наук Николаев Л.К. lev.nikolaew@yandex.ru д-р техн. наук Николаев Б.Л.
Санкт-Петербургский национальный исследовательский университет ИТМО Институт холода и биотехнологий
191002, Санкт-Петербург, ул. Ломоносова, 9
В статье приведены вязкостно – скоростные характеристики плавленого сыра «Кисломолочный» при температурах продукта от 20,0 до 80,20С и различных значениях градиента скорости. Ключевые слова: исследования экспериментальные, плавленый сыр, реологические характеристики, градиент скорости, температура.
Experimental study of rheological characteristics of melted cheese «Milk»
D.Sc. Nikolaev L.K., D.Sc. Nikolaev B.L.
Saint-Petersburg National Research University of Information Technologies, Mechanics and Optics. Institute of Refrigeration and Biotechnology 191002, St. Petersburg, Lomonosov str., 9
The EV article presents the viscosity - speed characteristics of melted cheese «Milk» at the temperatures of the product from 20,0 to 80,20С and different values of the velocity gradients. Key words: research experimental, melted cheese, rheological properties, the gradient of velocity, temperature.
Производство плавленых сыров относится к началу XX века. В 1911г. на
сыродельном заводе фирмы Гебер (Швейцария) впервые был выработан плавленый сыр. При этом, сырная масса нагревалась до высокой температуры, а для перехода нагретого белка молока в жидкое состояние были использованы специальные соли.
В нашей стране производство плавленых сыров было организовано в 1934г. В настоящее время сыродельная промышленность нашей страны превратилась в крупную индустриальную отрасль.
Николаев Л.К. Экспериментальные исследования реологических характеристик плавленого сыра «Кисломолочный» / Л.К. Николаев, Б.Л. Николаев // Научный журнал НИУ ИТМО. Серия «Процессы и аппараты пищевых производств», 2013. - №4. [Электронный ресурс]: http://www.processes.ihbt.ifmo.ru
Процессы и аппараты пищевых производств
№4, 2013
Плавленые сыры содержат от 38 до 65% сухих веществ в состав которых входят белки, жиры, различные соли, витамины и микроэлементы.
По жирности плавленые сыры разделяются на: сливочные, с содержанием жира в сухом веществе 60%, жирные, , с содержанием жира в сухом веществе 40, 45, 50 и 55%, и полужирные, с содержанием жира в сухом веществе 30%.
Жировая фаза плавленого сыра представлена главным образом молочным жиром, который вводится в сыр вместе с полножирными сырами, творогом, сливочным маслом, высокожирными сливками, сметаной и сухим молоком.
Для разработки и расчѐта оборудования при производстве плавленых сыров необходимо иметь данные о реологических свойствах этого продукта, таких как эффективная вязкость.
С целью получения сведений о вязкостных свойствах плавленого сыра «Кисломолочный» жирностью 45% проведены реологические исследования этого сыра на вискозиметре «Реотест».
При проведении опытов использовали два из четырѐх измерительных цилиндра Н и S3,входящих в комплект вискозиметра.
Результаты исследований вязкостных свойствах плавленого сыра «Кисломолочный» обработали в логарифмических координатах, отражающих
Николаев Л.К. Экспериментальные исследования реологических характеристик плавленого сыра «Кисломолочный» / Л.К. Николаев, Б.Л. Николаев // Научный журнал НИУ ИТМО. Серия «Процессы и аппараты пищевых производств», 2013. - №4. [Электронный ресурс]: http://www.processes.ihbt.ifmo.ru
Процессы и аппараты пищевых производств
№4, 2013
η,
Па∙с
о
104 о
8
6
о
4
2о 103 о
8о 6о
4
о
2
102
8 6
4
10-1
2
оо
оо 1
оо о
оо о
оо оо о о
оо оо оо
оо о о о о оо о о о о
о о
оо
оо
оо оо
оо
о оо оо
о оо о о о
о о
9
2 3 4
5
6 7 8
4 6 8 100
γ2 4 ,с-1
Рис.1. Вязкостно-скоростные характеристики сыра
плавленого «Кисломолочный» при температурах в 0С:
1-20,0; 2-25,0; 3-40,1; 4-30,1; 5-40,1; 6-45,1; 7-60,1; 8-
69,9; 9-80,2.
зависимость эффективной вязкости – η от градиента скорости - γ , т.е. в координатах ℓg η - ℓg γ при разных температурах продукта с учѐтом рекомендаций [1,2].
Николаев Л.К. Экспериментальные исследования реологических характеристик плавленого сыра «Кисломолочный» / Л.К. Николаев, Б.Л. Николаев // Научный журнал НИУ ИТМО. Серия «Процессы и аппараты пищевых производств», 2013. - №4. [Электронный ресурс]: http://www.processes.ihbt.ifmo.ru
Процессы и аппараты пищевых производств
№4, 2013
Опытные данные по исследованиям вязкостно-скоростных характеристик плавленого сыра «Кисломолочный» представлены на рис.1.
При проведении исследований температура продукта была следующей: 20,0; 25,0; 30,1;35,1; 40,1; 60,1; 69,9 и 80,2 0С.
Измерение эффективной вязкости плавленого сыра проводили при возрастающих значениях градиента скорости после термостатирования пробы сыра в течении 20 минут. Для каждой температуры брали новую пробу исследуемого сыра.
Установлено значительное уменьшение эффективной вязкости сыра «Кисломолочный» при повышении температуры его. Так при одном и том же значении градиента скорости равном 0,167 с-1 вязкостные свойства при возрастании температуры продукта были следующими: 20,0 0С – 15110 Па∙с; 25,0 0С – 8660 Па∙с; 30,1 0С – 4670 Па∙с; 35,1 0С – 3736 Па∙с; 40,1 0С – 1768 Па∙с; 45,1 0С – 1190 Па∙с; 50,1 0С – 850 Па∙с; 60,1 0С – 762 Па∙с; 69,9 0С – 571 Па∙с; 80,2 0С – 381 Па∙с;
В указанном диапазоне температур – от 20,0 до 80,2 0С эффективная вязкость плавленого сыра уменьшилась в 39,6 раза, т.е. с увеличением температуры продукта структура его разрушается в значительной степени.
Наряду с влиянием температуры сыра на эффективную вязкость его, установлено заметное уменьшение вязкостных свойств продукта с возрастанием градиента скорости. Так при температуре плавленого сыра равной 25,00С его эффективная вязкость уменьшилась в следующих значениях. При градиенте скорости 0,167 с-1 эффективная вязкость равна 8660 Па∙с; 0,3 с-1 - 5010 Па∙с; 0,5 с-1 - 3176 Па∙с; 0,9 с-1 - 1827 Па∙с; 1,0 с-1 1644 Па∙с; 1,5 с-1 - 1153 Па∙с; 1,8 с-1 - 976 Па∙с.
Возрастание градиента скорости в пределах почти одной декады обусловило уменьшение эффективной вязкости плавленого сыра в 8,9 раза.
Особенно заметно уменьшение эффективной вязкости сыра при повышении температуры продукта и градиента скорости, если сопоставить значения вязкости при наиболее низкой и наиболее высокой температурах сыра и наименьшем и наибольшем значениях градиента скорости, имевших место при приведении исследований, т.е. когда максимальное значение эффективной вязкости равно 15110 Па∙с, а минимальное - 69 Па∙с. Эффективная вязкость плавленого сыра «Кисломолочный» уменьшилась в 219 раз.
Полученные данные по исследованию влияния температуры продукта и градиента скорости на эффективную вязкость плавленого сыра «Кисломолочный» позволят более обоснованно осуществлять тепловые и механические расчѐты оборудования для производства плавленых сыров.
Николаев Л.К. Экспериментальные исследования реологических характеристик плавленого сыра «Кисломолочный» / Л.К. Николаев, Б.Л. Николаев // Научный журнал НИУ ИТМО. Серия «Процессы и аппараты пищевых производств», 2013. - №4. [Электронный ресурс]: http://www.processes.ihbt.ifmo.ru
Процессы и аппараты пищевых производств
№4, 2013
Список литературы: 1. Мачихин Ю.А., Мачихин С.А. Инженерная реология пищевых материалов. –
М.: Легкая и пищевая промышленность, 1981. – 216 с. 2. Арет В.А., Николаев Б.Л., Николаев Л.К. Физико-механические свойства сырья
и готовой продукции. – СПб.6 ГИОРД, 2009 – 448 с.
Николаев Л.К. Экспериментальные исследования реологических характеристик плавленого сыра «Кисломолочный» / Л.К. Николаев, Б.Л. Николаев // Научный журнал НИУ ИТМО. Серия «Процессы и аппараты пищевых производств», 2013. - №4. [Электронный ресурс]: http://www.processes.ihbt.ifmo.ru
№4, 2013
УДК 637./ 3
Экспериментальные исследования реологических характеристик плавленого сыра «Кисломолочный»
Д-р техн. наук Николаев Л.К. lev.nikolaew@yandex.ru д-р техн. наук Николаев Б.Л.
Санкт-Петербургский национальный исследовательский университет ИТМО Институт холода и биотехнологий
191002, Санкт-Петербург, ул. Ломоносова, 9
В статье приведены вязкостно – скоростные характеристики плавленого сыра «Кисломолочный» при температурах продукта от 20,0 до 80,20С и различных значениях градиента скорости. Ключевые слова: исследования экспериментальные, плавленый сыр, реологические характеристики, градиент скорости, температура.
Experimental study of rheological characteristics of melted cheese «Milk»
D.Sc. Nikolaev L.K., D.Sc. Nikolaev B.L.
Saint-Petersburg National Research University of Information Technologies, Mechanics and Optics. Institute of Refrigeration and Biotechnology 191002, St. Petersburg, Lomonosov str., 9
The EV article presents the viscosity - speed characteristics of melted cheese «Milk» at the temperatures of the product from 20,0 to 80,20С and different values of the velocity gradients. Key words: research experimental, melted cheese, rheological properties, the gradient of velocity, temperature.
Производство плавленых сыров относится к началу XX века. В 1911г. на
сыродельном заводе фирмы Гебер (Швейцария) впервые был выработан плавленый сыр. При этом, сырная масса нагревалась до высокой температуры, а для перехода нагретого белка молока в жидкое состояние были использованы специальные соли.
В нашей стране производство плавленых сыров было организовано в 1934г. В настоящее время сыродельная промышленность нашей страны превратилась в крупную индустриальную отрасль.
Николаев Л.К. Экспериментальные исследования реологических характеристик плавленого сыра «Кисломолочный» / Л.К. Николаев, Б.Л. Николаев // Научный журнал НИУ ИТМО. Серия «Процессы и аппараты пищевых производств», 2013. - №4. [Электронный ресурс]: http://www.processes.ihbt.ifmo.ru
Процессы и аппараты пищевых производств
№4, 2013
Плавленые сыры содержат от 38 до 65% сухих веществ в состав которых входят белки, жиры, различные соли, витамины и микроэлементы.
По жирности плавленые сыры разделяются на: сливочные, с содержанием жира в сухом веществе 60%, жирные, , с содержанием жира в сухом веществе 40, 45, 50 и 55%, и полужирные, с содержанием жира в сухом веществе 30%.
Жировая фаза плавленого сыра представлена главным образом молочным жиром, который вводится в сыр вместе с полножирными сырами, творогом, сливочным маслом, высокожирными сливками, сметаной и сухим молоком.
Для разработки и расчѐта оборудования при производстве плавленых сыров необходимо иметь данные о реологических свойствах этого продукта, таких как эффективная вязкость.
С целью получения сведений о вязкостных свойствах плавленого сыра «Кисломолочный» жирностью 45% проведены реологические исследования этого сыра на вискозиметре «Реотест».
При проведении опытов использовали два из четырѐх измерительных цилиндра Н и S3,входящих в комплект вискозиметра.
Результаты исследований вязкостных свойствах плавленого сыра «Кисломолочный» обработали в логарифмических координатах, отражающих
Николаев Л.К. Экспериментальные исследования реологических характеристик плавленого сыра «Кисломолочный» / Л.К. Николаев, Б.Л. Николаев // Научный журнал НИУ ИТМО. Серия «Процессы и аппараты пищевых производств», 2013. - №4. [Электронный ресурс]: http://www.processes.ihbt.ifmo.ru
Процессы и аппараты пищевых производств
№4, 2013
η,
Па∙с
о
104 о
8
6
о
4
2о 103 о
8о 6о
4
о
2
102
8 6
4
10-1
2
оо
оо 1
оо о
оо о
оо оо о о
оо оо оо
оо о о о о оо о о о о
о о
оо
оо
оо оо
оо
о оо оо
о оо о о о
о о
9
2 3 4
5
6 7 8
4 6 8 100
γ2 4 ,с-1
Рис.1. Вязкостно-скоростные характеристики сыра
плавленого «Кисломолочный» при температурах в 0С:
1-20,0; 2-25,0; 3-40,1; 4-30,1; 5-40,1; 6-45,1; 7-60,1; 8-
69,9; 9-80,2.
зависимость эффективной вязкости – η от градиента скорости - γ , т.е. в координатах ℓg η - ℓg γ при разных температурах продукта с учѐтом рекомендаций [1,2].
Николаев Л.К. Экспериментальные исследования реологических характеристик плавленого сыра «Кисломолочный» / Л.К. Николаев, Б.Л. Николаев // Научный журнал НИУ ИТМО. Серия «Процессы и аппараты пищевых производств», 2013. - №4. [Электронный ресурс]: http://www.processes.ihbt.ifmo.ru
Процессы и аппараты пищевых производств
№4, 2013
Опытные данные по исследованиям вязкостно-скоростных характеристик плавленого сыра «Кисломолочный» представлены на рис.1.
При проведении исследований температура продукта была следующей: 20,0; 25,0; 30,1;35,1; 40,1; 60,1; 69,9 и 80,2 0С.
Измерение эффективной вязкости плавленого сыра проводили при возрастающих значениях градиента скорости после термостатирования пробы сыра в течении 20 минут. Для каждой температуры брали новую пробу исследуемого сыра.
Установлено значительное уменьшение эффективной вязкости сыра «Кисломолочный» при повышении температуры его. Так при одном и том же значении градиента скорости равном 0,167 с-1 вязкостные свойства при возрастании температуры продукта были следующими: 20,0 0С – 15110 Па∙с; 25,0 0С – 8660 Па∙с; 30,1 0С – 4670 Па∙с; 35,1 0С – 3736 Па∙с; 40,1 0С – 1768 Па∙с; 45,1 0С – 1190 Па∙с; 50,1 0С – 850 Па∙с; 60,1 0С – 762 Па∙с; 69,9 0С – 571 Па∙с; 80,2 0С – 381 Па∙с;
В указанном диапазоне температур – от 20,0 до 80,2 0С эффективная вязкость плавленого сыра уменьшилась в 39,6 раза, т.е. с увеличением температуры продукта структура его разрушается в значительной степени.
Наряду с влиянием температуры сыра на эффективную вязкость его, установлено заметное уменьшение вязкостных свойств продукта с возрастанием градиента скорости. Так при температуре плавленого сыра равной 25,00С его эффективная вязкость уменьшилась в следующих значениях. При градиенте скорости 0,167 с-1 эффективная вязкость равна 8660 Па∙с; 0,3 с-1 - 5010 Па∙с; 0,5 с-1 - 3176 Па∙с; 0,9 с-1 - 1827 Па∙с; 1,0 с-1 1644 Па∙с; 1,5 с-1 - 1153 Па∙с; 1,8 с-1 - 976 Па∙с.
Возрастание градиента скорости в пределах почти одной декады обусловило уменьшение эффективной вязкости плавленого сыра в 8,9 раза.
Особенно заметно уменьшение эффективной вязкости сыра при повышении температуры продукта и градиента скорости, если сопоставить значения вязкости при наиболее низкой и наиболее высокой температурах сыра и наименьшем и наибольшем значениях градиента скорости, имевших место при приведении исследований, т.е. когда максимальное значение эффективной вязкости равно 15110 Па∙с, а минимальное - 69 Па∙с. Эффективная вязкость плавленого сыра «Кисломолочный» уменьшилась в 219 раз.
Полученные данные по исследованию влияния температуры продукта и градиента скорости на эффективную вязкость плавленого сыра «Кисломолочный» позволят более обоснованно осуществлять тепловые и механические расчѐты оборудования для производства плавленых сыров.
Николаев Л.К. Экспериментальные исследования реологических характеристик плавленого сыра «Кисломолочный» / Л.К. Николаев, Б.Л. Николаев // Научный журнал НИУ ИТМО. Серия «Процессы и аппараты пищевых производств», 2013. - №4. [Электронный ресурс]: http://www.processes.ihbt.ifmo.ru
Процессы и аппараты пищевых производств
№4, 2013
Список литературы: 1. Мачихин Ю.А., Мачихин С.А. Инженерная реология пищевых материалов. –
М.: Легкая и пищевая промышленность, 1981. – 216 с. 2. Арет В.А., Николаев Б.Л., Николаев Л.К. Физико-механические свойства сырья
и готовой продукции. – СПб.6 ГИОРД, 2009 – 448 с.
Николаев Л.К. Экспериментальные исследования реологических характеристик плавленого сыра «Кисломолочный» / Л.К. Николаев, Б.Л. Николаев // Научный журнал НИУ ИТМО. Серия «Процессы и аппараты пищевых производств», 2013. - №4. [Электронный ресурс]: http://www.processes.ihbt.ifmo.ru