Исследование касательных напряжений сыра плавленого «Сыр с луком»
УДК 637
Исследование касательных напряжений сыра плавленого «Сыр с луком»
Николаев Л.К., Денисенко А.Ф., Николаев Б.Л.
Санкт-Петербургский государственный университет низкотемпературных и пищевых технологий
Исследованы касательные напряжения сыра плавленого «Сыр с луком» в зависимости от градиента скорости и температуры продукта.
Ключевые слова: сыр плавленый, касательное напряжение, градиент скорости.
Плавленые сыры содержат от 38 до 65% сухих веществ. В состав сухих веществ входят белки, жиры, различные соли, витамины и микроэлементы.
Согласно Баркан С.М. и Кулешовой И.Ф. плавленые сыры можно рассматривать как трёхкомпонентную систему: жир-вода-сухое обезжиренное вещество. При этом до плавления вода является растворимым веществом, а белок растворителем. После плавления фазы меняются.
Белки плавленых сыров представлены в основном молочными белками. Помимо молочных белков в некоторых плавленых сырах содержатся немолочные белки: мясные, рыбные и дрожжевые в количестве 5-15%.Белковые продукты, к которым относятся и плавленые сыры, являются высокополимерными веществами.
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. Предполагается, что в плавленых сырах влага в свободном состоянии отсутствует. Одна из реологических характеристик плавленого сыра – касательное напряжение, существенно зависит от величины градиента скорости и температуры продукта.
Реологические исследования сыра осуществляли с помощью ротационного коаксиального вискозиметра «Реотест». При проведении опытов использовали
1
соответствующие цилиндры, входящие в комплект реотеста. Исследования проводили в следующей последовательности.
Перед началом измерений проба сыра термостатировалась 20 минут при определённой температуре в термостатирующем сосуде, после чего проводили измерения касательного напряжения при возрастающих значениях скорости вращения цилиндра. Для поддержания равномерной и постоянной температуры сыра наружный неподвижный цилиндр с темперирующим резервуаром соединяли с жидкостным циркуляционным термостатом. Температура термостатирования сыра поддерживалась с точностью ±0,1оС. Порция исследуемого сыра помещалась в зазор между рабочими цилиндрами реотеста. При каждой очередной температуре использовалась новая порция сыра. Привод реотеста позволял устанавливать 24 различные скорости вращения цилиндра.
Результаты исследования касательных напряжений сыра плавленого «Сыр с луком» в зависимости от градиента скорости и температуры продукта приведены в таблице 1.
Характер кривых течения, построенных по данным таблицы 1, позволяет сделать вывод, что исследуемый продукт обладает свойствами псевдопластичной среды [1].
Анализ полученных экспериментальных данных даёт основание отметить следующие характерные особенности.
Большие значения касательных напряжений - до 1840 Па имеют место при температуре сыра 20,1оС и градиенте скорости 1,5 с-1. С повышением температуры сыра от 20,1 до 79,9 оС при одном и том же значении градиента скорости, равном 1,5 с-1, касательное напряжение уменьшается от 1840 до 30,5 Па. Незначительные касательные напряжения, равные 17 Па, имеют место, когда температура сыра 79,9 оС, а градиент скорости - 0,5 с-1.
Зависимость касательных напряжений от скорости менее существенно, по сравнению с влиянием температуры продукта. Так, например, при температуре продукта 20,1оС и возрастании градиента скорости от 0,167 до 1,50 с-1 касательное напряжение увеличивается от 1420 до 1840 Па, т.е. примерно всего лишь на 25%.
Аналогичные изменения касательных напряжений от градиента скорости имеют место и при других температурах сыра в интервалах температур его от 20,1 до 79,9оС.
Полученные значения касательных напряжений необходимо использовать при расчете оборудования, применяемого для производства плавленых сыров.
2
Таблица 1. Касательные напряжения сыра плавленого «Сыр с луком» в зависи-
мости от градиента скорости и температуры.
Градиент Касательные Градиент Касательные Градиент Градиент ско-
скорости, С-1
напряжения, скорости, Па С-1
напряжения, скорости, рости, Па С-1 Па
Температура сыра 20,1 оС 1,00
312
0,333
30,2
0,167
1420
1.50 398
0,500
38,0
0.300
1430
1,80 414
0,600
43,0
0,333
1430
Температура сыра 40,0 оС 0,900
54,0
0,500
1560
0,167
102
1,00 59,0
0,600
1620
0.300
119
1,50 71,5
0,900
1750
0,333
122
1,80 79,5
1,00 1750
0,500
142
2,7 100
1,50 1840
0,600
156
3,00 103
Температура сыра 25,0 оС 0,900
188
4,70 125
0,167
710
1,00 200
Температура сыра 70,0 оС
0,300
755
1,50 233
0,9 37,2
0,333
780
1,80 267
1,0 40,2
0,500
825
Температура сыра 45,0 оС 1,5
48,8
0,600
836
0,500
68
1,8 53,7
0,900
905
0,600
74
2,7 63,4
1,0 905
0,900
97
3,0 68,3
1,5 935
1,00 105
4,5 76,9
Температура сыра 30,0 оС 1,80
119
Температура сыра 79,9 оС
0,167
375
Температура сыра 50,1 оС 0,5
17,0
0,300
409
0,167
42,1
0,9 20,7
0,333
432
0,300
52,9
1,0 24,4
0,500
500
0,333
54,1
1,5 30,5
0,600
506
0,5 00
62,0
1,8 34,2
0,900
522
0,600
66,7
2,7 41,5
1,00 535
0,900
82,6
3,0 45,2
Температура сыра 35,1 оС 1,00
86,0
0,167
193
1,50 102
0,300
210
1,8 110
0,333
219
Температура сыра 60,0 оС
0,500
255
0,167
20,7
0,600
284
0,300
28,6
3
Список литературы
1. Готбатов А.В. Реология мясных молочных продуктов. – М.: Изд."Пищевая промышленность", 1979. – 384 с.
Studying shear stresses in the “Cheese with onion” processed cheese
Nikolaev L.K., Denisenko A.F., Nikolaev B.L. nimfa63@mail.ru
Saint-Petersburg State University of Refrigeration and Food Engineering
Shear stresses in a melted cheese of “Cheese with onion” type are studied versus velocity and temperature gradients of the product.
Keywords: melted cheese, shear stress, velocity gradient.
4
Исследование касательных напряжений сыра плавленого «Сыр с луком»
Николаев Л.К., Денисенко А.Ф., Николаев Б.Л.
Санкт-Петербургский государственный университет низкотемпературных и пищевых технологий
Исследованы касательные напряжения сыра плавленого «Сыр с луком» в зависимости от градиента скорости и температуры продукта.
Ключевые слова: сыр плавленый, касательное напряжение, градиент скорости.
Плавленые сыры содержат от 38 до 65% сухих веществ. В состав сухих веществ входят белки, жиры, различные соли, витамины и микроэлементы.
Согласно Баркан С.М. и Кулешовой И.Ф. плавленые сыры можно рассматривать как трёхкомпонентную систему: жир-вода-сухое обезжиренное вещество. При этом до плавления вода является растворимым веществом, а белок растворителем. После плавления фазы меняются.
Белки плавленых сыров представлены в основном молочными белками. Помимо молочных белков в некоторых плавленых сырах содержатся немолочные белки: мясные, рыбные и дрожжевые в количестве 5-15%.Белковые продукты, к которым относятся и плавленые сыры, являются высокополимерными веществами.
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. Предполагается, что в плавленых сырах влага в свободном состоянии отсутствует. Одна из реологических характеристик плавленого сыра – касательное напряжение, существенно зависит от величины градиента скорости и температуры продукта.
Реологические исследования сыра осуществляли с помощью ротационного коаксиального вискозиметра «Реотест». При проведении опытов использовали
1
соответствующие цилиндры, входящие в комплект реотеста. Исследования проводили в следующей последовательности.
Перед началом измерений проба сыра термостатировалась 20 минут при определённой температуре в термостатирующем сосуде, после чего проводили измерения касательного напряжения при возрастающих значениях скорости вращения цилиндра. Для поддержания равномерной и постоянной температуры сыра наружный неподвижный цилиндр с темперирующим резервуаром соединяли с жидкостным циркуляционным термостатом. Температура термостатирования сыра поддерживалась с точностью ±0,1оС. Порция исследуемого сыра помещалась в зазор между рабочими цилиндрами реотеста. При каждой очередной температуре использовалась новая порция сыра. Привод реотеста позволял устанавливать 24 различные скорости вращения цилиндра.
Результаты исследования касательных напряжений сыра плавленого «Сыр с луком» в зависимости от градиента скорости и температуры продукта приведены в таблице 1.
Характер кривых течения, построенных по данным таблицы 1, позволяет сделать вывод, что исследуемый продукт обладает свойствами псевдопластичной среды [1].
Анализ полученных экспериментальных данных даёт основание отметить следующие характерные особенности.
Большие значения касательных напряжений - до 1840 Па имеют место при температуре сыра 20,1оС и градиенте скорости 1,5 с-1. С повышением температуры сыра от 20,1 до 79,9 оС при одном и том же значении градиента скорости, равном 1,5 с-1, касательное напряжение уменьшается от 1840 до 30,5 Па. Незначительные касательные напряжения, равные 17 Па, имеют место, когда температура сыра 79,9 оС, а градиент скорости - 0,5 с-1.
Зависимость касательных напряжений от скорости менее существенно, по сравнению с влиянием температуры продукта. Так, например, при температуре продукта 20,1оС и возрастании градиента скорости от 0,167 до 1,50 с-1 касательное напряжение увеличивается от 1420 до 1840 Па, т.е. примерно всего лишь на 25%.
Аналогичные изменения касательных напряжений от градиента скорости имеют место и при других температурах сыра в интервалах температур его от 20,1 до 79,9оС.
Полученные значения касательных напряжений необходимо использовать при расчете оборудования, применяемого для производства плавленых сыров.
2
Таблица 1. Касательные напряжения сыра плавленого «Сыр с луком» в зависи-
мости от градиента скорости и температуры.
Градиент Касательные Градиент Касательные Градиент Градиент ско-
скорости, С-1
напряжения, скорости, Па С-1
напряжения, скорости, рости, Па С-1 Па
Температура сыра 20,1 оС 1,00
312
0,333
30,2
0,167
1420
1.50 398
0,500
38,0
0.300
1430
1,80 414
0,600
43,0
0,333
1430
Температура сыра 40,0 оС 0,900
54,0
0,500
1560
0,167
102
1,00 59,0
0,600
1620
0.300
119
1,50 71,5
0,900
1750
0,333
122
1,80 79,5
1,00 1750
0,500
142
2,7 100
1,50 1840
0,600
156
3,00 103
Температура сыра 25,0 оС 0,900
188
4,70 125
0,167
710
1,00 200
Температура сыра 70,0 оС
0,300
755
1,50 233
0,9 37,2
0,333
780
1,80 267
1,0 40,2
0,500
825
Температура сыра 45,0 оС 1,5
48,8
0,600
836
0,500
68
1,8 53,7
0,900
905
0,600
74
2,7 63,4
1,0 905
0,900
97
3,0 68,3
1,5 935
1,00 105
4,5 76,9
Температура сыра 30,0 оС 1,80
119
Температура сыра 79,9 оС
0,167
375
Температура сыра 50,1 оС 0,5
17,0
0,300
409
0,167
42,1
0,9 20,7
0,333
432
0,300
52,9
1,0 24,4
0,500
500
0,333
54,1
1,5 30,5
0,600
506
0,5 00
62,0
1,8 34,2
0,900
522
0,600
66,7
2,7 41,5
1,00 535
0,900
82,6
3,0 45,2
Температура сыра 35,1 оС 1,00
86,0
0,167
193
1,50 102
0,300
210
1,8 110
0,333
219
Температура сыра 60,0 оС
0,500
255
0,167
20,7
0,600
284
0,300
28,6
3
Список литературы
1. Готбатов А.В. Реология мясных молочных продуктов. – М.: Изд."Пищевая промышленность", 1979. – 384 с.
Studying shear stresses in the “Cheese with onion” processed cheese
Nikolaev L.K., Denisenko A.F., Nikolaev B.L. nimfa63@mail.ru
Saint-Petersburg State University of Refrigeration and Food Engineering
Shear stresses in a melted cheese of “Cheese with onion” type are studied versus velocity and temperature gradients of the product.
Keywords: melted cheese, shear stress, velocity gradient.
4