Изменение вязкостно–скоростных характеристик плавленого сыра «Янтарь» от температуры продукта и скорости деформации
УДК 637./ 3
Изменение вязкостно – скоростных характеристик плавленого сыра «Янтарь» от температуры продукта и скорости деформации
Николаев Л.К., Николаев Б.Л.
lev.nikolaew@yandex.ru
Санкт-Петербургский национальный исследовательский университет информационных технологий, механики и оптики.
Институт холода и биотехнологий
В статье приведены вязкостно – скоростные характеристики плавленого сыра «Янтарь» при температурах продукта от 25,0 до 70,00С и различных значениях градиента скорости. Ключевые слова: вязкостные свойства, плавленый сыр, скорость деформации, температура.
Плавленые сыры содержат от 38 до 65% сухих веществ. В состав сухих веществ входят белки, жиры, различные соли, витамины и микроэлементы. Баркман С.М. и Кулешова М.Ф. отмечают [1], что плавленые сыры можно рассматривать как трёхкомпонентную систему: жир – вода – сухое обезжиренное вещество. При этом до плавления сырной массы вода является растворимым веществом, а белок – растворителем. После плавления сырной массы фазы меняются.
Белки плавленых сыров представлены в основном многочисленными белками. Помимо молочных белков, в некоторых плавленых сырах содержатся немолочные белки: мясные, рыбные или дрожжевые в количестве 5-15%. Белковые продукты, к которым относятся и плавленые сыры, являются высокополимерными веществами.
Одна из основных реологических характеристик плавленых сыров эффективная вязкость, зависит не только от температуры продукта и градиента скорости, а также и от содержания влаги и жира в плавленом сыре, от свойств исходного сырья, от режимов тепловой и механической обработки сырной массы и др. при этом степень влияния отмеченных факторов на эффективную вязкость плавленых сыров различна. Как отмечают Баркман С.М. и Кулешова М.Ф. [1] существенное влияние на вязкость плавленых сыров оказывает количество влаги в сухом обезжиренном веществе – СОВ. При увеличении влаги в СОВ от 1 до 2,15 значение вязкости плавленых сыров уменьшается более чем в 2 раза.
На изменение вязкостных свойств сырной массы в процессе перекачивания и перемешивания её указывает В. Бохач [2].
О незначительном влияние содержания жира в плавленом сыре отмечается в работе [1].
Влияние вида и дозы солей-плавителей на вязкость плавленых сыров рассматривается в работах [1,3].
Согласно [1] вязкость плавленых сыров, выработанных с цитратами, возрастает в 4-5 раз при увеличении дозы цитрата в 2 раза.
Наряду с отмеченными факторами, влияющими на вязкость плавленых сыров, вязкостные свойства их зависят также от свойств исходного сырья, в том числе от зрелости сыров, идущих на переплавку. Наибольшее значение вязкости имеют плавленые сыры, выработка которых была произведена из незрелых сыров[1].
Влияние значительного числа факторов на вязкостные свойства плавленых сыров и сложность их сопоставления является одной из причин некоторого
разночтения данных, приводимых различными авторами. С целью получения дополнительных сведений о реологических свойствах
плавленых сыров, приводим данные исследований об изменении вязкостно – скоростных характеристик плавленого сыра «Янтарь» жирностью 60%.
Опытные данные обработали в виде зависимости эффективной вязкости сыра от градиента скорости согласно [4,5,6] при следующих температурах продукта: 25,1; 35,0; 40,0;45,1; 50,0; 60,0 и 70,0 0С. Измерения опытных данных проводили при возрастающих значениях градиента скорости.
Результаты исследований в виде вязкостно – скоростных характеристик сыра плавленого «Янтарь» приведены на рис.1.
Установлено, что с повышением температуры сыра степень влияния градиента скорости на эффективную вязкость его уменьшается. Так, например, при температуре сыра равной 25,10С и изменении градиента скорости в пределах почти одной декады эффективная вязкость продукта была следующей: при градиенте скорости 0,167 с-1 - 2483 Па∙с; 0,3 с-1 - 1458 Па∙с; 0,5 с-1 - 932 Па∙с; 0,6 с-1 - 795 Па∙с; 0,9 с-1 - 568 Па∙с; 1,0 с-1 - 523 Па∙с, т.е. эффективная вязкость уменьшилась в 4,7 раза. С повышением температуры сыра, например, до 60 0С и изменении градиента скорости также в пределах одной декады значения эффективной вязкости продукта: при градиенте скорости 1,5 с-1 – 9,8 Па∙с; 1,8 с-1 – 9,5 Па∙с; 3,0 с-1 – 7,7 Па∙с; 4,5 с-1 – 6,9 Па∙с; 5,4 с-1 – 6,8 Па∙с; 8,1 с-1 – 5,9 Па∙с; 9,0 с-1 – 5,7 Па∙с, т.е. эффективная вязкость плавленого сыра при более высокой температуре его уменьшилась всего лишь в 1,7 раза.
Выявлено, что изменения эффективной вязкости плавленого сыра от градиента скорости, вязкостные свойства сыра изменяются от температуры продукта. Так. например, в диапазоне температур сыра от 25,0 до 45,1 0С и одном и том же значении градиента скорости равном 0,167 с-1 значения эффективной вязкости изменяются от 2483 до 524 Па∙с.
104
η,
Па∙с
4
о
2
103
оо
8 оо
6о 4 оо
о
2
102
8 6
оо
о
оо
о оо
о
оо
оо оо
о
оо
2 3
оо
1
4 оо
2
4 5
101 о о
8 6
о
оо о
оо
4
оо о о
о6
7
2
100 10-1
2
4 6 8 100
2
4 6 8 101
γ2 4 , с-1
Рис.1. Вязкостно-скоростные характеристики сыра плавленого «Янтарь» при температурах в 0С: 1-25,1; 2-35,0; 3-40,0; 4-45,1; 5-50,0; 6-60,0; 7-70,0.
Такое значительное уменьшение вязкостных свойств плавленого сыра при повышении температуры его обусловлено значительным разрушением структурного каркаса продукта, которое имеет место, когда температура сыра равна 45 -70 0С. При температуре продукта 70 0С и градиенте скорости 0,167 с-1 эффективная вязкость равна 3,7 Па∙с, т.е. весьма незначительна.
Полученные данные по вязкостным свойствам плавленого сыра могут быть полезными при расчётах и разработке оборудования для плавленых сыров.
Список литературы
1. Баркман С.М., Кулешова М.Ф. Плавленые сыры. – М.: Пищевая промышленность, 1967 – 284с. 2. Бохач В. Определение физических свойств плавленых сыров в производственных условиях.- Труды Мкждународного конгресса по молочному делу. - М.: Пищевая промышленность, 1971 – 174с. 3. Тиняков В.Г. Изменение эффективной вязкости сырной массы в процессе плавления. – В сб.: Молочная промышленность. –М.: ЦИНТИ Пищепром, 1967, №4 – 19-23с. 4. Горбатов А.В. Реология мясных и молочных продуктов. – М: Пищевая промышленность, 1979. – 384с. 5. Мачихин Ю.А., Мачихин С.А. Инженерная реология пищевых материалов. – М.: Легкая и пищевая промышленность, 1981. – 216 с. 6. Арет В.А., Николаев Б.Л., Николаев Л.К. Физико-механические свойства сырья и готовой продукции. – СПб.6 ГИОРД, 2009 – 448 с.
Change the viscosity - speed characteristics of melted cheese «Yantar» by-product temperature and strain rate
Nikolaev L.K., Nikolaev B.L.
lev.nikolaew.@yandex.ru
The St.-Petersburg national research university of information technologies, mechanics and optics.
Institute of Refrigeration and Biotechnologies
The article gives the viscosity - speed characteristics of melted cheese «Yantar» at the temperatures of the product from 25,0 to 70,00С and different values of the velocity gradients. Key words: behaviour viscosity, processed cheese, strain rate, temperature.
Изменение вязкостно – скоростных характеристик плавленого сыра «Янтарь» от температуры продукта и скорости деформации
Николаев Л.К., Николаев Б.Л.
lev.nikolaew@yandex.ru
Санкт-Петербургский национальный исследовательский университет информационных технологий, механики и оптики.
Институт холода и биотехнологий
В статье приведены вязкостно – скоростные характеристики плавленого сыра «Янтарь» при температурах продукта от 25,0 до 70,00С и различных значениях градиента скорости. Ключевые слова: вязкостные свойства, плавленый сыр, скорость деформации, температура.
Плавленые сыры содержат от 38 до 65% сухих веществ. В состав сухих веществ входят белки, жиры, различные соли, витамины и микроэлементы. Баркман С.М. и Кулешова М.Ф. отмечают [1], что плавленые сыры можно рассматривать как трёхкомпонентную систему: жир – вода – сухое обезжиренное вещество. При этом до плавления сырной массы вода является растворимым веществом, а белок – растворителем. После плавления сырной массы фазы меняются.
Белки плавленых сыров представлены в основном многочисленными белками. Помимо молочных белков, в некоторых плавленых сырах содержатся немолочные белки: мясные, рыбные или дрожжевые в количестве 5-15%. Белковые продукты, к которым относятся и плавленые сыры, являются высокополимерными веществами.
Одна из основных реологических характеристик плавленых сыров эффективная вязкость, зависит не только от температуры продукта и градиента скорости, а также и от содержания влаги и жира в плавленом сыре, от свойств исходного сырья, от режимов тепловой и механической обработки сырной массы и др. при этом степень влияния отмеченных факторов на эффективную вязкость плавленых сыров различна. Как отмечают Баркман С.М. и Кулешова М.Ф. [1] существенное влияние на вязкость плавленых сыров оказывает количество влаги в сухом обезжиренном веществе – СОВ. При увеличении влаги в СОВ от 1 до 2,15 значение вязкости плавленых сыров уменьшается более чем в 2 раза.
На изменение вязкостных свойств сырной массы в процессе перекачивания и перемешивания её указывает В. Бохач [2].
О незначительном влияние содержания жира в плавленом сыре отмечается в работе [1].
Влияние вида и дозы солей-плавителей на вязкость плавленых сыров рассматривается в работах [1,3].
Согласно [1] вязкость плавленых сыров, выработанных с цитратами, возрастает в 4-5 раз при увеличении дозы цитрата в 2 раза.
Наряду с отмеченными факторами, влияющими на вязкость плавленых сыров, вязкостные свойства их зависят также от свойств исходного сырья, в том числе от зрелости сыров, идущих на переплавку. Наибольшее значение вязкости имеют плавленые сыры, выработка которых была произведена из незрелых сыров[1].
Влияние значительного числа факторов на вязкостные свойства плавленых сыров и сложность их сопоставления является одной из причин некоторого
разночтения данных, приводимых различными авторами. С целью получения дополнительных сведений о реологических свойствах
плавленых сыров, приводим данные исследований об изменении вязкостно – скоростных характеристик плавленого сыра «Янтарь» жирностью 60%.
Опытные данные обработали в виде зависимости эффективной вязкости сыра от градиента скорости согласно [4,5,6] при следующих температурах продукта: 25,1; 35,0; 40,0;45,1; 50,0; 60,0 и 70,0 0С. Измерения опытных данных проводили при возрастающих значениях градиента скорости.
Результаты исследований в виде вязкостно – скоростных характеристик сыра плавленого «Янтарь» приведены на рис.1.
Установлено, что с повышением температуры сыра степень влияния градиента скорости на эффективную вязкость его уменьшается. Так, например, при температуре сыра равной 25,10С и изменении градиента скорости в пределах почти одной декады эффективная вязкость продукта была следующей: при градиенте скорости 0,167 с-1 - 2483 Па∙с; 0,3 с-1 - 1458 Па∙с; 0,5 с-1 - 932 Па∙с; 0,6 с-1 - 795 Па∙с; 0,9 с-1 - 568 Па∙с; 1,0 с-1 - 523 Па∙с, т.е. эффективная вязкость уменьшилась в 4,7 раза. С повышением температуры сыра, например, до 60 0С и изменении градиента скорости также в пределах одной декады значения эффективной вязкости продукта: при градиенте скорости 1,5 с-1 – 9,8 Па∙с; 1,8 с-1 – 9,5 Па∙с; 3,0 с-1 – 7,7 Па∙с; 4,5 с-1 – 6,9 Па∙с; 5,4 с-1 – 6,8 Па∙с; 8,1 с-1 – 5,9 Па∙с; 9,0 с-1 – 5,7 Па∙с, т.е. эффективная вязкость плавленого сыра при более высокой температуре его уменьшилась всего лишь в 1,7 раза.
Выявлено, что изменения эффективной вязкости плавленого сыра от градиента скорости, вязкостные свойства сыра изменяются от температуры продукта. Так. например, в диапазоне температур сыра от 25,0 до 45,1 0С и одном и том же значении градиента скорости равном 0,167 с-1 значения эффективной вязкости изменяются от 2483 до 524 Па∙с.
104
η,
Па∙с
4
о
2
103
оо
8 оо
6о 4 оо
о
2
102
8 6
оо
о
оо
о оо
о
оо
оо оо
о
оо
2 3
оо
1
4 оо
2
4 5
101 о о
8 6
о
оо о
оо
4
оо о о
о6
7
2
100 10-1
2
4 6 8 100
2
4 6 8 101
γ2 4 , с-1
Рис.1. Вязкостно-скоростные характеристики сыра плавленого «Янтарь» при температурах в 0С: 1-25,1; 2-35,0; 3-40,0; 4-45,1; 5-50,0; 6-60,0; 7-70,0.
Такое значительное уменьшение вязкостных свойств плавленого сыра при повышении температуры его обусловлено значительным разрушением структурного каркаса продукта, которое имеет место, когда температура сыра равна 45 -70 0С. При температуре продукта 70 0С и градиенте скорости 0,167 с-1 эффективная вязкость равна 3,7 Па∙с, т.е. весьма незначительна.
Полученные данные по вязкостным свойствам плавленого сыра могут быть полезными при расчётах и разработке оборудования для плавленых сыров.
Список литературы
1. Баркман С.М., Кулешова М.Ф. Плавленые сыры. – М.: Пищевая промышленность, 1967 – 284с. 2. Бохач В. Определение физических свойств плавленых сыров в производственных условиях.- Труды Мкждународного конгресса по молочному делу. - М.: Пищевая промышленность, 1971 – 174с. 3. Тиняков В.Г. Изменение эффективной вязкости сырной массы в процессе плавления. – В сб.: Молочная промышленность. –М.: ЦИНТИ Пищепром, 1967, №4 – 19-23с. 4. Горбатов А.В. Реология мясных и молочных продуктов. – М: Пищевая промышленность, 1979. – 384с. 5. Мачихин Ю.А., Мачихин С.А. Инженерная реология пищевых материалов. – М.: Легкая и пищевая промышленность, 1981. – 216 с. 6. Арет В.А., Николаев Б.Л., Николаев Л.К. Физико-механические свойства сырья и готовой продукции. – СПб.6 ГИОРД, 2009 – 448 с.
Change the viscosity - speed characteristics of melted cheese «Yantar» by-product temperature and strain rate
Nikolaev L.K., Nikolaev B.L.
lev.nikolaew.@yandex.ru
The St.-Petersburg national research university of information technologies, mechanics and optics.
Institute of Refrigeration and Biotechnologies
The article gives the viscosity - speed characteristics of melted cheese «Yantar» at the temperatures of the product from 25,0 to 70,00С and different values of the velocity gradients. Key words: behaviour viscosity, processed cheese, strain rate, temperature.