Изменение модуля упругости и динамической вязкости в зависимости от температуры и времени выдержки

Из полученных данных следует, что с увеличением времени теплового воздействия на плавленый сыр происходит рост модуля упругости и динамической вязкости. Причем изменения абсолютных показателей моделя упругости превышают темп роста вязкости.

В процессе обработки данных, представленных в табл. 74, методами регрессионного анализа были установлены зависимости G^* (t), η ^*(t), описываемые уравнением вида:

Y = exp (А + В^* t), (76)

где Y – реологические показатели (G^*, η ^*) образцов; t – длительность выдержки, мин.

Коэффициенты А и В, рассчитываемые статически для каждой группы образцов, приведены в табл. 75 (- коэффициент корреляции).

Таблица 1.75

Коэффициенты для рассчета реологических показателей (G^*, η ^*)

Оценку вляиния температурного воздействия на изменение реологических показателей опытных образцов проводили с помощью двухфакторного дисперсионного анализа основных групп. В результате была установлена значимость влияния данного фактора на реологические показатели, а следовательно, и на консистенцию плавленого сыра.

Таким образом, вынужденное выдерживание расплавленной сырной массы перед фасовкой при высокой температуре может стать причиной получения плавленого сыра с излишне плотной, упругой консистенцией.

Роль влаги в процессе физико-химического формирования структуры сыра. Большое влияние на структуру и консистенцию сыров оказывает их влажность. Она, как один из основных компонентов сыра, непосредственно влияет на реологические свойства и выступает также как фактор, от которого зависит интенсивность развития в сыре микробиологических, биохимических и физико-химических процессов и обусловленный ими характер формирования консистенции сыра в процессе его созревания.

П.Ф. Крашенининым и В.П. Табачниковым проводились исследования экспериментально-статистическим методом. Для исключения сырьевого фактора и факторов, связанных с созреванием сыра по реологическим показателям, сравнивались сыры из-под пресса и зрелые сыры, примерно одинаковой степени зрелости, а также сыры разных видов, выработанные из одного и того же молока.

Оказалось, что связь между реологическими свойствами сыра и содержанием в нем влаги и сухих веществ не имеет аддитативного характера. При повышении содержания сухих веществ сыра его основные реологические показатели (твердость, вязкость и равновесный упруго-эластичный модуль) повышаются в более высокой степени.

Это объясняется тем, что влага сыра с растворенными в ней веществами играет роль не только наполнителя, снижающего в сыре объемную концентрацию сухого вещества, но также оказывает влияние на силы взаимодействия между его частицами. При понижении влажности сыра частицы сухого вещества или их элементы сближаются, что усиливает взаимодействие между ними и способствует возникновению новых силовых связей, экранированных раннее прослойками влаги. Это сопровождается повышением вязкости, модулей сдвига и прочности структуры сыра. Увеличение содержания влаги, наоборот, ослабляет силы взаимодействия частиц сухого вещества и понижает механические показатели структуры сыра.

От влажности сыра зависит не только величина его реологических показателей, но и соотношение между ними.

Исследования показали, что с увеличением содержания влаги в сыре его модули упругости и эластичности понижаются в большей степени, чем величина вязкости. Отсюда следует, что влага оказывает большее влияние на силы взаимодействия между звеньями гелевой структурной сетки сыра, чем на силы, действующие между отдельными частицами в этих звеньях. Поэтому при повышении содержания влаги в сыре, прежде всего, ослабляется взаимодействие звеньев друг с другом, вследствие чего наблюдается повышение выраженности эластических свойств продукта по сравнению с его пластическими и прочностными свойствами.

Следовательно, влага сыра с растворенными в ней веществами является не только пластификатором, но и эластификатором структуры сыра.

Исследованиями установлено, что с повышением содержания сухих веществ, а следовательно и твердости сыров, период релаксации напряжения в них не увеличивается, как это должно бы быть в свете современных представлений о твердообразных и жидкообразных структурах, а даже уменьшается.

Такое аномальное различие в релаксационных свойствах более твердых и менее твердых видов сыра можно частично объяснить уже рассмотренным выше различным влиянием влаги на силы взаимодействия между частицами и звеньями структурной сетки сыра, а также различной частотой этой сетки у разных видов сыра.

Сыры, по своей структуре близки к сетчатым полимерным системам. Поэтому у них, как и у полимеров, период релаксации должен зависеть от частоты пространственной структурной сетки. Чем чаще сетка, тем меньше длина отдельных белковых звеньев между узлами сетки и тем меньше должен быть период релаксации напряжений. И, наоборот, чем реже структурная сетка, тем длиннее ее отдельные звенья и тем длительнее в результате теплового движения должны рассасываться внесенные в структурную сетку механические возмущения, т.е. тем больше должен быть период релаксации. Вполне естественно, что у сыров с большим содержанием влаги структурная сетка является менее частой, чем у сыров с меньшим содержанием влаги. Этим в основном и объясняется та кажущаяся аномалия реологического поведения сыров, когда продукт с большим содержанием влаги имеет более высокий период релаксации, чем продукт с меньшим содержанием влаги.

Исследование некоторых свойств солей-плавителей. Сырье и соли-плавители являются основными факторами, определяющими качество плавленых сыров. В последнее время все шире применяются новые фосфатные соли-плавители.

При плавлении сычужного сыра необходимо иметь среду с определенным значением рН, поэтому очень важно, чтобы соли-плавители обладали буферной емкостью. Наибольшей буферной емкостью обладают одно- и двузамещенный натрий фосфорнокислый, а также смесь пирофосфатов. Лимоннокислый натрий имеет наименьшую буферную емкость.

Ортофосфаты имеют самую низкую способность связывать ионы кальция, а соль Грахама самую высокую способность. Другие соли занимают промежуточные места

Такой же порядок соли-плавители занимают по способности растворять белки.

Изучено влияние солей-плавителей на качество плавленых сыров. Вкус сыра, плавленого с триполитфосфатом натрия, оценивается наравне со вкусом сыра, плавленого с лимоннокислым натрием. Самым низким качеством обладают сыры, плавленые с фосфорнокислым натрием двузамещенным.

Воздействие солей на смесь мороженого. Весьма подробно изучались два важных воздействия неорганических солей, находящихся в смеси мороженого. Смесь изготовленная из молочных продуктов, относительно богатых солями натрия, имеет низкую вязкость и легко взбивается, в то время как высокое содержание растворимых кальциевых солей характеризуется противоположным действием. Ионы кальция увеличивают группирование жировых частиц и уменьшают устойчивость белка.

Добавление кальциевых осадителей, например солей лимонной кислоты, снижает слипание жировых частиц и вязкость и повышает устойчивость белка. Необычный вид, то есть пятнистость или частичное створаживание мороженого при таянии, может быть вызван избытком ионов кальция, что может быть предотвращено добавлением долей процента лимоннокислого натрия или динатрийводородфосфата. Высокие гомогенизационные давления и высокое содержание жира по отношению к сухому веществу плазмы молока могут также вызвать этот порок, который бывает в основном в результате частичной денатурации белка смеси во время замораживания.

Контрольные вопросы:

1. Что такое вязкость, и в каких единицах она измеряется?

2. Что характеризует вязкость молока и молочных продуктов?

3. От каких технологических факторов зависит коэффициент вязкости жидкостей?

4. Изменяется ли вязкость молока и сливок с повышением температуры до 60 ⁰С?

5. Что характеризует предельное напряжение сдвига и в каких единицах измеряется?

6. Что такое консистенция?

7. Какие молочные продукты относят к условно-ньютоновским и к неньютоновским (аномально-вязким) жидкостям?

8. Влияние технологических факторов на реологические свойства кисломолочных продуктов и на вязкость плавленых сыров

9. Каким методом оценивают компрессионные свойства сыров?

10. От каких технологических параметров зависят адгезия (липкость) и внешнее трение?

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1.Доня Д.В., Леонов А.А. Инженерная реология: учебное пособие / Д.В. Доня, А.А. Леонов; Кемеровский технологический институт пищевой промышленности. Кемерово, 2008. – с.: ил.

2/Пирогов А.Н. Инженерная реология/ А.Н. Пирогов, Д.В. Доня// Кемеровский технологический институт пищевой промышленности. – Кемерово, 2004. – 110с.

3/Мачихин Ю.А. Реометрия пищевого сырья и продуктов. Справочник / Под. ред. Ю.А. Мачихина. – М.: Агропромиздат. 1990. – 271 с.

4/Крусь Г.Н. Методы исследования молока и молочных продуктов / Г.Н. Крусь, А.М. Шалыгина, З.В. Волокитина – М.: Колос, 2000. – 368 с.

5/Косой В.Д. Инженерная реология. Пособие для лабораторных и практических занятий / В.Д. Косой. – СПб.: ГИОРД, 2007. – 664 с.: ил.

6/Малкин А.Я. Реология: концепции, методы, приложения / Пер. с англ. / А.Я. Малкин, А.И. Исаев. – СПб.: Профессия, 2007. – 560 стр., ил.