Исследование реологических характеристик смесей для мягкого мороженого

Использование методов физикохимической механики позволяет получать готовые продукты постоянного, заранее заданного качества, интенсифицировать технологические процессы, создавать новые продукты. Результаты реологических исследований используются при расчетах, связанных с конструированием нового технологического оборудования, в том числе и для производства мягкого мороженого.

Одной из важнейших реологических характеристик, существенно влияющей на теплообмен и затраты потребляемой мощности при обработке смесей мороженого, является вязкость смесей. Вязкостны е свойства смесей мороженого зависят от состава смеси, температурных режимов обработки и других факторов. При этом значительную роль в формировании структуры мороженого играют стабилизаторы [1, 2].

В настоящее время в технологии мороженого используется широкий ассортимент стабилизаторов. При производстве мягкого мороженого были использованы: «Cremodan SE – 406», «Айс – 1», «Palsgaard – 5924». Доза стабилизаторов – 0,4 % была выбрана в соответствии с рекомендациями производителей (таблица).

Таблица

Физико-химические показатели смесей для обогащенного мягкого мороженого

Наименование	Массовая доля, %				Плотность, кг/м3
	влаги	сухих веществ	жира	белка
Смесь     со     стабилизатором «Cremodan SE-406»	70,5	29,5	3,5	3,9	1124
Смесь со стабилизатором «Айс-1»	68,3	31,7	3,5	3,9	1129
Смесь     со     стабилизатором «Palsgaard-5924»	69,9	30,1	3,5	3,9	1126

С целью изучения реологических характеристик были проведены исследования на ротационном вискозиметре «Реотест – 2» (Германия), который позволяет получить информацию о касательном напряжении τ и динамической вязкости η смесей для мягкого мороженого. Исследования осуществляли при температурах 267…279 К с использованием стакана N, при градиентах скорости сдвига от 1 до 1312 с^-1.

В ходе исследований пробу смеси для мягкого мороженого термостатировали в течение 20 мин при заданной температуре, а затем фиксировались показания самописца для каждой последовательно установленной ступени скорости вращения ротора. При проведении замеров поддерживали постоянную температуру пробы с точностью ±0,1 К путем подачи в наружный цилиндр вискозиметра воды из циркуляционного термостата. Привод вискозиметра позволял устанавливать различные скорости

Вестни^ВТУИТ, № 4, 2012________ вращения цилиндра и тем самым иметь различные значения градиента скорости сдвига.

На рис. 1 приведены данные об изменении касательного напряжения τ смесей для мягкого мороженого с различными стабилизаторами в зависимости от градиента скорости сдвига γ в исследуемом диапазоне температур.

Из анализа кривых течения видно, что смеси для мягкого мороженого ведут себя как неньютоновские псевдопластические жидкости [1], уравнения течения которых описываются законом Оствальда де Виля.

Можно отметить, что при градиенте скорости сдвига более 729 с-1 кривые течения меняют свои направления, и при дальнейшем увеличении они практически спрямляются. Это говорит о том, что смеси для мягкого мороженого при небольших градиентах скорости сдвига проявляют свойства неньютоновской жидкости, а с повышением градиента скорости сдвига – ньютоновской.

в

Рис. 1. Кривые течения смесей для мягкого мороженого при температуре, К: 1 – 267; 2 – 269; 3 – 271; 4 – 273; 5 – 275; 6 – 277; 7 – 279; а – «Cremodan SЕ – 406»; б – «Айс-1»; в – «Palsgaard -5924»

В процессе исследований также была изучена зависимость изменения динамической вязкости η смесей для мягкого мороженого от градиента скорости сдвига γ в исследуемом диапазоне температур (рис. 2).

Из зависимостей следует , что максимальную вязкость имеют смеси для мягкого мороженого при небольших градиентах скорости сдвига, при этом дальнейшее увеличение градиента приводит к падению динамической вязкости, которая в смеси со стабилизатором «Cremodan SЕ – 406» находится в пределах от 0,35∙10-3 до 1,52∙10-3 Па∙с, «Айс – 1» – от 0,16∙10-3 до 1,44∙10-3 Па∙ с, а «Palsgaard 5924» – от 0,09∙10-3 до 0,95∙10-3 Па∙с.

ВестникВГуИТ, № 4, 2012

в

Рис. 2. Зависимость динамической вязкости от градиента скорости сдвига смесей для мягкого мороженого при температуре, К:,: 1 – 267, 2 – 269, 3 – 271, 4 – 273, 5 – 275, 6 «Palsgaard -5924»

Таким образом, установлено, что смеси для мягкого мороженого со стабилизаторами «Cremodan SЕ – 406», «Айс – 1», «Palsgaard – 5924» относятся к псевдопластичным материалам, проявляющим свойства как неньютоновской, так и ньютоновской жидкости. Также установлено, что смесь для мягкого мороженого со стабилизатором «Cremodan SЕ – 406» имеет наибольшую вязкость во всем исследуемом диапазоне градиентов скорости сдвига. Следовательно, по реологическим показателям стабилизатор «Cremodan SЕ – 406» предпочтительнее.

• 277,    7 – 279; а – «Cremodan SЕ – 406»; б – «Айс-1»; в –