Реологические свойства теста
Реологические свойства теста, к реологическим или структурно-механическим свойствам теста относятся:
упругость,
пластичность,
эластичность,
вязкость.
Реология — наука о деформации и течении различных тел, реологические свойства сырья, полуфабрикатов и готовых изделий. Слово «реология» от греческого «рео», что означает течение.
Деформация – изменение размеров тела под действием нагрузки.
Реологические свойства теста. Тесто является оводненным коллоидным комплексом — полидисперсоидом, обладающим определенной внутренней структурой и весьма своеобразными непрерывно изменяющимися реологическими свойствами.
В зависимости от вида деформации, ее скорости и длительности тесто может вести себя то как идеально упругое тело, то как вязкое, то как сочетающее эти свойства, т. е. относящееся к упруго-вязким материалам.
В тесте сочетаются такие свойства, как упругость, пластичность, прочность, вязкость, способность к релаксации напряжений и упругому последействию. Реологические свойства теста зависят от таких факторов, как температура, влажность, продолжительность и интенсивность механического воздействия на тесто, рецептура, способ приготовления и длительность брожения теста, хлебопекарные свойства и в первую очередь сила муки и др.
Тесто имеет одновременно свойства твердого тела и жидкости, поэтому в нем должно быть определенное соотношение вязких и упругих свойств.
Упругость — способность вещества восстанавливать форму (объем) после деформации. Упругость обусловливает выравнивание следов от надавливания пальцами на поверхность пшеничного теста.
Пластичность — противоположное упругости свойство вещества воспринимать и сохранять деформацию после устранения нагрузки. Вследствие пластичности заготовки из пшеничного теста сохраняют приданную им форму.
Вязкость — это сопротивление, возникающее внутри жидкого вещества
при его движении.
Эластичность — свойство вещества испытывать значительные деформации без разрушения структуры (например, после растяжения сырая клейковина снова сжимается).
Реология хлебопекарного, макаронного, кондитерского теста
Понятие термина «реология». Основные реологические свойства (упругость, вязкость, прочность и др.). Классификация пищевых продуктов по текстурным признакам и реологическим свойствам: свойства пшеничного и ржаного, кондитерского и макаронного теста.
| Рубрика | Кулинария и продукты питания |
| Вид | контрольная работа |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 16.04.2015 |
| Размер файла | 239,5 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Реология хлебопекарного, макаронного, кондитерского теста
Слово «реология» от греческого «рео», что означает течение.
• Вязкость — свойство среды оказывать сопротивление перемещению в ней инородных тел.
• Прочность — свойство тела выдерживать определенную внешнюю нагрузку без разрушения.
Классификация пищевых продуктов по текстурным признакам и реологическим свойствам
Типичные реологические свойства
Шоколад, печенье, крекеры, вафли, экструдированные продукты, карамель, сухари, сушки, макароны, хлебцы
Предел прочности, модуль упругости
Хлеб, пшеничное тесто, макаронное тесто, мармелад, зефир, пастила, конфеты, твердый жир, пряники, клейковина, желатин
Предел прочности, модуль упругости, предельное напряжение сдвига, адгезия
Ржаное тесто, песочное тесто, сметана, майонез, желирующие продукты, полуфабрикаты кондитерского производства
Вязкость, адгезия, предельное напряжение сдвига (пластическая прочность)
Дрожжевая суспензия, раствор соли, раствор сахара, растопленный маргарин, цельное молоко, молочная сыворотка
Вязкость, коэффициент поверхностного натяжения
Мука, сахар песок, крахмал,
соль поваренная пищевая
Угол естественного откоса, механические характеристики при прессовании
Содержание в муке белковых веществ, их состав, состояние и свойства имеют первостепенное значение и в значительной мере определяют и пищевую ценность хлеба, и технологические свойства муки. От них зависят такие свойства теста, как эластичность, вязкость, упругость. Белковые вещества пшеничной муки представлены на 2/3 (3/4) глиадиновой и глютениновой фракциями(составляющие глютена), которые являются основными компонентами клейковины. Их называют клейковинными белками. В пшеничной муке глиадиновой фракции содержится несколько больше, чем глютениновой.
Чем больше в муке белка, чем плотнее и прочнее его структура, тем сильнее мука, и тем лучше и устойчивее будут реологические свойства теста из нее. Поэтому, чем выше содержание в муке клейковины и чем лучше ее реологические свойства, тем сильнее мука.
Сила муки обусловливает газоудерживающую способность теста, т.е. способность полуфабрикатов удерживать диоксид углерода, образующийся при брожении. Для получения хлеба максимального объема из очень сильной пшеничной муки реологические свойства теста должны быть несколько ослаблены. Это может быть достигнуто изменением режима приготовления теста: усилением его механической обработки, некоторым повышением температуры, увеличением количества воды в тесте или добавлением препаратов, форсирующих протеолиз в тесте.
Кроме того, сила муки определяет формоудерживающую способность теста, т.е. способность тестовых заготовок удерживать диоксид углерода и сохранять форму в процессе расстойки и первого периода выпечки. В связи с этим сила муки обусловливает расплываемость подового хлеба.
Действие амилаз на крахмал ржаной муки, клейстеризующийся при более низкой температуре и более легко атакуемый, может привести к тому, что значительная часть крахмала в процессе брожения теста и выпечки хлеба будет гидролизована. Вследствие этого крахмал при выпечке тестовой заготовки из ржаной муки может оказаться неспособным связать всю влагу теста. Наличие части свободной влаги, не связанной крахмалом, будет делать мякиш хлеба влажноватым на ощупь. Наличие же б-амилазы (альфа-амилазы), особенно при недостаточной кислотности теста, приводит при выпечке хлеба к накоплению значительного количества декстринов, придающих мякишу липкость. Поэтому мякиш ржаного хлеба всегда более липок и влажен по сравнению с мякишем пшеничного хлеба. Кислотность ржаного теста с целью торможения действия б-амилазы приходится поддерживать на уровне значительно более высоком, чем в пшеничном тесте.
К углеводному комплексу ржаной муки относятся и слизи (водорастворимые пентозаны). Содержание пентозанов в ржаной муке значительно превышает содержание их в пшеничной муке. Пентозаны оказывают значительное влияние на реологические свойства ржаного теста, так как, поглощая воду при замесе теста, они делают его более вязким.
Существенной особенностью белков ржи является их способность к быстрому и интенсивному набуханию. Значительная часть белков при этом набухает неограниченно, переходя в состояние вязкого коллоидного раствора.
Второй особенностью белков ржаной муки является то, что они не способны, несмотря на наличие глиадина и глютенина, к образованию клейковины из-за значительного количества декстринов и водорастворимых пентозанов.
Особенности реологических свойств пшеничного и ржаного теста
Реологические свойства пшеничного теста зависят главным образом от наличия в нем клейковинного каркаса, придающего тесту упругость и эластичность. В ржаном тесте клейковинный каркас отсутствует. Ржаное тесто вязкое, пластичное, эластичные и упругие свойства в нем слабо выражены. Ржаное тесто можно рассматривать как густую жидкость, в которой взвешены набухшие зерна крахмала, ограниченно набухшая, не перешедшая в раствор часть белков, а также частички отрубей.
Соотношение отдельных фаз в тесте обусловливает его реологические свойства. Повышение доли жидкой и газообразной фаз ослабляет тесто, делая его более липким и текучим. Повышение доли твердой фазы укрепляет тесто, делая его более упругим и эластичным.
В ржаном тесте, по сравнению с пшеничным, меньше доля твердой и газообразной, но больше доля жидкой фазы.
Механическое воздействие на тесто на разных стадиях замеса может по разному влиять на его реологические свойства. Вначале замеса механическая обработка вызывает смешивание муки, воды и другого сырья и слипание набухших частиц муки в сплошную массу теста. На этой стадии замеса механическое воздействие на тесто обусловливает и ускоряет его образование. Еще некоторое время после этого воздействие на тесто может улучшать его свойства, способствуя ускорению набухания белков и образованию клейковины. Дальнейшее продолжение замеса может привести не к улучшению, а к ухудшению свойств теста, так как возможно механическое разрушение клейковины. Поэтому знание механизма образования теста, формирования его твердой, жидкой и газообразной фаз необходимо для правильного проведения замеса.
Реологические свойства созревшего теста должны быть оптимальными для деления его на куски, округления, окончательного формования, а также для удержания тестом диоксида углерода и сохранения формы изделия при окончательной расстойке и выпечке.
При брожении теста продолжают интенсивно развиваться процессы ограниченного и неограниченного набухания белков. При ограниченном набухании белков в тесте сокращается количество жидкой фазы, и, следовательно, улучшаются его реологические свойства. При неограниченном набухании и пептизации белков, наоборот, увеличивается переход белков в жидкую фазу теста и ухудшаются его реологические свойства. В тесте из муки различной силы эти процессы происходят с различной интенсивностью.
Чем сильнее мука, тем медленнее протекают в тесте процессы ограниченного набухания белков, достигая оптимума только к концу брожения. В тесте из сильной муки в меньшей степени протекают процессы неограниченного набухания и пептизации белков.
В тесте из слабой муки ограниченное набухание протекает относительно быстро и вследствие малой структурной прочности белка, ослабляемой интенсивным протеолизом, начинается процесс неограниченного набухания белков, переходящий в процесс пептизации и увеличивающий количество жидкой фазы теста. Это приводит к ухудшению реологических свойств теста.
Использование пшеничной муки разного качества, большого набора сырья, изменение их соотношения и применение определенных технологических параметров и приемов позволяет получать тесто и изделия, различающиеся по физико-химическим и реологическим свойствам.
Реологические свойства теста зависят от степени набухания белков.
В зависимости от этих свойств кондитерское тесто делят на три вида:
• слабоструктурированное (вафельное, бисквитное тесто для бисквитных полуфабрикатов и тортов), имеет жидкую консистенцию.
В соответствии с ГОСТ «Кондитерские изделия. Термины и определения» различают два вида теста в зависимости от его структуры:
Реологические свойства теста
Формирование теста с определенными реологическими свойствами связано:
-с видом изделий, рецептурой, с правильным подбором сортности муки, с оптимальным содержанием и качеством клейковины, крупноты помола,
-с правильным выбором влажности теста,
Отмеченные факторы влияют на степень набухания пшеничной муки и тем самым на реологические свойства теста, его пластичность, упругость, эластичность, вязкость.
Повышая температуру теста при замесе, удлиняя продолжительность процесса из сахарного пластичного теста в результате более полного набухания коллоидов можно получить затяжное тесто с упруго-пластично-вязкими свойствами. Пластичность сахарного теста близка к 1.Чтобы можно было затяжное тесто отформовать до заготовок, исключив их деформацию, пластичность его необходимо увеличить до 0.5. С этой целью применяют такую операцию, как вылеживание теста, или используют ферментные препараты протеолитического действия. Для слабоструктурированного вафельного теста из реологических характеристик большое значение имеет вязкость теста, эластичность. От них зависит равномерность распределения теста по поверхности вафельниц, а также хрупкость вафельного листа.
Кондитерское тесто, как и все тестообразные массы, является структурированной дисперсной системой и состоит из трех фаз: твердой, жидкой и газообразной.
Твердую фазу представляют лиофильные коллоиды муки. Это водонерастворимые белковые комплексы и крахмал пшеничной муки.
Жидкая фаза представляет собой многокомпонентный водный раствор веществ, предусмотренных рецептурой теста (инвертный сироп, вода, раствор сахара, патоки, соли, гидрокарбоната натрия, карбоната аммония, молоко и др.).В состав жидкой фазы входят все растворимые в воде органические и минеральные вещества муки.
Соотношение между твердой и жидкой фазами зависит от вида теста, его влажности, количества и качества клейковины.
Газообразную фазу составляет воздух, который захватывается при замесе теста, диспергируется и удерживается в тесте. Кроме того, воздух входит с мукой, водой и другими видами сырья и полуфабрикатов. Газообразная фаза может достигать в тесте 10 %.
Технологическая схема шнекового макаронного пресса
Факторы, влияющие на реологические свойства теста
Гранулометрический состав муки. Гранулометрический состав муки оказывает влияние на продолжительность замеса теста и обуславливает ее водопоглотительную способность (ВПС). Мука с мелким размером частиц (хлебопекарная мука) имеет большую ВПС и образует прочное тесто. Мука с крупными частицами (макаронная мука) имеет низкую ВПС и образует более пластичное тесто.
Скоростью проникновения влаги внутрь частиц муки определяется в первую очередь размерами частиц муки. Крупные частицы требуют более длительного вымешивания. При одинаковом размере частиц влага будет медленнее проникать в частицы продуктов помола твердой пшеницы, чем в менее плотные частицы продуктов помола мягкой пшеницы.
Для производства макаронных изделий с размером частиц до 350мкм и тем более до 500мкм необходимо использовать многокорытные прессы, продолжительность замеса в которых составляет 16…20мин. При работе на прессах с продолжительностью замеса 8…10мин целесообразно использовать муку с размерами частиц не более 200-250мкм (полукрупку или хлебопекарную муку).
С увеличением времени замеса теста прочность полуфабрикатов макаронных изделий возрастает и достигает своего максимального значения, а затем начинает снижаться.
Интенсивность (продолжительность) замеса. С увеличением времени замеса снижается прочность теста и возрастает его пластичность. Продолжительность замеса теста зависит от двух факторов:
— достижения равномерного распределения воды по всей массе теста,
— скоростью проникновения влаги внутрь частиц.
Для достижения равномерного распределения воды по всей массе теста воду в месильное корыто подают в распыленном виде для быстрого и более равномерного распределения по всей тестовой массе.
Влажность. С увеличением влажности теста возрастает его пластичность и уменьшаются прочность и упругость.
С повышением влажности теста до 32% увеличивается пластичность, текучесть теста и облегчается процесс его выпрессовывания через матрицы. Это приводит к снижению давления прессования и к увеличению скорости выпрессовывания, т.е. к повышению производительности пресса.
При более высокой влажности (более 32%) образуются комки, которые не проходят сквозь входное отверстие шнековой камеры, понижается прочность выпрессовываемых изделий и снижается давление прессования.
Увеличение влажности теста приводит к увеличению толщины сольватных оболочек, которые окружают частицы муки в уплотненном тесте. В связи с этим снижается вязкость теста и прочность полуфабрикатов изделий, увеличивается их пластичность.
Температура С ростом температуры теста примерно до 75 о С увеличивается его пластичность и снижается прочность и упругость.
Механизм образования структур. Виды структур. Показатели реологических свойств. Эффективная вязкость, пластическая вязкость, текучесть. Аномалия вязкости. Тиксотропное восстановление
Дисперсные системы, к которым относятся шоколадные полуфабрикаты и пралиновые массы, обладают структурами в результате взаимодействия между дисперсными частицами твердой фазы. По характеру связей в них образуются коагуляционные структуры. Коагуляционные структуры образованы твердыми частицами в жидкой дисперсионной среде и характеризуются сравнительно слабыми по силе взаимодействия контактами между частицами.
Различают коагуляционные структуры компактные и рыхлые.
Рыхлые дисперсные коагуляционные структуры возникают при малых объемных концентрациях дисперсной фазы (даже при концентрации менее 1 %), если дисперсность достаточно высокая и частицы анизометричны. В шоколадных массах дисперсная фаза составляет около 65%, а размер частиц в основной массе составляет 16-35 мкм. Среди частиц твердой фазы находятся частички клеточных оболочек, частички какаовеллы, имеющие форму пластинок, палочек, т.е.удлиненную форму. Сцепление частиц происходит по углам, ребрам и другим неровностям, на участках наибольшей концентрации свободных молекулярных сил. Это объясняется тем, что в этих местах утоньшаются адсорбционно-сольватные оболочки дисперсионной среды. В этих системах дисперсионная среда удерживается внутри структуры, а вся система теряет легкоподвижность и со временем не расслаивается.
Компактные коагуляционные структуры возникают в шоколадных массах после вальцевания. Вследствие большого обьема дисперсной фазы-75-73% и соответственно малого содержания дисперсионной среды частицы связаны друг с другом прямыми точечными (атомными) контактами. Такие дисперсные системы не обладают тиксотропными свойствами.
В шоколадных массах, прошедших все стадии технологической обработки образуются коагуляционные структуры двух типов:
1.коагуляционные структуры из микрокристалликов сахара, соединенных через тончайшие пленки воды. Содержание сахара в шоколадных массах превышает 50% и его участие в структурообразовании значительно,
2.коагуляционные структуры из микрочастиц клеточных тканей какао бобов, соединенных через прослойки жира.
Вполне вероятно образование смешанных структур.
При охлаждении шоколадных масс после формования в результате кристаллизации какао масла коагуляционные структуры с точечными контактами превращаются в конденсационно-кристаллизационные. Главными признаками таких структур является высокая по сравнению с коагуляционными структурами прочность, определяемая высокой прочностью самих фазовых (непосредственных) контактов между частицами, необратимый характер разрушения, т.е.отсутствие тиксотропного восстановления структуры, большая хрупкость из-за жесткости контактов.
Размещено на Allbest.ru
Подобные документы
Основные понятия, определения и задачи инженерной реологии. Механические модели, отражающие элементарные реологические свойства биохимических, биофизических, физико-химических и органолептических показателей пищевых продуктов; реометры, вискозиметры.
презентация [3,4 M], добавлен 06.06.2014
Классификация и ассортимент хлеба ржаного и ржано–пшеничного. Органолептическая оценка качества хлеба. Исследование пористости, влажности мякиша, кислотности ржаного хлеба. Химический состав и пищевая ценность. Основные компоненты любого теста.
презентация [577,6 K], добавлен 12.11.2014
Изготовление слоеного теста. Реологические свойства сырья. Хлебопекарные свойства пшеничной муки. Дрожжи хлебопекарные и их виды. Соль поваренная пищевая, ее классификация. Жиры для кулинарии. Органолептические свойства маргарина. Яйца и яичные продукты.
доклад [30,3 K], добавлен 31.01.2009
Исследование влияния дозировки соевого обогатителя на реологические свойства теста для пряников, приготовленных на основе биоактивированного зерна пшеницы. Расчет дозировки пищевого соевого обогатителя для обеспечения оптимальных вязкостных свойств теста.
статья [101,8 K], добавлен 22.08.2013
Склады и подготовительные отделения. Тестоприготовительное и тесторазделочное отделения хлебопекарного производства. Производственная и цеховая лаборатории. Традиционные способы приготовления пшеничного и ржаного теста на больших густых опарах, заквасках.
отчет по практике [3,9 M], добавлен 15.11.2012
2.2.2.2 Методы исследования реологических свойств теста
Основой формирования теста считается гидратация белковых веществ, однако, и другие его компоненты оказывают значительное влияние на реологические свойства. На рисунке 7 представлена схема протекающих при замесе теста процессов.
Таким образом, на рисунке 7 в обобщенном виде представлена схема изменений белков, липидов, крахмала и пентозанов, протекающих под влиянием воды, кислорода воздуха и механического воздействие рабочих органов тестомесильной машины [75, 139].
Формирование теста той или иной консистенции будет зависеть от многих факторов. Так, например, интенсивный замес будет обуславливать некоторую механодеструкцию белковых веществ, ослабляющую тесто. В то же время, если активность липоксигеназы повышена, то окисление липидов под влиянием этого фермента обусловит образование комплексов липидов с белками, в результате чего консистенция теста укрепиться. Также будет воздействовать и окисление крахмала и пентозанов.
Вместе с тем добавление воды к муке активизирует гидролитические ферменты, в том числе и протеолитические. Последние при определенных условиях уже к концу замеса могут оказать существенное влияние, например, на реологические свойства теста.
По реологическим свойствам тесто из пшеничной муки относится к псевдопластическим материалам. Оно занимает промежуточное положение между идеально упругим телом и истинно вязкой жидкостью.
Рациональным методом характеристики таких систем является определение их деформационных свойств (вяскости, предельного напряжения сдвига, релаксации, модуля упругости и т.д.).
Реологические свойства теста зависят от таких факторов, как температура, влажность, продолжительность и интенсивность механического
воздействия на тесто, рецептура, способ приготовления и длительность брожения теста, хлебопекарные свойства и в первую очередь сила муки и др.
Для определения реологических свойств теста известно большое число приборов и методов.
Приборы и методы, характеризующие свойства теста не в абсолютных физических единицах, а в различных условных. К этой группе методов можно отнести методы определения свойств теста, а по ним и «силы» пшеничной муки на следующих приборах: автоматизированных пенетрометрах; фаринографе Брабендера (ФРГ); экстепстографе Брабендера (ФРГ); альвеографе Шопена (Франция); валориграфе (ВНР); миксографе. К этим методам относится метод определения «силы» муки по расплываемости шарика теста, а также ряд других менее широко распространенных методов и приборов.
Приборы и методы первой группы широко используются в исследовательских работах, а приборы и методы второй группы широко применяются в производственных лабораториях.
Определение реологических свойств теста на альвеографе проводили в соответствии с ГОСТ 28795 (ИСО 5530). Сущность данного метода заключается в измерении и регистрации посредством апьвеографа изменений давления внутри пузыря в испытуемой пробе определенной толщины, подготовленного методом двухосного растяжения теста. Альвеограф используется для исследования реологических характеристик небродящего теста. Оценка этих свойств теста производится по форме полученных диаграмм [139, 143].
Прибор состоит из двух составных частей: месилки и собственно альвеографа. Месилка имеет устройство, выпрессовывающее после замеса пластину теста, всегда одинаковую по размерам и плотности.
Давление воздуха, создаваемое в процессе испытания пробы теста, регистрируется самопишущим механизмом. Кривые, получаемые на альвеограмме, характеризуют силу муки.
Испытанию подвергают пробы теста, замешенного из муки и 2,5%-ного раствора поваренной соли. Соотношение муки и раствора соли устанавливается с таким расчетом, чтобы на 250 г муки влажностью 14,4% приходилось 127,7 мл солевого раствора. Тесто должно иметь температуру 25°С. Замес теста в месилке альвеографа длится 8 мин, после чего тесто выталкивается специальным приспособлением через выпускное отверстие месилки на приемную пластинку. Сформованные стандартные по размерам диски теста выдерживаются в термостате альвеографа при 25°С, Испытание на альвеографе производится через 26 мин с момента начала замеса.
Результаты альвеографических измерений рассчитываются по пяти кривым, полученным описанным выше способом.
Усредненное значение L и/или G
Показатель формы кривой определяется соотношением высоты кривой (Р) к ее длине (L): P/L.
Для характеристики альвеограмм используются следующие их показатели (рисунок 8):
Выражают результаты с точностью до ближайшего целого миллиметра.
Для каждой кривой рассчитывается как длина нулевой линии, начинающейся от точки, в которой кривая начинает идти вверх, и
заканчивающейся в точке, где происходит различимое падение давления, вызванное разрывом пузыря. Измеряется в миллиметрах.
Для каждой кривой коэффициент деформации может быть рассчитан по следующему уравнению: G = 2,226^L или по таблицам пересчета значений L в значения G.
Результаты выражают с точностью до 0,5 единиц, работа, необходимая для деформации теста в пересчете на 1 г теста (за вычетом энергии, необходимой для вспучивания пузыря до его прорыва). Выражается в Дж-10″4.
Для ее расчета используется следующая формула:
где V- объем закаченного в пузырь воздуха, равный квадрату индекса растяжимости G, к которому необходимо добавить 10 мл, соответствующие среднему значению объема воздуха, необходимого для отлипания испытуемого куска теста, мм;
Выражают полученный результат с точностью до 5 единиц, если W 200.
P/L- данное соотношение обычно используют для описания вида кривой.
Ie всегда меньше 100 %.
Исследование реологических свойств теста на приборе «Реотест-2». Тесто, как дисперсная система, в ходе технологического процесса подвергается деформации и проявляет такие важные с точки зрения технологии производства хлебобулочных изделий свойства, как вязкость, упругость, пластичность и прочность. Все эти свойства проявляются при
сдвиговой деформации, которая поэтому считается наиболее важной в реологических исследованиях. В зависимости от условий нагружения и состояния материала могут проявляться в различной степени те или иные его реологические свойства. Например, тесто при мгновенном воздействии нагрузки может вести себя как упругое тело, а при других условиях нагрузки проявляются вязкие и пластические свойства.
Напряжение является мерой интенсивности внутренних сил упругости. Под действием внешних сил происходит изменение формы и размеров тела, т.е. его деформация. Величина и характер деформации зависят от свойств материала тела, его формы и способа приложения внешних сил. Деформация сопровождается возникновением внутренних сил взаимодействия между частицами тела. Различают полное, нормальное (а) и касательное (т) напряжение [144,145, 146, 147].
При всестороннем равномерном давлении изменяется только объем тела, а форма остается неизменной, а при сдвиге изменяется форма тела при постоянном объеме. Сопротивление тела действию касательной составляющей приложенной силы называется напряжением сдвига.
Реологическое поведение материала зависит не только от напряжения, но и от скорости приложения напряжения и скорости деформации.
Деформацию делят на два общих вида: обратимую (упругую), которая исчезает после прекращения действия силы, и необратимую (вязкую и пластическую), которая не исчезает после снятия нагрузки, при этой деформации часть механической энергии переходит в тепло.
Различают мгновенную и запаздывающую упругую деформацию.
Необратимая деформация — это вязкое и пластическое течение материала. При вязком течении деформация пропорциональна напряжению и после снятия нагрузки не восстанавливается. Пластическая деформация возникает при напряжении, превышающем некоторую предельную величину
(предел текучести), до достижения которой материал ведет себя как упругое тело.
Пищевые массы, в том числе и тесто из пшеничной муки, представляют собой сложные дисперсные системы. Такие структурированные системы обладают прочностью и подобно твердым телам способны в определенных условиях противодействовать внешнему воздействию. Кроме того, под действием внешнего давления структурированные системы могут изменять свою форму, и даже течь [148, 149, 150].
Простейшими видами деформации для пищевых масс как структурированных систем являются растяжение и сдвиг.
В случае растяжения относительная деформация у равна удлинению тела Ах по отношению к его первоначальному размеру х:
При сдвиге значение у определяется изменением размера образца Ау к его исходному размеру у:
Изменение деформации во времени х характеризуется скоростью деформации у:
Деформация и течение связаны с таким параметром как вязкость.
Для структурированных систем, сочетающих вязкие, упругие и пластические свойства напряжение изменяется следующим образом:
Многообразие реологических свойств реальных тел, в том числе и теста как структурированной пищевой массы, можно моделировать с помощью различных сочетаний реологических идеальных моделей, в основе
Реальные материалы не подчиняются закону Ньютона: вязкость их при заданных температуре и давлении не остается постоянной, а зависит от скорости деформации, поэтому зависимость напряжения от скорости сдвига имеет нелинейный характер [147]. Такие материалы называют неньютоновскими или аномальными. Отношение напряжения к скорости сдвига называют эффективной или кажущейся вязкостью:
Аномалия вязкости связана со «структурой» жидкости и ее изменением при течении: при малых скоростях сдвига структура разрушается и полностью восстанавливается, при этом жидкость имеет наибольшую вязкость; с увеличением скорости разрушение структуры начинает преобладать над восстановлением, вязкость резко уменьшается; при больших скоростях течения структура полностью разрушается, жидкость имеет наименьшую (ньютоновскую) вязкость.
Для неньютоновских жидкостей существует ряд теорий объясняющих их течение. Однако информация о поведении этих материалов при течении получена также в основном эмпирическим путем.
Вязкость материалов зависит от температуры, давления, жирности, концентрации, размера частиц и т.п.
Понижение вязкости с повышением температуры определяется повышением кинетической энергии молекул позволяющей преодолевать вязкостные силы.
При высоких давлениях относительное повышение вязкости значительно больше, чем при малых давлениях.
Зависимость вязкости (т^) от температуры (в небольшом диапазоне изменения) описывается уравнением Аррениуса:
Зависимость вязкости от плотности может быть описана для многих пищевых масс формулой Бачинского:
Под действием внешнего давления, например при машинной переработке пищевых масс, происходит уменьшение свободного объема, что в свою очередь ведет к увеличению вязкости. В этом случае для ряда материалов предложена следующая эмпирическая формула:
По индексу течения можно судить насколько жидкость отличается от ньютоновской (и = 1), так пищевые массы, у которых 0
