СТРУКТУРНО-МЕХАНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ПРОДУКЦИИ ОБЩЕСТВЕННОГО ПИТАНИЯ

Дата добавления: 2014-11-24 | Просмотров: 1602

Механические свойства любой системы теснейшим образом связаны с ее структурой. Структурно-механические свойства изучает наука реология.

Реология (от греч. rheos — течение, поток и logos — слово, учение) — наука о деформациях и текучести веществ, сформиро­вавшаяся как самостоятельная часть физико-химической меха­ники. Она изучает течение и деформации различных веществ и материалов, широко используя при этом многие положения ме­ханики и теории упругости.

К важнейшим реологическим свойствам тела относятся вяз­кость, упругость, эластичность и прочность.

Прочность — свойство материалов в определенных усло­виях и пределах, не разрушаясь, воспринимать те или иные воз­действия. Критериями прочности для различных случаев служат предел текучести, предел ползучести и др.

Упругость — способность тел мгновенно восстанавливать свою форму и объем после прекращения действия внешних сил. Упругие свойства определяются предельным напряжением сдви­га и другими механическими характеристиками.

Под напряжением сдвига понимают сопротивление те­ла действию касательной составляющей приложенной силы. Напряжение сдвига равно отношению этой силы к поверхности сдвига. Минимальная сила, необходимая для осуществления сдвига (перемещение слоев на площади сдвига), определяется величиной предельного напряжения сдвига. Если при всесто­роннем равномерном давлении изменяется только объем тела, а форма остается неизменной, то при сдвиге изменяется форма те­ла при постоянном объеме.

Если деформации изменяются во времени, то они характери­зуются скоростью деформации (например, скоростью де­формации сдвига).

Вязкость — способность жидкости оказывать сопротивле­ние перемещению одной ее части относительно другой под дей­ствием внешней силы. Величина, обратная вязкости, называется текучестью. Вязкость зависит от температуры, давления, влажности или жирности, концентрации, степени дисперсности и т. п. Различают вязкость эффективную и пластическую.

Пластичность — способность тела сопротивляться изме­нению формы под действием внешних воздействий.

Эластичность — свойство тел восстанавливать форму или объем постепенно в течение некоторого времени.

Релаксация напряжений (давления) — процесс постепен­ного рассеивания запасенной в теле энергии упругой деформа­ции путем превращения ее в теплоту. Релаксация напряжений делится на два периода: первый характеризуется резким умень­шением напряжения в условиях быстро затухающей скорости релаксации; второй определяется замедленным снижением на­пряжения с весьма низкой скоростью релаксации.

Для практики формования пищевых продуктов наибольший интерес представляет первый период релаксации, так как на до­вольно короткий промежуток времени приходится большая часть напряжения.

Ползучесть — свойство материала непрерывно деформи­роваться под воздействием постоянной нагрузки. В пищевых материалах ползучесть проявляется очень быстро, с чем необхо­димо считаться при их обработке.

Тиксотропия — способность некоторых дисперсных сис­тем самопроизвольно восстанавливать структуру, разрушенную механическим воздействием. Она свойственна дисперсным сис­темам и обнаружена у многих полуфабрикатов и пищевых про­дуктов.

11. СОВРЕМЕННЫЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЯ О ФОРМАХ

И ЭНЕРГИИ СВЯЗИ ВЛАГИ С МАТЕРИАЛАМИ

Интенсивность тепло ¾ и массопереноса в процессе тепловой обработки пищевых продуктов определяется формой связи влаги с каркасом твердого тела. Большой вклад в развитие науки о состоянии влаги в материалах внесли русские и советские ученые А.В. Думанский, Н.П. Песков, С.М. Липатов, которые развили теорию взаимодействия растворителя с дисперсными частицами.

В послевоенное время в работах П.А. Ребиндера, В.Л. Кретовича, Н.П. Кольминой, В.И. Назарова, Л.М. Никитиной, М.Ф. Казанского, М. Поляни, А.А. Роде, А.И. Островского, А.С. Гинсбурга и др. было показано, что в сложных влагосодержащих системах растительного происхождения вода связана с другими компонентами и связи влаги с ними является основной характеристикой качества материала.

Строение сухой части пищевых продуктов оказывает решающее влияние на образование сложного комплекса «материал-жидкость». Связь между молекулами воды и другими элементами комплекса может иметь различный характер.

Однако определение характера взаимодействия воды с отдельными компонентами системы и установление вклада каждого компонента в интегральное значение энергии связи влаги с материалом представляет значительные трудности.

Важное значение в развитии проблемы взаимодействия воды с другим материалом имеет классификация форм связи влаги в материалах, созданная академиком П.А. Ребиндером.

Классификация форм связи влаги в капиллярно-пористых материалах, предложенная П.А. Ребиндером, учитывает как природу образования различных форм связи, так и их энергию.

Энергия связи необходима для разрыва молекулы воды с соседними молекулами, после чего она может перейти в другое стационарное состояние. Энергия связи ¾ это уменьшение свободной энергии при постоянной температуре, выраженная работой, которую необходимо затратить для отрыва I моль воды от материала (без изменения состава) и которую можно определить по формуле (в Дж/моль):

(1)

где R ¾ универсальная газовая постоянная (R = 8,314 Дж/моль);

Т ¾ температура;

Р_н ¾ давление насыщенного пара свободной воды;

Р_п ¾ парциональное давление равновесного пара воды над материалом с влагосодержанием и в любой среде.

Согласно классификации П.А. Ребиндера все формы связи влаги делятся на три большие группы в порядке убывания их энергии:

I. Химическая связь.

II. Физико-химическая связь.

III. Физико-механическая связь.

Каждая форма связи характеризуется энергией связи, которая используется в качестве единого критерия для классификации форм связи влаги с материалом.