- Тема 1. Введение Лекция 1 Предмет и задачи дисциплины План лекции
- Цель лекции
- Основные задачи изучения дисциплины « Реология продовольственных продуктов ».
- 2. Роль реологии в обеспечении контроля, регулирования и управления качеством сырья и готовой продукции.
- Контрольные вопросы
- Лекция 2 Реология как наука о деформации и течении материалов План лекции
- 2.Составные части реологии продовольственных продуктов.
- 3.Пищевые материалы как предмет изучения реологии.
Лекция реология -2015. Конспект лекций по дисциплине Реология продовольственных продуктов для студентов специальности 5В072700Технология продовольственных продуктов
 Скачать 1.49 Mb.
|
|
Ф.7.03-03 Министерство образования и науки Республики Казахстан южно-казахстанский государственный университет им. м.ауезова  Шамбулова Г.Д. , Абишев М.Ж. Конспект лекций по дисциплине «Реология продовольственных продуктов» для студентов специальности 5В072700-Технология продовольственных продуктов  Шымкент, 2015 г Составители: Шамбулова Г.Д., к.т.н., доцент, Абишев М.Ж., к.т.н., доцент. Конспект лекций по дисциплине «Реология продовольственных продуктов» - Шымкент: ЮКГУ им. М.Ауезова, 2015г.- 72 с. Конспект лекции составлены в соответствии с требованиями учебного плана и программой дисциплины «Реология продовольственных продуктов» и включает все необходимые сведения по лекционным вопросам курса. Конспект лекции предназначен для студентов специальности: 5В072700-Технология продовольственных продуктов Рецензент: Нурсейтова З.Т. к.т.н., ЮКГУ им.М.Ауезова Алтаев У.А .–к.х.н., доцент ЮКГПУ Рассмотрено и рекомендовано к печати заседанием кафедры «Технология и безопасность продовольственных продуктов» (протокол № __ от «___» _______ 201___ г.) и комитетом по инновационным технологиям обучения и методическому обеспечению высшей школы «Текстильной и пищевой инженерии» (протокол № ___от «__» _____201__ г. ) Рекомендовано к изданию Учебно-методическим советом ЮКГУ им. М.Ауезова, протокол № ___ от «____» ______________ 201_ г. © Южно-Казахстанский государственный университет им.М.Ауезова, 2015г. СОДЕРЖАНИЕ Тема 1. Введение. Лекция 1.Предмет и задачи дисциплины…………..….…..…4 Лекция 2. Реология как наука о деформации и течении материалов…...…...… 6 Тема 2.Научные основы реологии продовольственных продуктов. Лекция 3. Виды дисперсий. Типы структур и их классификация……...….......11 Лекция 4. Основные термины и определения реологии, аксиомы реологии………………………………………………………...….....….14 Лекция 5.Реологические модели простых «идеальных» тел. Основные уравнения напряжений и деформаций «идеальных» тел…....…......18 Лекция 6.Реологические модели сложных реальных тел. Основные уравнения сложных реологических тел…………………………………..….….21 Лекция 7.Кривые течения, как инструмент для описания реологических свойств материалов…………………………………………………………….....24 Тема 3. Основные структурно-механические свойства пищевых продуктов. Лекция8.Структурно-механические характеристики пищевых продуктов как объективный показатель воздействия……………………….....27 Лекция 9. Компрессионные свойства пищевых материалов………….…..…...33 Тема 4.Методы и приборы для измерения структурно-механических свойств пищевых продуктов. Лекция 10. Методы измерений ……………….…….……38 Лекция 11. Классификация методов и приборов для измерения структурно-механических свойств пищевых продуктов………………….….42 Лекция 12. Приборы для измерения сдвиговых свойств продуктов……..…..45 Лекция 13. Приборы для измерения компрессионных свойств продуктов…….62 Лекция 14. Приборы для измерения поверхностных свойств продуктов……68 Лекция 15. Связь структурно-механических свойств и органолептической оценки параметров качества готовой продукции…………………….………80 Тема 1. Введение Лекция 1 Предмет и задачи дисциплины План лекции:
Цель лекции: изучение теоретических основ реологии продовольственных продуктов как составной части науки физико-химической механики пищевых производств 1.Основные задачи изучения дисциплины «Реология продовольственных продуктов». Предметом изучения дисциплины «Реология продовольственных продуктов» являются пищевые материалы животного и растительного происхождения (мясо, рыба, молоко, зерно, овощи, фрукты и др.), а также пищевые композиции, состоящие из двух и более компонентов с добавлением различных добавок или без них (мясные и ливерные фарши, паштеты, полуфабрикаты, тесто, кондитерские массы и др.). Основными задачами изучения дисциплины «Реология продовольственных продуктов» являются:
Наиболее полное представление о некоторых существенных аспектах качества продукта может дать группа физических свойств, которая проявляет зависимость от биологического и химического состава (рецептуры) и внутреннего строения (структуры продукта). Небольшие изменения этих определяющих характеристик должны вызывать значительные изменения величин свойств, которые регистрируются приборами. При этом характеристики сырья предопределяют основные показатели готовых продуктов. К одной из групп таких показателей относятся структурно-механические (реологические) свойств. 2. Роль реологии в обеспечении контроля, регулирования и управления качеством сырья и готовой продукции. Производство продуктов питания на современном уровне, включающих в себя проведение большое количество различных технологических процессов, невозможно без применения инструментальных (объективных) методов измерения и приборной техники для проведения контроля, регулирования и управления качеством сырья и готовой продукции. В этом важная и ответственная роль отводится реологии, как науке, занимающейся вопросами структурообразования пищевых материалов, изучением структурно-механических свойств, разработкой методов и приборов для их определения. Переработка различных пищевых материалов сопровождается сложными физико-химическими, биологическими и механическими процессами, изучение которых позволяет организовать эффективный и объективный реологический контроль и управление технологическими циклами производства. Большинство процессов в пищевой промышленности связано с переработкой дисперсных систем, суспензий, коллоидных растворов, различных упруго-пластично-вязких материалов. Реологические исследования позволяют глубже познать физику явления, происходящего при обработке пищевых материалов. Реологические свойства могут быть использованы в расчётах процессов, которые необходимо производить при создании новых конструкций машин и реконструкции существующих, а также для выбора наиболее рациональных режимов работы оборудования и оптимальных технологических схем производства, использовать в качестве контролируемых параметров при создании автоматизированных систем управления машинами, агрегатами, производственными участками, при автоматизированном контроле качества продукции. Реология позволяет управлять структурой и качеством продуктов путем внесения добавок, изменения режимов и способов механической и технологической обработки. Вопросами структурообразования пищевых материалов, изучением структурно-механических (реологических) свойств, разработкой методов и приборов их определения занимается реология. Разработанные и предлагаемые к внедрению в промышленность приборы позволяют их устанавливать на местах или непосредственно в технологическое оборудование, включая их в технологический процесс обработки сырья. Оперативный сбор информации о качестве сырья на стадиях его поступления, технологической обработки и выпуска готовой продукции на основе реологических характеристик с применением приборов - все это обеспечивает возможность проведения контроля, регулирования и управления качеством сырья и готовой продукции. Наиболее полное представление о качестве продукта дают свойства, определяемые его структурой. При этом важно, чтобы небольшие изменения структуры продукта вызывали существенное колебание тех характеристик, которые определяются с помощью приборов. Этим требованиям в наибольшей степени удовлетворяют структурно-механические (реологические) свойства продукта. В качестве контролирующих параметров могут выступать структурно-механические (реологические) свойства сырья - сдвиговые (напряжение сдвига, вязкость, пенетрацию и др.), компрессионные (адгезия, липкость, пластичность и др.) и поверхностные (сила трения, коэффициент внешнего трения и др.). Применяя приборы, можно измерять отдельные показатели (характеристики) структурно-механических (реологических) свойств сырья перед проведением, во время проведения и после проведения технологической операции или технологического процесса. Далее, сравнивания полученные данные с оптимальными (эталонными) значениями показателей, проводят их анализ, определяя отклонение, то есть контролировать. В случаях значительного отклонения показателей от заданных осуществлять оперативное вмешательство в изменение технологических параметров отработки. При применении приборов, позволяющих проводить измерение контролируемых показателей непосредственно в технологическом процессе, можно контролировать изменение этих показателей, и изменения их достигать требуемых значений, т. е. регулировать их непосредственно во время выполнения технологического процесса. Качество готовой продукции зависит не только от качества применяемого сырья, но также и от качества выполнения всех технологических процессов на стадиях ее производства. Это возможно при установке приборов, способных контролировать изменения показателей сырья в потоке, непосредственно на всех технологических операциях производства продукта. Сбор информации о показателях сырья со всех операций технологического процесса производства и дальнейшее их сравнение с заданными (эталонными) показателями готовой продукции позволяют в целом контролировать, регулировать и управлять этими показателями. В результате всех проводимых мероприятий становится возможным получать продукцию, отвечающую всем показателям стандарта, т. е. выпускать качественную стандартную продукцию. В настоящее время на основании результатов, достигнутых в науке, технике и инженерной реологии, становится возможным создание автоматизированных комплексов, систем по производству пищевых продуктов со стандартными показателями качества. Роль реологии продовольственных продуктов заключается в том, что, применяя в качестве контролирующих показателей структурно-механические свойства продуктов, и инструментальные (объективные) методы и приборы оперативного контроля, становится возможным обеспечить контроль, регулирование и управление качеством сырья и готовой продукции. Контрольные вопросы
Лекция 2 Реология как наука о деформации и течении материалов План лекции: 1. Этапы развития реологии продовольственных продуктов 2. Составные части реологии продовольственных продуктов 3. Пищевые материалы как предмет изучения реологии Цель лекции: ознакомится с теоретическими вопросами науки о деформации и течении различных тел. 1. Этапы развития реологии продовольственных продуктов. Реология - наука о деформации и течении различных тел. Слово «реология» происходит от греческого «реw», что означает «теку». Под деформацией понимается относительное смещение частиц материального тела, при котором не нарушается непрерывность (сплошность) самого тела. Если под действием конечных сил деформация тела увеличивается во времени непрерывно и необратимо, то это означает, что материал течет. При деформации обычно происходит изменение формы или размеров тела. Предметом реологии в общем понимании как науки является изучение различных видов деформации в зависимости от сопровождающих их напряжений. В определение, что такое реология, имеется два взгляда на предмет реологии. Реология, в широком смысле - это наука о деформации и течении различных материалов. Реология, в узком смысле - это наука о деформации и течении материалов, проявляющих существенные отклонения свойств от классических моделей - ньютовский жидкостей, твердых гуковских и пластичных сен-венановских тел. В развитии инженерной реологии различают следующие этапы. Классическая реология - наука о течении и деформации реальных тел, в задачу которой входит изучение свойств существующих продуктов и разра-ботка методов расчета процессов течения их в рабочих органах машин. Управляющая реология - наука, в задачу которой входит исследование и обоснование сочетания различных видов воздействий, при которых обеспечивается заданный уровень реологических характеристик в течение всего технологического процесса. Физико-химическая механика - наука о способах и закономерностях формирования структур дисперсных систем с заранее заданными свойствами, в задачи которой входят: установление существа образования и разрушения структур в дисперсных и нативных системах в зависимости от совокупности физико-химических, биохимических, механических и др. факторов; исследование, обоснование и оптимизация путей получения структур с заранее заданными технологическими свойствами. Инженерная физико-химическая механика пищевых производств - наука, о деформировании и течении продуктов в рабочих органах машин и методах формирования структур дисперсных систем с заранее заданными технологическими характеристиками и развивается на базе физико-химической механики и реологии. Реология как наука о течении и деформации реальных тел сформировалась в связи с изучением материалов, механические свойства которых являются промежуточными между свойствами упругих тел и вязких жидкостей. К таким материалам относятся и пищевые продукты - мясо и мясопродукты, молоко и молочные продукты, рыба и рыбные продукты и т.д. Реология также занимается изучением течения других разнообразных вязко-пластичных материалов, как-то глинистых паст и суспензий, консистентных смазок, смол, строительных растворов и т.п. Основателем физико-химической механики является советский ученый, академик П.А. Ребиндер. Существенный вклад в развитие физико-хи-мической механики и реологии внесли многие отечественные и зарубежные ученые М. П. Волорович, Г.В. Виноградов, В.Е. Гуль, М. Рейнер и многие др. Значительный вклад в развитие реологических исследований в мясной и молочной промышленности внесли А.В. Горбатов, В.Д. Косой, в кондитерской, хлебопекарной и других отраслях пищевой промышленности Ю.А. Мачихин, С.А. Мачихин, Б.А. Николаев и др. 2.Составные части реологии продовольственных продуктов. Реология продовольственных продуктов как наука включает в себя широкий круг вопросов, теоретическую основу, различные методы и приборы измерения реологических характеристик пищевых материалов, методики инженерных расчетов параметров, разработки по оптимизации, интенсификации технологических процессов, а также по контролю и управлению качеством продукции. В целях, систематизации материала реология пищевых производств условно разделена на четыре части:
Макрореология рассматривает все материалы в том виде, в каком они предстают перед наблюдателем при поверхностном осмотре невооруженным глазом, т.е. как однородные и линейные структуры. Однако феноменологически однородными являются только чистые жидкости и совершенные кристаллы. Микрореология рассматривает реологическое поведение двух – и многофазных систем в зависимости от реологических свойств их компонентов. 3.Пищевые материалы как предмет изучения реологии. В научных и производственных кругах среди специалистов, а также при изучении специальных дисциплин в вузах, техникумах и т.д. широко используется термин «пищевые материалы», под которым понимают реальные пищевые продукты - сырье растительного и животного происхождения (мясо, молоко, рыба, овощи, фрукты и т.д.), полуфабрикаты, смеси, композиции (мясной фарш, рыбный фарш, мучное тесто, кондитерские массы и т.д.) и готовая продукция (колбасные изделия, молочные продукты, хлебные, макаронные и кондитерские изделия и т.д.). Данный термин используется только для того, чтобы обозначить, что пищевые продукты как объект изучения, тоже рассматриваются как материал, но только как пищевой материал. Целью рассмотрения данного вопроса является (выяснение) того, к какой науке относятся пищевые материалы с точки зрения их изучения. На этот вопрос однозначного ответа нет. Пищевые продукты или пищевые материалы, как: сырье, полуфабрикаты, готовые продукты, в большинстве представляют собой сложные композиции, состоящие из двух, трех и более компонентов в различных пропорциях. Причем каждый компонент оказывает в той или иной мере влияние на свойства продукта и не учитывать их или абстрагироваться от них нельзя. С научной точки зрения пищевые продукты (материалы) относятся к дисперсным системам, объектом изучения которых является инженерная физико-химическая механика пищевых производств. Пищевые продукты (материалы) существенно отличаются от других тем, что они являются материалами растительного и животного происхождения. Кроме того, они не могут в течение продолжительного времени сохранятся в том виде, в каком были первоначально. Особенно это касается мяса и мясопродуктов. Изучением таких материалов занимается инженерная физико-химическая механика пищевых производств. Пищевые продукты (материалы), как и другие, обладают комплексом различных свойств, среди которых группа физических свойств дает наиболее полное представление о структуре продукта. Структура продукта, ее изменение определяются структурно-механическими свойствами, которые принято выражать такими характеристиками (показателями) как упругость, вязкость, пластичность, липкость и др. Если предположить, что материал обладает только одним из этих свойств, например упругостью, вязкостью или пластичностью, то изучением таких материалов (см. таблицу 1.) занимаются теоретическая механика, сопротивление материалов, гидравлика. Поведение таких материалов при воздействии внешних сил описываются уравнениями Ньютона, Гука, Сен-Венана и имеют линейную зависимость. Таблица 1 Классификация реальных тел
На основании проведенных исследований установлено, что большинство пищевых материалов при воздействии внешних нагрузок имеют несколько иной характер поведения. Причем характер изменения упругости, вязкости и пластичности имеет не линейную зависимость. При этом пищевые материалы одновременно могут обладать упругостью, вязкостью и пластичностью. Изучением такого типа материалов занимается реология (см. таблицу 1.), поэтому пищевые продукты (материалы) являются предметом изучения реологии. Контрольные вопросы 1. Этапы развития реологии продовольственных продуктов 2. Составные части реологии продовольственных продуктов 3. Пищевые материалы как предмет изучения продовольственных продуктов |