Реологические характеристики гелей казеина, казеината и копреципитатов

Продолжение таблицы 39

Примечание: СВ – содержание сухих веществ, кг на 1 кг продукта.

Сдвиговые свойства сыров. При исследовании сдвиговых характеристик сыров используют реологические методы, которые более быстродейственные и поэтому применимы для массовых измерений и контроля производства. Из таких экспресс-методов наибольшее применение получили методы пенетрации и реологического зондирования.

Пенетрацию осуществляют с помощью полуавтоматических пенетрометров «Лабор» (производства Венгрии) или АР4/1 (Германия). Измеряют в показателях пенетрации (1 ед. пенетрации равна 1·10^-4 м) глубину погружения в продукт конусного (угол конуса 30 ⁰С) или шарового (диаметр 0, 0127 м) инденторов под действием полезной массы подвижной части прибора, равной соответственно 0, 15 и 0, 4 кг за 5 с. По величине показателя пенетрации конусом вычисляют пенетрационную твердость θ _т (в Па), пользуясь формулой Ребиндера 1.43 для определения предельного напряжения сдвига.

Величина пенетрационной твердости тесно коррелирует (корэффициент 0, 8-0, 9) с предельным напряжением сдвига сыра θ ₀, определенным методом конического пластометра Ребиндера.

Данные, характеризующие пенетрационную твердость сыра при разной температуре, приведены в табл. 40.

Таблица 40

Пенетрационная твердость θ _т ·10^-4 (в Па) костромского сыра при разной температуре (данные ВНИИМСа)

При реологическом зондировании по методике ВНИИМСа в продукт с постоянной скоростью на глубину более высоты индентора внедряют металлический конус (диаметр основания 0, 015-0, 025, угол 45-90⁰) или шарик (диаметр 0, 012-0, 016 м), измеряя при этом силу сопротивления продукта.

На рис. 1.32 показаны типичные реограммы зондирования для сыров с разным характером консистенции. По результатам реологического зондирования конусным индентором можно определить предел прочности θ _r (в Па), предельное напряжение сдвига (динамическое) θ _с, эффективную вязкость η _эф (в Па·с) и модуль сдвига G (в Па):

θ _r = К_аР_max / l², (54)

θ _s = К_аР_s / l², (55)

η _эф = К_аР_s 0, (56)

G = К_{а ,} (57)

где Р_max, Р_S, Р₀, Р_К – силы сопротивления внедрению индентора соответственно максимальная; на участке стационарного течения; в начале и конце гуковского деформирования, Н; h_К – глубина погружения индентора, соответствующая величине Р_К, м; l – высота конуса, м; r – радиус основания конуса, м; w – скорость движения индентора, м/с; К_а – поправка, зависящая от угла конуса при его вершине.

При шаровом инденторе эффективную вязкость условно рекомендуется определять по формуле Стокса:

η _эф = Р_S / 6 r w, (58)

где r – радиус шарика, м.

Рис. 32 – Реограммы реологического зондирования сыра:

1 – сыр с упругой консистенцией;

2 – сыр с более эластичной (пластичной) консистенцией

Сдвиговые характеристики сыра, определенные методом реологического зондирования, представлены в табл. 41.

Следует отметить, что модуль упругости и эффективная вязкость сыра, измеренные этим методом, практически совпадают с аналогичными показателями, полученными при тех же скоростях деформирования с другими реологическими методами, например методом одноосного сжатия.

Таблица 41

Значения структурно-механических показателей голландского отпрессованного и зрелого сыра, полученные методом реологического зондирования разными инденторами (данные ВНИИМСа)

Примечание. Высота конуса 0, 016 м

Структурно-механические характеристики сырной массы существенно зависят от ее местонахождения в головке сыра (табл.42).

Таблица 42

Зависимость величины показателя пенетрации различных слоев сыра от их расстояния от поверхности головки

С показателями качества сыра, в частности с органолептической оценкой консистенции, наиболее тесно коррелируют (коэффициент корреляции 0, 80-0, 92) показатели пенетрации и вращательного среза.

Реологические характеристики сыра сильно зависят от его возраста и химического состава. Например, сыры голландской группы при одинаковой влажности имеют в 75-дневном возрасте величину пенетрационной твердости на 20-25 % ниже, чем в 10-дневном.

Особенно тесная корреляционная связь (0, 7-0, 9) наблюдается между влажностью и твердостью сыра. Для различных технологических групп сыра кондиционной зрелости эту зависимость можно выразить через показатель пенетрации Y, измеренный при температуре около 20 ⁰С, и величину влажности W следующими уравнениями регрессии:

- голландская группа сыров:

Y = 523 W – 115, 1, (59)

крупные сыры из сырого молока (швейцарский и т.п.)

Y = 618 W – 158, 0, (60)

W = 0, 00094Y + 0, 296, (61)

крупные сыры из пастеризованного молока (советский и т.п.)

Y = 474 W – 112, 8, (62)

W = 0, 00091Y + 0, 306, (63)

сыры рассольного и полурассольного типа (чанах, лори и др.)

Y = 248 W -56, 4, (64)

Пользуясь уравнениями 1.63 и 1.64 по показателю пенетрации, измеренному при контроле консистенции, можно ориентировочно определять влажность сыра, ошибка при этом составляет для советского сыра не более 1 %, а для швейцарского – не более 1, 8 %.

В табл. 43 приведены основные реологические характеристики сыров 47-53, определяемые по кинетическим кривым развития сдвиговой деформации под постоянной нагрузкой и последующего спада деформации после снятия нагрузки, полученные с помощью прибора Толстого с двойным плоскопараллельным зазором.

Таблица 43

Реологические характеристики натуральных и плавленых сыров (данные ВНИИМСа)