Спосіб визначення в’язкості тиксотропних харчових продуктів

Реферат: Спосіб визначення в'язкості тиксотропних харчових продуктів включає визначення часу витікання досліджуваного зразка через капілярний віскозиметр певного діаметру, порівняння часу із часом витікання еталонної рідини. Використовують віскозиметр оригінальної конструкції, який складається із двох циліндрів, що дозволяє мінімізувати вплив осаду на значення в'язкості продукту. Будують графік зміни швидкості витікання зразку за часом і порівнюють його із графіком зміни швидкості витікання еталонної рідини. UA 84786 U (54) СПОСІБ ВИЗНАЧЕННЯ В'ЯЗКОСТІ ТИКСОТРОПНИХ ХАРЧОВИХ ПРОДУКТІВ UA 84786 U UA 84786 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до харчової промисловості, а саме до визначення складової якості рідкого продукту - в'язкості. Коли дві рідини рівного об'єму поміщені в ідентичні капілярні віскозиметри і рухаються самопливом, більш в'язкій рідині потрібно більше часу для протікання через отвір. Якщо одній рідини потрібно для витікання t секунд, а інший - kt, тоді друга рідина має в k разів більшу в'язкість за шкалою кінематичної в'язкості ніж перша. Отже, знаючи табличне значення кінематичної в'язкості еталонної рідини (наприклад дистильованої води за температури 18 °C) та швидкість витікання обох рідин із однакових віскозиметрів, можна визначити кінематичну в'язкість досліджуваної рідини. Існує багато способів визначення в'язкості рідких продуктів, в тому числі і харчових. Найбільш поширені способи визначення в'язкості засновані на капілярному аналізі. спосіб капілярної віскозиметрії опирається на закон Пуазейля, що описує закономірності руху рідини в капілярі. Цей спосіб аналізу дозволяє досить швидко визначити в'язкість більшості рідких харчових продуктів. Проте, оскільки тиксотропні харчові продукти (соуси, соки з м'якоттю та ін.) мають властивість згущуватися після припинення механічної дії, то в'язкість продуту через певний час після заповнення ним віскозиметра буде нерівномірною. Окрім цього виміряний час витікання продукту може не відображувати реальних значень в'язкості через явище забивання осадом із твердих речовин отвору для витікання продукту. [Фридрихсберг Д.А. Курс колоидной химии. - Л.: Химия, 1984.-369 с.]. Для визначення в'язкості тиксотропних харчових продуктів, як правило, використовують вібраційний спосіб, який базується на визначенні зміни параметрів вимушених коливань тіла правильної геометричної форми, при занурюванні його в досліджуваний продукт. Однак вищезгаданий метод потребує градуювання приладів на кожну конкретну кювету, а також при визначенні в'язкості харчових систем, в яких випав осад, вібраційний метод дає занадто велику похибку. [Дж. Астарита, Дж. Маруччи. Основы гидромеханики неньютоновских жидкостей. - М.: Мир, 1978.-312 с.]. Найближчим аналогом способу, що заявляється, є спосіб визначення умовної в'язкості [ГОСТ 8420-74. Стандартинформ. Материалы лакокрасочные. Методы определения условной вязкости. - М.: ИПК издательство стандартов, 2004.-6 с.], в якому, для визначення в'язкості, визначають час витікання продукту через капілярний віскозиметр певного діаметру. Недоліком способу є складність, а інколи і неможливість, визначення в'язкості тиксотропних продуктів та неможливість визначення в'язкості певних фракцій зразка. Запропонований спосіб відрізняється від найближчого аналога тим, що, по-перше: використовують віскозиметр оригінальної конструкції, який складається із через два послідовно з'єднані циліндри, що дозволяє визначити не лише швидкість проходження рідини через циліндр (кількісний показник в'язкості), а і поведінку завислих в рідині твердих частинок при різкому звуженні діаметра (збільшенню швидкості продукту). Це дозволяє мінімізувати вплив осаду на значення в'язкості продукту. По-друге, запропонований спосіб дозволяє визначати в'язкість окремих фракцій продукту за рахунок математико-статистичної обробки не лише кінцевого результату (часу витікання), а і побудови функції зменшення ваги віскозиметра за часом. В основу корисної моделі поставлена задача удосконалити спосіб визначення в'язкості тиксотропних харчових продуктів за рахунок використання віскозиметру спеціальної форми із вертикальним капіляром. Поставлена задача вирішується тим, що у способі визначення в'язкості тиксотропних харчових продуктів, що включає визначення часу витікання досліджуваного зразка через капілярний віскозиметр певного діаметру та порівняння часу із часом витікання еталонної рідини, згідно з корисною моделлю, для мінімізації впливу осаду на значення в'язкості продукту використовують віскозиметр оригінальної конструкції, що складається з двох циліндрів, будують графік зміни швидкості витікання зразку за часом і порівнюють його із графіком зміни швидкості витікання еталонної рідини. Зразок заливають до віскозиметра, що складається із двох послідовно з'єднаних циліндрів, розташованих на одній осі так, щоб циліндр більшого діаметру був розташований вище. Віскозиметр закріплюють на динамометрі, або терезах. Співвідношення між діаметрами циліндрів повинно бути від 1:2 до 1:5 в залежності від розмірів твердих частинок у зразку. Співвідношення між довжинами циліндрів повинно бути від 1:1 до 1:0,3. Залежно від задачі дослідження, перед вимірюванням чекають на утворення осаду. Відкривають вихідний отвір віскозиметра та фіксують вагу віскозиметра кожні 0,05…0,1 с. Після того, як значення ваги віскозиметра не змінюється протягом 3…5 хв. вимірювання зупиняють. Отримані значення аналізують за допомогою програмного забезпечення, похідна 1 UA 84786 U 5 10 отриманої функції описуватиме динаміку зміни швидкості витікання тиксотропного харчового продукту через віскозиметр. Під час аналізу функції відсікаються всі стрибкоподібні зміни ваги, які суттєво випадають із рівняння функції зміни ваги за часом. Під час вимірювання фіксують значення температури продукту у віскозиметрі та продукту, що витік через його отвір. Середня температура вважається температурою експерименту. Дослідження можна проводити за довільного значення температури (в залежності від властивостей продукту), проте різниця температур продукту та зовнішнього середовища не повинна складати більше 15 °C. Розрахунок виконують на основі спеціальної розробленої математичної моделі у вигляді диференціального рівняння витікання рідини: d1 dP l2 rзм d2 2 dx  P ,   ef   2 d dt l1 4 dt 2 де: P - вага рідини у віскозиметрі; rзм - коефіцієнт змочування продуктом матеріалу віскозиметра; ef - кінематична в'язкість при сталій швидкості, Па-с; Fад - міцність адгезії, Па;  ef 15 d2P  d1 та d2 - внутрішні діаметри більшого та меншого циліндрів віскозиметра відповідно, м; l1 та l2 - довжини більшого та меншого циліндрів віскозиметра відповідно, м. Кінематичну в'язкість продукту визначають за формулою:  d1t зр d2 t зр   , де   Kроз    2l1t роз 4l1t роз    t зр - час повного витікання зразка через віскозиметр, с; t роз - час повного витікання калібрувальної рідини (частіше розчинника) через віскозиметр, с; роз - кінематична в'язкість 20 25 30 35 2 2 розчинника, мм /с;  - кінематична в'язкість, мм /с; K - коефіцієнт віскозиметра, що визначається в залежності від геометричної форми переходу з більшого циліндра до меншого, для сферичного переходу K  2R , для плоского переходу K  cos p , R - радіус перерізу d1  d2 переходу між циліндрами,  p - кут площини переходу між циліндрами до стінок циліндра більшого діаметра. Для характеристики рідких продуктів харчування частіше використовують термін абсолютна в'язкість. Переведення кінематичної в'язкості в абсолютну або, як частіше називають, динамічну, проводять за формулою: д     де:  д - абсолютна (динамічна) в'язкість,  - густина продукту. Переведення кінематичної в'язкості в градуси Енглера проводять по відповідних таблицях. Запропонований спосіб визначення в'язкості тиксотропних харчових продуктів сприяє удосконаленню способів комплексної оцінки в'язкості сировини, напівфабрикатів та готових виробів в кореляційній залежності від показника зміни швидкості витікання через віскозиметр оригінальної конструкції та структурно-механічними та технологічними властивостями продукту. Технічний результат полягає у швидкому та об'єктивному оцінюванні в'язкості тиксотропних харчових продуктів. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 40 45 Спосіб визначення в'язкості тиксотропних харчових продуктів, що включає визначення часу витікання досліджуваного зразка через капілярний віскозиметр певного діаметру та порівняння з часом витікання еталонної рідини, який відрізняється тим, що для мінімізації впливу осаду на значення в'язкості продукту, використовують віскозиметр оригінальної конструкції, який складається із двох циліндрів; будують графік зміни швидкості витікання зразку за часом і порівнюють його із графіком зміни швидкості витікання еталонної рідини. Комп’ютерна верстка А. Крижанівський Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 2