Способ определения упругих и реологических параметров пищевых продуктов

 

Изобретение относится к реологии и может быть использовано для определения реологических и упругих параметров пищевых продуктов, как, например, масла, сыра, творога, мармелада, маргарина, желе и др. Упругие и реологические параметры пищевых продуктов определяют путем вырезания исследуемого образца с постоянной скоростью с последующим непрерывным фиксированием геометрических параметров вырезанного образца, одновременно с замером его длины фиксируют перемещение поршня и рассчитывают модуль упругости первого рода. Значение модуля упругости первого рода определяют по установленной зависимости где Е - модуль упругости первого рода; γ - удельная плотность; g - ускорение свободного падения, L₁ - перемещение микрометрического винта; L₂ - перемещение, определяемое фотоэлектрическим устройством; L_пр - предельное перемещение; σ - предельное напряжение. График зависимости удлинения образца от его длины позволяет определить границу линейной зависимости деформации от напряжения, то есть предел пропорциональности, а также другие характеристики продукта, такие как предел упругости σ_у, предел текучести σ_т. При определении реологических параметров продукта поршень останавливают и регистрируют перемещение нижней грани исследуемого образца от времени. Это дает возможность расширить функциональные возможности способа, что позволяет улучшить потребительские свойства пищевых продуктов. 1 ил.

Изобретение относится к реологии и может быть использовано для определения реологических и упругих параметров пищевых продуктов, как, например, масла, сыра, творога, мармелада, маргарина, желе и др.

Известен способ оценки текучести полимерного материала путем продавливания его через канал, причем одновременно с продавливанием полимерного материала по каналу прикладывают дополнительную силу, перпендикулярную направлению течения полимера [1].

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому изобретению является способ определения реологических параметров пластичных материалов путем продавливания пластического материала через калиброванное отверстие с постоянной скоростью с последующим непрерывным фиксированием геометрических параметров выдавленного образца и фиксированием момента увеличения скорости движения образца с одновременным замером его длины [2].

Недостатком известных способов является то, что при перемещении материал претерпевает пластическую деформацию, обусловленную наличием отверстия для продавливания, по площади меньшего площади поршня. В результате указанной пластической деформации реологические и упругие свойства материала претерпевают изменения, и поэтому фактически измеряются параметры не материала, загруженного в устройство для продавливания, а уже материала, претерпевшего указанную деформацию.

Задача, на решение которой направлено изобретение, состоит в расширении функциональных возможностей способа.

Поставленная цель достигается тем, что в известном способе определения упругих и реологических параметров пищевых продуктов путем вырезания искусственного образца через калиброванное отверстие с постоянной скоростью с последующим непрерывным фиксированием геометрических параметров вырезанного образца в отличие от прототипа фиксируют перемещение поршня с одновременным замером длины образца и по разности величин перемещений нижней грани образца и поршня рассчитывают модуль упругости первого рода где E - модуль упругости первого рода; γ - удельная плотность; g - ускорение свободного падения; L₁ - перемещение микрометрического винта; L₂ - перемещение, определяемое фотоэлектрическим устройством; L_пр - предельное перемещение; σ_пр - предельное напряжение, а реологические параметры определяют путем остановки поршня с одновременной регистрацией перемещения нижней грани исследуемого образца от времени.

Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором изображена установка для осуществления способа.

Установка содержит корпус 1, поршень 2, исследуемую среду 3, лезвие 4, держатель 5, окно 6, окно фотоприемника 7, окно источника света 8, линзу 9, источник света 10, фотоприемник 11, крышку 12, микрометрический винт 13, пустотелый цилиндр 14, заслонку 15.

Способ осуществляется следующим образом.

Цилиндрический исследуемый образец 3 помещают в пустотелый цилиндр 14 того же диаметра, закрепленный в корпусе 1, после чего на исследуемый образец устанавливается поршень 2, перемещающийся вдоль оси цилиндра под действием микрометрического винта 13, расположенного в крышке 12.

В момент перемещения поршня 2 посредством микрометрического винта 13 происходит резание исследуемого образца 3 лезвием 4, закрепленным в держателе 5. Срезанный поверхностный слой исследуемого образца 3, перемещаясь по держателю 5, удаляют через окна 6, расположенные по боковой поверхности корпуса с углом между осями 120^o. При опускании вырезанного образца ниже плоскости режущей кромки лезвия 4, нормальной по отношению к оси цилиндра, происходит растяжение образца под воздействием собственного веса, поэтому нижняя грань исследуемого образца 3 перемещается на расстояние, отличное от перемещения поршня. Величину перемещения нижней грани исследуемого образца 3 измеряют фотоэлектрическим устройством, состоящим из окна фотоприемника 7, окна источника света 8, линзы 9, источника света 10, фотоприемника 11. В тех случаях, когда исследуемый образец является светопроницаемым, в него предварительно вставляют заслонку 15.

По разности величин перемещений, определенных с помощью микрометрического винта 13 L₁ и фотоэлектрическим устройством 11 L₂, рассчитывают модуль упругости первого рода где E - модуль упругости первого рода; γ - удельная плотность; g - ускорение свободного падения; L₁ - перемещение микрометрического винта; L₂ - перемещение, определяемое фотоэлектрическим устройством; L_пр - предельное перемещение; σ_пр - предельное напряжение.

График зависимости удлинения образца от его длины позволяет определить границу линейной зависимости деформации от напряжения, то есть предел пропорциональности, а также другие характеристики продукта, такие как предел упругости σ_у, предел текучести σ_т. При определении реологических параметров продукта поршень останавливают и регистрируют перемещение нижней грани исследуемого образца от времени.

Таким образом, предлагаемый способ позволяет улучшить потребительские свойства пищевых продуктов.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. А.с. СССР N 75665, МКИ G 01 N 11/08.

2. А.С. СССР N 1224673 A, MКИ G 01 N 11/08 - прототип.

Формула изобретения

Способ определения упругих и реологических параметров пищевых продуктов путем вырезания исследуемого образца через калиброванное отверстие с постоянной скоростью с последующим непрерывным фиксированием геометрических параметров вырезанного образца, отличающийся тем, что фиксируют перемещение поршня с одновременным замером длины образца и по разности величин перемещений нижней грани образца и поршня рассчитывают модуль упругости первого рода

где E - модуль упругости первого рода;
γ - удельная плотность;
g - ускорение свободного падения;
L₁ - перемещение микрометрического винта;
L₂ - перемещение, определяемое фотоэлектрическим устройством;
L_пр - предельное перемещение;
σ_пр - предельное напряжение,
а реологические параметры определяют путем установки поршня с одновременной регистрацией перемещений нижней грани исследуемого образца от времени.

РИСУНКИ

Рисунок 1