Задача Технология продуктов общественного питания 3
Работа добавлена на сайт bukvasha.net: 2015-10-29Поможем написать учебную работу
Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
от 25%
Подписываем
договор
ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ
МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ТЕХНОЛОГИЙ И УПРАВЛЕНИЯ
КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА № 1
ТЕХНОЛОГИЯ ПРОДУКТОВ
ОБЩЕСТВЕННОГО ПИТАНИЯ
Москва, 2011 год
ПЛАН ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ:
1. Способ тепловой кулинарной обработки продуктов объемным нагревом.
2. Физическая сущность клейстеризации крахмала.
3. Изменение содержания прочно- и слабосвязанной воды в процессе тепловой обработки мяса.
4. Виды и прочность контактов между частицами и тиксотропия.
5. Задача № 1.
6. Задача № 2.
7. Задача № 3.
8. Задачи № 4.
9. Список используемой литературы
Вопрос № 1
Способ тепловой кулинарной обработки продуктов объемным нагревом
При доведении продуктов до состояния кулинарной готовности стремятся обеспечить такой режим тепловой обработки, при котором готовая продукция высокого качества получается с минимальными затратами.
Способы тепловой кулинарной обработки, применяемые на предприятиях общественного питания, основаны на определенных теплофизических и технологических принципах передачи тепла продукту: поверхностный нагрев (контактный); излучениями инфракрасного спектра (ИК-нагрев); объемный нагрев проникающим излучением сверхвысокой частоты (СВЧ-нагрев); комбинированный нагрев (ИК-нагрев в сочетании с поверхностным или СВЧ-нагревом).
В результате тепловой кулинарной обработки температура продукта повышается до 80... 100 оС, а в поверхностном слое при жарке — до 120... 130 °С. Движущей силой процесса при поверхностном нагреве служит разность температур между продуктом и греющей средой, а также между наружными и внутренними слоями продукта; при нагреве электромагнитными излучениями — ускорение движения атомов и молекул пищевых веществ.
Под действием тепловой энергии в продукте возникают такие сложные физико-химические процессы, как клейстеризация крахмала, денатурация белков, гидротермическая дезагрегация биополимеров (коллаген мяса, рыбы, протопектин растительных продуктов), образование новых вкусовых и ароматических веществ, изменение цвета продукта, разрушение витаминов и др. В результате протекания перечисленных, часто накладывающихся друг на друга процессов, в окружающую среду выделяются водорастворимые вещества и жиры; происходят потеря воды и уменьшение массы продукта (мясо, птица, рыба); поглощение воды продуктом и увеличение его массы (крупы, бобовые, макаронные и мучные изделия); разрушение некоторой части витаминов; переход в воду при варке витаминов, экстрактивных, минеральных и других веществ.
Способ тепловой кулинарной обработки
продуктов объемным нагревом
(токами сверхвысокой частоты)
Объемный нагрев в электрическом поле сверхвысокой частоты (СВЧ) основан на диэлектрических свойствах практически всех пищевых продуктов и кулинарных полуфабрикатов. В продукте, помещенном в поле СВЧ, происходит поляризация моле
СВЧ-аппараты работают от обычной городской сети переменного тока, в магнетроне аппарата электрическая энергия преобразуется в электромагнитные колебания (излучения) сверхвысокой частоты. Затраты электроэнергии на это преобразование достаточно высоки.
Вопрос № 2
Физическая сущность клейстеризации крахмала.
Крахмал — один из продуктов фотосинтеза, протекающего в зеленых листьях растений. Он откладывается в растительных тканях, в форме своеобразных зерен, имеющих слоистое строение и размеры от долей до 100 мкм и более.
Различают клубневое крахмалсодержащее сырье (клубни картофеля, батата, маниока и др.) и зерновое (зерно кукурузы, пшеницы, риса, сорго, ячменя и др.) и в соответствии с этим клубневый и зерновой крахмалы.
При кулинарной обработке крахмалсодержащих продуктов крахмал проявляет способность к адсорбции влаги, набуханию и клейстеризации, в нем могут протекать процессы деструкции и агрегации молекул.
Интенсивность всех этих процессов зависит от происхождения и свойств самого крахмала, а также от технологических факторов — температуры и продолжительности нагревания, соотношения крахмала и воды, вида и активности ферментов и др.
Растворимость. Нативный крахмал практически нерастворим в холодной воде. На этом свойстве основан метод его выделения из растительных продуктов. Однако вследствие гидрофильности он может адсорбировать влагу в количестве до 30 % собственной массы. Низкомолекулярные полисахариды, в частности амилоза, содержащая до 70 глюкозных остатков, растворимы в холодной воде. При дальнейшем увеличении длины молекулы полисахариды могут растворяться только в горячей воде. Процесс растворения крахмальных полисахаридов протекает медленно из-за относительно большого размера молекул. Известно, что линейные полимеры перед растворением сильно набухают, поглощая большое количество растворителя, и при этом резко увеличиваются в объеме. Растворению крахмальных полимеров в воде также предшествует набухание.
Набухание и клейстеризация. Набухание — одно из важнейших свойств крахмала, которое влияет на консистенцию, форму, объем и выход готовых изделий из крахмалсодержащих продуктов. Степень набухания зависит от температуры среды и соотношения воды и крахмала. Так, при нагревании водной суспензии крахмальных зерен до 55 °С они медленно поглощают воду (до 50 %) и частично набухают, но вязкость не увеличивается. При дальнейшем нагревании суспензии (в интервале температур 60... 100 °С) набухание крахмальных зерен ускоряется, причем объем их увеличивается в несколько раз.
В центре крахмального зерна образуется полость (пузырек), а на его поверхности появляются складки, бороздки, углубления. Свойство крахмальных зерен расширяться под действием термической обработки с образованием внутренней полости связывают с тем, что внутри крахмального зерна (в точке роста) происходят разрыв и ослабление некоторых водородных связей между крахмальными цепями, которые в результате этого раздвигаются, что приводит не только к увеличению размеров крахмального зерна, но и к разрушению его кристаллической структуры. В процессе набухания крахмальных зерен часть полисахаридов растворяется и остается в полости крахмального зерна, а часть — диффундирует в окружающую среду.
Растворение полисахаридов при нагревании крахмала в воде подтверждается данными хроматографического анализа центрифугата крахмальной суспензии на колонках из окиси алюминия (рис. 1). Известно, что при пропускании раствора крахмальных полисахаридов через колонку амилопектин адсорбируется в верхней ее части, амилоза — в нижней. При последующем пропускании через колонки раствора йода амилопектин окрашивается в фиолетовый цвет, амилоза — в синий.
При нагревании крахмальной суспензии до 50 °С полисахариды практически не растворяются, а при 55 оС на колонке появляется зона амилозы, хотя и незначительной высоты, что указывает на растворение этого полисахарида и переход его из крахмальных зерен в окружающую среду. С повышением температуры нагревания суспензии количество растворенной амилозы возрастает, что подтверждается увеличением высоты зоны, окрашенной в синий и темно-синий цвета. Нагревание крахмальной суспензии при 80 °С вызывает растворение как амилозы, так и амилопектина.
Дисперсия, состоящая из набухших крахмальных зерен и растворенных в воде полисахаридов, называется крахмальным клейстером, а процесс его образования — клейстеризацией. Таким образом, клейстеризация — это изменение структуры крахмального зерна при нагревании в воде, сопровождающееся набуханием.
Процесс клейстеризации крахмала происходит в определенном интервале температур, обычно от 55 до 80 °С. Один из признаков клейстеризации — значительное увеличение вязкости крахмальной суспензии. Вязкость клейстера обусловлена не столько присутствием набухших крахмальных зерен, сколько способностью растворенных в воде полисахаридов образовывать трехмерную сетку, удерживающую большее количество воды, чем крахмальные зерна.
Рис. 1. Схемы хроматограмм полисахаридов пшеничного крахмала:
/—без нагрева; II
- сухой нагрев до 120 °С; ///— сухой нагрев до 150 °С
Этой способностью в наибольшей степени обладает амилоза, так как ее молекулы находятся в растворе в виде изогнутых нитей, отличающихся по конформации от спиралей. Хотя амидоза составляет меньшую часть крахмального зерна, но именно она определяет его основные свойства — способность к набуханию и вязкость клейстеров.
В табл. 1 приведены данные о примерном содержании амилозы в крахмале различного происхождения, температуре его клейстеризации и степени набухания в горячей воде (90 °С), определяемой объемным методом, а также рассчитанные по вязкости коэффициенты замены одного вида крахмала другим при изготовлении клейстеров. При этом за единицу принимается вязкость клейстера картофельного крахмала 2%-ной концентрации.
Отдельные виды крахмала содержат неодинаковое количество амилозы, имеют разные температуру клейстеризации и способность к набуханию. Коэффициент замены крахмала показывает, каким количеством крахмала других видов можно заменить картофельный для получения клейстеров одинаковой вязкости.
Из различных видов крахмала в основном образуются два типа клейстеров: из клубневых — прозрачный бесцветный желеобразной консистенции, из зерновых — непрозрачный молочно-белый пастообразной консистенции. Клейстер кукурузного амилопектинового крахмала по своим свойствам ближе к клейстеру картофельного. Физико-химические свойства необходимо учитывать при замене одного вида крахмала другим.
Таб.1. Физико-химические свойства крахмала,
выделенного из различных растений
| Виды крахмала | Количество амилозы, % | Температура клейстериза- ции, °С | Степень набухания, % | Коэффи циент замены |
| | ||||
| Клубневые: картофельный маниоковый бататный | 32,10 22,56 21,84 | 58...62 60...68 58...72 | 1005 775 862 | 1,00 2,50 1,70 |
| Зерновые: пшеничный кукурузный рисовый кукурузный амилопектиновый рисовый амилопектиновый | | | | |
| 21,37 19,25 20,02 5,76 2,91 | 50...90 66...86 58...86 62...70 54...68 | 628 752 648 608 405 | 2,70 2,30 2,20 1,55 2,75 |
В изделиях из теста, содержащих, как правило, небольшое количество воды (менее 100 % массы крахмала), состояние крахмала отличается от его состояния в упомянутых выше изделиях. Крахмальные зерна в них мало обводнены, частично сохраняют форму и структуру; в окружающую среду переходит незначительное количество растворимых полисахаридов.
На вязкость клейстеров влияют не только концентрация крахмала, но и другие факторы. Например, сахароза в концентрациях до 20 % увеличивает вязкость клейстеров, натрия хлорид даже в очень незначительных концентрациях — уменьшает.
Уменьшение вязкости клейстеров наблюдается также при снижении рН. Причем, в интервале рН от 4 до 7, характерном для многих кулинарных изделий, вязкость клейстеров снижается незначительно. Однако при более низких значениях рН (около 2,5) она резко падает.
На вязкость клейстеров оказывают влияние поверхностно-активные вещества, в частности глицериды, которые снижают вязкость клейстеров, но являются их стабилизаторами. Причем моноглицериды проявляют эту способность в большей степени, чем диглицериды. Моноглицериды снижают липкость макаронных изделий, предупреждают образование студня в супах, соусах, задерживают черствение хлеба.
Белки оказывают стабилизирующее влияние на крахмальные клейстеры. Например, соусы с мукой более стабильны при хранении, замораживании и оттаивании, чем клейстеры на крахмале, выделенном из муки. В охлажденном состоянии крахмальный клейстер относительно высокой концентрации превращается в студень.
Вопрос № 3
Изменение содержания прочно- и слабосвязанной воды в процессе тепловой обработки мяса
Вода — естественный компонент мяса, образующий устойчивые структурированные системы с другими его частями. Формы и прочность связи воды в этих системах влияют на свойства мяса, в том числе на водоудерживающую способность, по характеру изменения которой можно судить об изменении потерь массы в процессе тепловой обработки и о качестве продукта. В настоящее время под водоудерживающей способностью мяса понимается сила, с которой часть его собственной воды или собственной с небольшим количеством добавленной воды удерживается белками, а также другими веществами и структурными системами мяса при воздействии на него каких-либо сил извне.
На изменение водоудерживающей способности мяса в, процессе его тепловой обработки влияют многие факторы: температура, до которой оно нагревается, длительность выдержки при ней, температура среды, способ тепловой обработки, скорость нагрева, величина рН обрабатываемого сырья, реологические характеристики, химический состав продукта, количество добавленной поваренной соли, воды, вид мяса, анатомическое происхождение мышц, возраст животных и др.
Структура воды и изменение ее в процессе нагрева. Белковая макромолекула окружена водой, которую нельзя рассматривать как нейтральное вещество, так как благодаря своим уникальным свойствам она, с одной стороны, подвергается воздействию растворенных в ней белковых макромолекул, с другой — сама активно влияет на конформацию белка. Известно, что вода служит связующим звеном между белковыми молекулами. Составляя 70...75 % массы живой клетки (в протоплазме ее содержится около 70...80 %, в фибриллах — около 70, в саркоплазме - 20, во внеклеточном пространстве — 10 %), вода представляет собой ту жидкую среду, в которой осуществляются обмен и транспортировка веществ. Стабилизация пространственной структуры белка и других биополимеров в значительной мере осуществляется в результате их взаимодействия с водой.
Уникальные свойства воды обусловлены ее способностью образовывать четыре водородные связи между молекулами и одно гидрофобное взаимодействие, в результате которых возникают сильные межмолекулярные связи, приводящие к образованию ассоциации. При этом две водородные связи включают два атома водорода молекулы воды, а две другие — неспаренные электроны кислорода и два атома водорода соседних молекул, поэтому могут выступать одновременно в роли донора и акцептора электронов в процессе образования водородных связей. В этом случае одна из взаимодействующих молекул получает избыточный положительный заряд, приобретая «кислые свойства», а другая — отрицательный заряд и «основные» свойства. В результате молекулы, соединенные водородной связью, способны образовывать более прочные связи с другими молекулами. Таким образом, водородные связи в воде носят кооперативный характер, т. е. одновременно образуются или рвутся большие группы связей.
Следует отметить, что большинство исследователей связывают снижение водосвязывающей способности и потери влаги в процессе нагрева мяса только с изменением конформационной структуры белка. Белковая макромолекула в мясе всегда находится в окружении воды. Растворы неполярных веществ являются структурообразователями по отношению к воде. Наличие неполярного углерода в ней способствует возникновению гидрофобного взаимодействия. На основании этого можно считать, что вода в значительной степени определяет конформацию макромолекул. Однако это свойство воды обусловлено непосредственно структурой, которая, в свою очередь, может изменяться под воздействием различных факторов, в частности температуры.
Известны четыре характерные температуры (15, 30, 45, 60 °С), при которых происходят резкие изменения состояния воды. Считают, что при указанных температурах в воде совершаются качественные структурные переходы.
Исследования зависимости снижения содержания влаги от температуры и рН образца фарша показали, что отделение влаги начинается уже при температуре 35 °С (рис. 2). Однако, начиная с температур 45...50 0С, влага выделяется более интенсивно. Это объясняется изменением, с одной стороны, структуры воды при указанных температурах, с другой — конформацией белковой макромолекулы, которая обусловлена комплексом внутри- и межмолекулярных водородных связей и гидрофобных взаимодействий.
Поскольку нагрев сопровождается разрушением структур воды (водородных связей и гидрофобных взаимодействий), действующие между протофибриллами вторичные силы Ван-дер-Ваальса стягивают молекулу белка в более компактную форму, т. е. происходят полимеризация дискретных белков и увеличение их молекулярной массы. При этом с повышением температуры контакт воды с углеводородом приводит к энергетически менее выгодной замене взаимодействия вода—вода взаимодействием углерод—вода, структура белка уплотняется, что вызывает значительное выделение влаги в виде бульона.
Формы связи воды с дисперсными системами.
Формы связи воды в дисперсных системах, по П. А. Ребиндеру, классифицируют следующим образом: химическая, физико-химическая, физико-механическая.
К химической связи относятся ионная и молекулярная, которые характеризуются связью в строго молекулярных соотношениях. Химически связанная — гидратационная вода — является прочносвязанной, ее количество составляет 6... 10 % к массе сухого вещества.
К физико-химической связи относятся адсорбционная и осмотическая, которые осуществляются в различных не строго определенных соотношениях.
К физико-механической относятся связи: в микро-( r < 10-7м) и макрокапиллярах (r > 10-7м), структурная и смачивания Удерживание воды физико-механическими связями осуществляется в неопределенных соотношениях.
Ионная, очень сильная связь может быть нарушена при химическом взаимодействии или прокаливании. Молекулярная связь также относится к сильным и может быть нарушена при нагреве мяса до температуры выше 150 °С.
Наибольшее влияние на качество продукта и потери массы в процессе его тепловой обработки, по-видимому, оказывает физико-химически и физико-механически связанная вода. Используя классификацию форм связи П. А. Ребиндера, связанную в мясе воду подразделяют на четыре основных вида.
Первый (слой а) — гидратационная вода, связанная электростатически с полярными группами белков посредством положительных или отрицательных зарядов водных диполей. Второй (слой b) — связан с белками посредством притяжения водных диполей (диполь—диполь). Третий (слой с) — капиллярно связанная и адсорбированная вода. Четвертый (слой d) — вода смачивания.
Выделяют три формы связывания воды с белком: гидратационная, иммобилизованная и свободная вода.
Гидратационная вода составляет примерно 10 % всей имеющейся в мясе воды, адсорбированной белком. Вследствие двухполюсного характера молекул она присоединяется к ионам и другим полярным группам, имеет измененные физические показатели, не поддается физиологическому воздействию, не влияет на колебания водоудерживающей способности.
Иммобилизованная (связанная) вода прочно удерживается сетью мембран и волокнами мышечных белков, а также сцеплениями водородных носителей зарядов. Эта часть воды с большим трудом выжимается и не вытекает из мяса.
Свободная вода находится между клетками, очень «рыхло» связана и легко вытекает при нагреве. Это обусловливает, с одной стороны, потери массы от испарения при замораживании и холодильном хранении мяса и от вытекания сока при его размораживании, с другой — способствует сушке мясопродуктов.
В зависимости от состояния мышечных белков изменяется соотношение между иммобилизованной и свободной водой, причем оба ее вида следует рассматривать как единое целое: если количество иммобилизованной воды увеличивается, то свободной — сокращается, и водоудерживающая способность возрастает; при уменьшении количества иммобилизованной воды повышается содержание свободной, и влагоудерживающая способность понижается.
Для оценки прочности связи воды в мясных изделиях А. А. Соколов предложил следующую динамическую схему: вода, содержащаяся в мясе, подразделяется на прочносвязанную и слабосвязанную, а слабосвязанная — на полезную (которая остается в продукте после тепловой обработки) и избыточную.
В этом случае к прочносвязанной воде относится адсорбционная, удерживаемая молекулярно-силовым полем у поверхности раздела дисперсных частиц — мицелл с окружающей средой и гидрофильными центрами белковых молекул, а также влага микрокапилляров с r < 10-
Вода слабосвязанная необходима для обеспечения желательных свойств и нормированного выхода продукта. Вода слабосвязанная избыточная в основном отделяется при тепловой обработке мясопродуктов. Повышение влагосодержания фарша путем увеличения доли слабосвязанной избыточной воды приводит к значительному ее отделению в процессе нагрева продукта и, следовательно, к снижению качества готовых изделий.
Считают, что ионная связь особенно важна для увеличения водоудерживающей способности мяса. Поскольку некоторые аминокислоты содержат две карбоксильные и две аминогруппы, то помимо блокированных пептидной связью имеются группы с кислой и щелочной реакцией, которые образуют анионы и катионы. Кроме названных в молекуле аминокислот содержатся и другие функциональные группы, например гидроксильные (—ОН) и сульфгидрильные (—SH). Они имеют полярный характер, вследствие чего также могут удерживать воду.
В зависимости от того, являются ли заряды соседствующих ионов одноименными или противоположными, они взаимно притягиваются либо отталкиваются. Известно, что количество зарядов в изоэлектрической точке (рН ~ 5,0) минимально. Мясо, нагретое при изоэлектрическом состоянии белков, характеризуется максимальным отделением бульона и минимальной водоудерживающей способностью.
Изменение водоудерживающей способности в процессе нагрева соленой говядины (2 %) в зависимости от рН сырья, температуры образца и греющей среды представлено на рис. 3 и 4 Нагрев проводили при температурах греющей среды 75, 100 и 145 °С до достижения в центре образца температур 35, 45, 50, 55, 65, 75, 90, 115, 125 и 135 °С.
Как видно из рис. 3, количество влаги, отделяемой при прессовании, зависит в большей степени от величины рН сырья и температуры образца и в меньшей — от температуры греющей среды. Максимальное количество влаги, выделяющейся из образца при прессовании (слабосвязанной), наблюдается у мяса с исходным значением рН 5,25 при нагреве до 75 °С. С увеличением рН при нагреве мяса до одинаковой температуры, не превышающей 75 °С, количество слабосвязанной влаги снижается. Особенно резко это наблюдается в случае нагрева фарша до 35 и 45 °С при увеличении рН с 5,25 до 5,75. При нагреве мяса выше 75 °С закономерность отделения слабосвязанной влаги изменяется: при температуре образца 90 °С и выше количество ее возрастает с увеличением рН.
При определении влияния температуры образца на изменение количества слабосвязанной влаги отмечено, что при нагреве соленого мяса при всех исследуемых значениях рН до температуры 45 °С наблюдаются некоторое уменьшение ее количества (см. рис. 3) и повышение содержания неотпрессованной влаги (см. рис. 4). По-видимому, процесс денатурации белков сопровождается повышением водосвязывающей способности, хотя и в небольшой степени. Это подтверждается данными, полученными П. Л. Приваловым и Г. М. Мревлишвили, которые свидетельствуют о том, что гидратация макромолекул действительно изменяется при денатурации, причем это изменение всегда положительно — гидратация денатурированных макромолекул больше, чем нативных. Этот факт свидетельствует о тесной взаимосвязи между конформацией макромолекул и состоянием воды в прилегающих к ним слоях. Обычно этим обстоятельством пренебрегают при рассмотрении изменений водосвязывающей способности и конформационных превращений макромолекул в воде, что вряд ли допустимо.
Нагрев образца до температуры от 45 до 50 оС вызывает резкое увеличение количества отпрессованной и снижение неотпрессованной влаги.
В интервале температур 50...55 °С количество отпрессованной и неотпрессованной влаги не изменяется. Это свидетельствует о том, что изменение водоудерживающей способности происходит ступенчато. Дальнейшее повышение температуры до 65 °С при рН 5,25...6,00 и до 75 °С при рН 6,25...7,00 вызывает при прессовании значительное снижение количества неотпрессованной влаги и увеличение отпрессованной.
При температуре выше 65 (75) °С происходит дополнительное уплотнение структуры в результате образования дисульфидных сшивок и выпрессовывания влаги в процессе нагрева. При этом ведущая роль в формировании белкового каркаса мясопродукта принадлежит миозину.
Повышение температуры до 75 °С вызывает изменение закономерностей количества отпрессованной и неотпрессованной влаги на противоположные, что, по-видимому, означает завершение процесса коагуляции белков. Дальнейший нагрев фарша до 135 °С способствует снижению количества отпрессованной и увеличению неотпрессованной влаги. Интенсивность этих изменений зависит от рН сырья, температур образца и греющей среды. Так, по достижении образцом температуры 90 °С потери массы и снижение количества отпрессованной влаги превосходят соответствующие значения, достигаемые при температуре греющей среды 100 °С. Такое явление можно объяснить следующим образом: по достижении температуры 90 °С дезагрегация коллагена в обоих случаях пока еще незначительна, а продолжительность нагрева в интервале температур 75...90 °С существенно различается и составляет 395 с при температуре греющей среды 100 оС против 34 с при 145 °С. Таким образом, длительность тепловой обработки при исследуемых режимах оказывает большее влияние, чем температура греющей среды. В целом снижение количества отпрессованной и увеличение неотпрессованной влаги могут быть объяснены развитием процесса дезагрегации коллагена.
Влияние рН мясного фарша. Кроме изменения структуры воды, денатурационных изменений мышечных белков и дезагрегации коллагена существенное влияние на изменение водоудерживающей способности оказывает рН сырья. Результаты исследований изменения рН мяса в процессе нагрева в зависимости от температуры образца и первоначальной величины рН представлены на рис. 5.
На изменение рН в процессе нагрева мяса более сильное влияние, чем температура греющей среды, оказывают рН исходного сырья и температура образца. Несмотря на то что с повышением последней прирост рН возрастает (величина прироста зависит от рН исходного фарша), водоудерживающая способность его снижается, так как параллельно происходит сдвиг изоэлектрической точки фибриллярных белков к более высоким значениям рН.
Состав мясных и костных бульонов из мяса птицы и субпродуктов. Качественный состав бульонов, приготовляемых из мяса и мясопродуктов, одинаков, в него входят экстрактивные и минеральные вещества, белки, липиды, витамины. Белки представлены в основном глютином, который образуется в результате деструкции коллагена в условиях влажного нагрева. Белки мышечных волокон переходят в бульон в количествах, не превышающих 0,2 % массы мясного сырья. Эмульгированный жир содержится в бульонах, приготовляемых из жирного мяса (грудинка, покромка), жирной птицы (утки, гуси), языков; количество его не превышает 0,8 % массы мясного сырья. Таким образом, основными водорастворимыми компонентами мясных и костных бульонов являются экстрактивные, минеральные вещества и глютин. Количественное содержание указанных компонентов в бульоне зависит от вида мясного сырья, использованного для варки.
Вопрос № 4
Виды и прочность контактов между частицами и тиксотропия
Тиксотропия — способность некоторых дисперсных систем самопроизвольно восстанавливать структуру, разрушенную механическим воздействием. Она свойственна дисперсным системам и обнаружена у многих полуфабрикатов и пищевых продуктов.
Реологические свойства продукта во многом определяются его структурой и текстурой. Структура — от лат. structura -совокупность устойчивых связей объекта, обеспечивающих его целостность и тождественность самому себе; текстура - от лат. textura — ткань, связь, строение.
Многие пищевые массы помимо твердого и жидкого состояний обладают структурами, которые по физическим свойствам занимают промежуточное положение. К ним относятся белковые и углеводные студни, суспензии разной концентрации (пасты, эмульсии, пены и др.).
Наличие внутренней структуры придает таким системам определенные механические свойства — упругость, пластичность, вязкость, прочность, которые объективно характеризуют их консистенцию. Механические свойства зависят от природы входящих в систему веществ и их соотношения, а также от сил взаимодействия между ними.
Таб. 2. Типы дисперсных систем пищевых продуктов (по А. В. Горбатову и др., 1982)
| Дисперсион- ная среда | Дисперсная фаза | Дисперсная система | Продукт (в том числе сырье, полуфабрикаты) |
| Газ | Жидкость | Жидкий аэрозоль | Экстракт кофе при распылительной сушке |
| | Твердое тело | Твердый аэрозоль | Мука при пневмо- транспортировании |
| Жидкость | Газ | Пена | Белковая пена |
| | Жидкость | Эмульсия | Молоко, майонез |
| | Твердое тело | Золь | Какао-масса |
| | | Суспензия | Фруктовый сок |
| Твердое тело | Газ | Твердая пена, пористое твердое тело | Мороженое, безе, сухари |
| | Жидкость | Твердая эмульсия, пористое твердое тело, заполненное жидкостью | Масло, маргарин, овощи и фрукты |
| | Твердое тело | Твердая суспензия | Макаронные изделия, шоколад, карамель |
Таб. 3. Сложные дисперсные системы пищевых продуктов (по Ю. А. Мачихину и др., 1990)
| Продукт | Дисперсная фаза | Дисперсионная среда |
| Шоколад | Кристаллы сахара, твердые частицы какао, пузырьки воздуха | Кристаллическая форма какао-масла |
| Мороженое | Пузырьки воздуха, капельки жира, белковые макромоле- кулы | Кристаллическая водянистая фаза |
| Мякиш хлеба | Пузырьки воздуха, частично кристаллические молекулы крахмала, частицы отрубей | Крахмальный и белковый гель |
| Фрукты, овощи, картофель, зерно, масличные семена | Капельки жидкости, пузырьки воздуха, крахмальные зерна | Целлюлоза, белковая оболочка |
| Мясо | Капельки жидкости, кости, капельки жира | Белковые макромолекулы |
В соответствии с представлениями академика П. А. Ребиндера принято различать два основных типа дисперсных структур: коагуляционную и конденсационно-кристаллизационную. Коагуляционные структуры удерживаются силами Ван-дер-Ваальса, действующими через жидкие прослойки. Основные условия их образования — неоднородность поверхности соприкосновения частиц и наличие гидрофобных участков, на которых возникают точечные контакты — начальные звенья будущей структуры. Эти структуры могут обладать свойствами неньютоновских жидкостей и сильно изменяются при нагреве, введении ПАВ, изменении кислотности и других воздействиях.
Конденсационно-кристаллизационные структуры образуются в процессе конденсации полимеров или кристаллизации их растворов и расплавов; их существование определяется прочными химическими связями, отдельные частицы срастаются, жидкие прослойки между ними отсутствуют. Системы с такой структурой обладают большей прочностью, хрупкостью и необратимостью при разрушении.
Коагуляционные структуры могут переходить в конденсационно-кристаллизационные в процессе обработки продукта, когда создаются условия для удаления жидких прослоек между частицами, например при сушке или прессовании.
| Дисперсная система | Продукт (в том числе сырье, полуфабрикат) | Типичные реологические свойства | Типичные текстурные признаки продукта |
| Чистая жидкость | Вода, спирт, масло | Ньютоновская вязкость | Водянистый, жидкий |
| Чистый расплав | Расплавленные жиры (какао-масло), расплавленный сахар | Преимущественно ньютоновская вязкость | Жидкий, густой, маслянистый |
| Истинный раствор | Солевые и сахарные растворы, экстракты, пиво, напитки | То же | Жидкий, густой |
| Коллоидный раствор | Белковые растворы, мутные фруктовые и ягодные соки | Ньютоновская вязкость, возможны вязкоупругость, тиксотропия | Жидкий, густой слизистый |
| Жидко-образная | Суспензии (какао, фруктовые и овощные соки, супы), эмульсии (молоко, сливки, майонез) | Ньютоновская и неньютоновская вязкость, тиксотропия, вязкоупругость | Жидкий, густой, кремообразный, тягучий, вязко-текучий, клейкий |
| Пастообразная | Фруктовое пюре (яблочный мусс), ореховый мусс, творог, фарш | Неньютоновская вязкость, тиксотропия, реопексия, вязкоупругость | Густой, клейкий, кашицеобразный резинообразный, слизистый, тягучий |
| Связанная мягкая | Масло, пенная масса, желе, тесто, йогурт, суп, паштет, картофельное пюре | Пластичная вязкость, обратимая и необратимая тиксотропия, упругость, вязкоупругость | Мягкий, мажущийся, скользкий кремообразный, пастообразный, клейкий, эластич ный |
| Связанная полутвердая | Мякиш хлеба, вареная колбаса, вареный картофель | Упругость, пластичная вязкость, вязкоупругость | Мягкий, крепкий резинообразный вязкий |
| Прочная | Свежие яблоки, груши, картофель, огурцы, мясо, хлебобулочные продукты длительного хранения, шоколад, конфеты | То же | Мягкий, прочный хрупкий, ломкий вязкий |
| Твердая | Карамель, зерно, ядра орехов, макаронные изделия, морковь | Упругость, твердость, высокая текучесть и прочность, хрупкость | Крепкий, твердый хрупкий, ломкий стекловидный |
Пищевые продукты, включая сырье и полуфабрикаты, в зависимости от состава, дисперсного строения и структуры обладают различными реологическими свойствами и текстурными отличительными признаками (табл. 2 и 3).
Наиболее сложными реологическими свойствами обладают высококонцентрированные дисперсные системы (табл. 4) с пространственными структурами. Образование и изменение структур, обусловленные физико-химическими, биохимическими, коллоидно-химическими или чисто физическими процессами, всегда приводят к изменениям их реологических свойств.
Задача № 1
Приведите уравнение реакции, с помощью которой можно различить глюкозу и сахарозу.
Решение
Отличить: а) глюкозу от фруктозы и б) сахарозу от мальтозы можно с помощью реакции «серебряного зеркала». Глюкоза и мальтоза дают осадок серебра в этой реакции, а фруктоза и сахароза не реагируют.
Реакция «серебряного зеркала»:
Задача № 2
Определите параметры течения сыпучего материала и сделайте вывод о характере его течения. Если известна зависимость между усилием сдвига и нормальным давлением при движении внутри сухого молока (1), по отношению к стальной поверхности (2).
| 1 | Рк, кПа | 1,25 | 1,88 | 2,63 | 3,31 | 4,38 |
| Fτотр.,кПа | 1,88 | 2,25 | 2,75 | 3,19 | 3,75 | |
| 2 | Рк, кПа | 1,13 | 1,88 | 3,25 | 4,38 | - |
| Fτотр.,кПа | 0,5 | 0,88 | 1,38 | 1,88 | - |
Решение
Когда движение сыпучей массы происходит по поверхности разнородных тел, т.е. осуществляется адгезионное движение, то согласно двучленному закону трения его можно представить следующим образом:
Fтотр.= m×(FNад. + Рвд.),
где m – коэффициент внешнего трения.
Результаты измерений можно представить прямыми 3 и 3`, коэффициент внешнего трения равен тангенсу угла наклона этих прямых; т.е.
tga = m.
Отрезок, отсекаемый на оси ординат равен сцеплению при адгезии:
Сад. = m × FNад.
Рис. 6. Зависимость сопротивления сдвига
F
т
отр.
от нормальной нагрузки Рв.д.: 1 - при отсутствии адгезии или аутогезии; 2 ,2` - аутогезионный отрыв (движения); 3,3`- адгезионный отрыв (движения).
Прямые 2 и 2` рис. 1отражают аутогезионное движение сыпучей массы, которое аналитически определяется уравнением:
Fтотр.= mв×(FNаут. + Рвд.)
Отрезок, отсекаемый на оси ординат,в этом случае, равен сцеплению при аутогезии:
Саут. = mв × FNаут.
Представим экспериментальные данные в виде графика на рис.7.
1) По углу a определяем коэффициент внешнего трения уравнения и внутреннего трения (9) при аутогезионном движении сыпучей массы. Для облегчения расчетов используем программу Excel и модуль статистической обработки данных, позволяющий вывести параметры линейного тренда методом наименьших квадратов по точкам экспериментальных зависимостей.
Имеем:
- коэффициент внутреннего трения µв = 0,606
- коэффициент внешнего трения µ = 0,415
2) Величины сцепления определяем как отрезок, отсекаемый продолжениями линейных трендов на оси ординат:
Саут. =1,134 кПа;
Сад. =0,056 кПа = 56 Па;
3) Далее по известному коэффициенту трения в соответствии с формулами Сад. = m × FNад., Саут. = mв × FNаут. рассчитываем FNад., а также FNаут., т.е. адгезию и аутогезию в расчете на 1 м2 поверхности.
Имеем:
FNад = Сад. / m = 0,056 / 0,415 = 0,135 кПа = 135 Па (Н/м2);
FNаут = Саут. / mв = 1,134 / 0,606 = 1,871 кПа (Н/м2);
Рис. 7 Зависимость между усилием сдвига и нормальным давлением при движении сухого молока
Вывод: в данном случае значительно преобладает процесс аутогезии и движение будет осуществляться преимущественно по линии адгезии (стальная поверхность), что обеспечит в целом монолитное движение массы.
Задача № 3
Какова вязкость глицерина, если из капилляра длиной l=6ּ10-2 м и с радиусом сечения r = 25ּ10-5м глицерин вытекает с объёмной скоростью 14ּ10-10м3/с под давлением р = 200 Па.
Решение
Для решения этой задачи следует использовать формулу Пуазейля:
где V – скорость истечения из капилляра; r – радиус капилляра; Р – давление, под которым вытекает жидкость; l – длина капилляра; η – вязкость жидкости.
Примем 8
ȠƖ
за х, тогда получим:
V
=
πr
4
P
;
x
х =
πr
4
P
;
V
x
= 3.14 * (25.10-5м)2 * 200Па = 0,001752
14.10-10 м3/с
Решим уравнение:
8
ȠƖ
= 0,001752
Ƞ
= 0,001752= 0,00365 с.Па = 365.10-5 с.Па
8*6.10-2 м
Можно сделать вывод, что процесс проиходит при
t
10-15 оС
Ответ: 365.10-5 с.Па
Задача № 4
Для различных реологических свойств теста, представленных в виде модели, состоящей из элементов, и характеризующих зависимость между напряжением деформации (s) и деформацией (g), определить вид содержание элементов (последовательное и параллельное), суммарное напряжение деформации и деформацию при различном сочетании элементов моделей. Изобразить, схематически, соединения элементов с указанием численных значений g, s.
| Номера задач | № моделей в соответствии с номером задач | Деформация, g | Напряжение деформации, s, кПа. |
| 66 | 1 | 0,09 | 0,9 |
| 2 | 0,11 | 0,9 | |
| 3 | 0,2 | 0,9 |
Решение
Так как напряжение деформации одинаково для всех элементов, то подходящая модель – последовательное соединение моделей.
При последовательном соединении элементов полная нагрузка Р приходится на каждый элемент, а полная деформация g или ее скорость
Р = Р1 = Р2 =¼= Рn
g = g1 + g2 +¼+ gn и
Имеем: Р = Р1 = Р2 = Р3 = 0,9 кПа.
g = g1 + g2 + g3 = 0,09+0,11+0,2 = 0,40.
Рис. 8 Последовательное соединение элементов модели.
Р = Р1 = Р2 = Р3 = 0,9 кПа – суммарное напряжение;
g
=
g
1
+
g
2
+
g
3
= 0,09+0,11+0,2 = 0,40 – суммарная деформация.
Список используемой литературы
1. Голубев В.Н. Справочник работника общественного питания / В.Н. Голубев, М.П. Могильный, Т.В. Шленская; под ред. В.Н. Голубева. – М.: ДеЛи принт, 2002. – 590 с.
2. Могильный М.П. Технология продукции в общественном питании: справочное пособие / М.П. Могильный. – М.: ДеЛи принт, 2005. – 320 с.
3. Общественное питание. Справочник кондитера / Под ред. М.А. Николаевой, Н.И. Номофиловой. – М.: Экономические новости, 2003. – 640 с.
4. Ратушный А.С. Технология продукции общественного питания. В 2-х т. Т. 1. Физико-химические процессы, протекающие в пищевых продуктах при их кулинарной обработке / А.С. Ратушный, В.И. Хлебников, Б.А. Баранов, Т.В. Журбрева, Л.В. Бабиченко, Е.Я. Троицкая, Л.М. Алешина, Н.С. Алекаев; под ред. д-ра техн. наук, проф. А.С. Ратушного. – М.: Мир, 2004. – 351 с.
5. Ратушный А.С. Технология продукции общественного питания. В 2-х т. Т. 2. Технология блюд, закусок, напитков, мучных, кулинарных, кондитерских и булочных изделий / А.С. Ратушный, Б.А. Баранов, Н.И. Ковалев, Г.Н. Ловачева, Т.В. Жубрева, Е.Я. Троицкая, Н.Н. Лучкина, А.Н. Трегубова, Л.М. Алешина; под ред. д-ра техн. наук, проф. А.С. Ратушного. – М.: Мир, 2004. – 416 с.
6. Рогов И.А. Химия пищи. Кн. 1 / И.А. Рогов, Л.В. Антипова, Н.И. Дунченко, Н.А. Жеребцов. – М.: Колос, 2000. – 384 с.
