Методи дослідження сировини, напівфабрикатів, готових виробів

Сталагмометричний метод визначення поверхневого натягу

Цей метод оснований на підрахунку кількості крапель n рідини, вміщеної в об'ємі сталагмометра V_ст і грунтується на залежності кількості крапель n, утворених з об'єму сталагмометра V_ст , від поверхневого натягу рідини σ: n=f(σ).

На початку дослідження проводять підрахунок числа крапель n еталонної рідини- дистильваної води, для якої відомий поверхневий натяг- σ_H2O. Тобто визначають сталу сталагмометра. Потім сталагмометр наповнюють розчином досліджуваної речовини. Його поверхневий натяг σ₁ невідомий і може бути розрахований за формулою:

σ₁₌ (σ_Н2О·n_H2O)/n₁= K/n₁.

Добуток σ_Н2О*n_H2O =K визначається як константа сталагмометра. Значення σ_Н2О залежить від температури.

Віскозиметричний метод визначення в'язкості розчинів

В'язкість розчинів визначають за допомогою капілярного віскозиметра Оствальда. Капілярний метод базується на вимірюванні часу витікання рідини через капілярну трубку.

Порядок виконання роботи:

– Готують досліджувані розчини з відомою концентрацією.

– Збирають експериментальну установку.

– У широке коліно віскозиметра Оствальда необхідно налити 10 см³ дистильваної води. Грушею через гумову трубку затягують повітря так, щоб рідина піднялась вище верхньої мітки віскозиметра. Потім дають рідині вільно витікати з капіляру віскозиметра під дією власної ваги. В момент, коли меніск води перитинає верхню мітку віскозиметра вмикають секундомір і вимикають його, коли меніск збігається з нижньою міткою віскозиметра. Дослід необхідно повторити тричі та визначити середнє значення часу витікання води, за даної температури. Аналогічно визначають час витікання досліджуваного розчину.

– Проводять опрацювання отриманих даних.

Кінематичну в'язкість розчинів розраховують за формулою:

V=(g·T·K)/9,807, де

K- стала віскозиметра, мм²/с²;

V- кінематична в'язкість рідини, мм²/с;

Т- час витікання рідини, с;

g- прискорення вільного падіння, м/с².

Також можна розрахувати динамічну в'язкість розчинів за рівнянням Оствальда:

η_р = η₀(τ_р· ρ_р)/(τ₀·ρ₀), де

η_р- динамічна в'язкість досліджуваного розчину за даної температури, мПа·с;

τ₀ і τ_р- час витікання відповідно води і досліджуваного розчину, с;

ρ₀ і ρ_р- густина відповідно води і досліджуваного розчину, кг/м³;

η₀- в'язкість води за даної температури, мПа·с.[8]

Визначення густини розчинів пікнометричним методом

Пікнометр- це тонкостінна ємкість, яка має калібровку зазвичай 25 або 50 мл. Для визначення густини розчинів викорисиовують пікнометри з довгою шийкою.

Методика визначення відносної густини розчину пікнометром:

– На аналітичних вагах зважують чистий, абсолютно сухий пікнометр (Р₀).

– Наповнюють пікнометр дистильованою водою трохи вище мітки. Вода повинна мати температуру близько 20ºС. Потім пікнометр ставлять у водяну баню, з температурою води 20ºС (±0,5ºС), і витримуюють за даної температури 30 хв. Після цього, не виймаючи пікнометр з води, за допомогою фільтрувального паперу встановлюють рівень води на межі риски шийки. Потім пікнометр виймають з води та витирають насухо та зважують через 10-15 хв (Р₁). Визначення водного числа пікнометра (калібрування) необхідно провести на основі не менше двох паралельних визначень, допустиме розходження між якими не повино перевищувати 0,001 г; в іншому випадку необхідно провести нове визначення та взяти середнє значення тих визначень, де розходження не перевищує 0,001 г.

– З пікнометра виливають дистильовану воду, 2-3 рази промивають досліджуваною рідиною та заповнюють, так само проводять темперування, висушують пікнометр насухо після чого зважують його (Р₂).

– Проводять розрахунок відносної густини досліджуваного розчину за формулою:

d ²⁰= (Р₂ -Р₀)/(Р₁-Р₀).[9]

Визначення кінетики піноутворення та стійкості піни

Для визначення піноутворення меланж наливають у прозору ємкість для збивання. Відмічають початкову висоту продукту h₀ та починають збивання. Для того щоб точно визначити зміну висоти маси на завнішню стінку ємкості наклеюють смужку міліметрового паперу. Кожну хвилину протягом збивання вимірюють зміну висоти маси. Збивання продовжують до тих пір поки зміна висоти піни не буде мати сталого значення, тобто висота піни досягне свого максимального значення h_max.

Кінетику піноутворення розраховують за наступною формулою і представляють у вигляді рисунку.

П= 100·(h_i-h₀)/h₀, де

h₀- початкове значення висоти маси, мм;

h_i- середнє значення висоти піни на і-й хвилині збивання.

Піноутворюючу здатність (ПУЗ) визначають за максимальною висотою стовпа піни (h_max) і розраховують за формулою:

ПУЗ=100(h_max-h₀)/h₀, де (2.6)

ПУЗ різних піноутворювачів буде відрізнятись і досягати свого максимального значення за різні проміжки часу. Тому для характеристики та оцінювання властивостей піноутворювачів потрібно зафіксувати не тільки їх максимальну ПУЗ, а і час її досягнення.

Визначення стійкості піни (СП) проводять наступним чином. Збиту масу викладають у прозору ємність (хімічний стакан), на зовнішню стінку якого попередньо було наклеїно смужку міліметрового паперу. Збиту масу викладають у стакан таким чином щоб не було пустот (повітряних камер) і заптсують початкову висоту піни. Потім протягом 2-х годин спостерігають за зміною висоти піни, відмічаючи ці зміни кожні 30 хв та розраховують СП (%) за формулою:

СП=h_i·100/h_max, де (2.7)

h_max- висота піни до вистоювання, мм;

h_i- висота піни через 30, 60, 90, 120 хв вистоювання, мм.

Для визначення кратності та об'ємної концентрації повітря у збитій масі спочатку визначають об'єм піни. Для цьго використовують отримані раніше дані. Спочатку визначають об'єм маси, яка буде підлягати збиванню (дисперсійне середовище) за формулою:

V_д.с.=π·R²·h₀·10, де (2.8)

V_д.с.- об'єм дисперсійного середовища, см³;

R- радіус ємкості для збивання, мм;

h₀- висота стовпа дисперсійного середовища, мм;

10- коефіцієнт перерахунку об'єму в см³.

По закінченню збивання, тобто після досягнення максимального значення висоти стовпа піни. На основі цих даних розраховують об'єм піни (V_п) за формулою:

V_п= π·R²·h_max·10, де (2.9)

h_max- максимальна висота стовпа піни, мм.

Об'єм повітряної фази (V_п.ф.) у піні встановлюють розрахунковим методом по різниці між об'ємом піни та об'ємом дисперсійного середовища:

V_п.ф.=V_п-V_д.с. (2.10)

Об'ємну концентрацію повітря у піні (C_v) визначають за відношенням об'єму повітряної фази до об'єму піни:

C_v=V_п.ф./V_п (2.11)

Кратність піни (n_п), яка характеризує ступінь насиченості повітрям в процесі збивання, розраховують за відношенням об'єму піни до об'єму дисперсійного середовища:

n_п=V_п/V_д.с. (2.12)

Визначення густини бісквітного тіста

Густину тіста визначають наступним чином. Прилад для вимірівання об'єму (шприц, у якого діаметр вхідного отвору дорівнює діаметру основної частини) зважують на вагах з точністю до 0,01 г. Шприц на 0,5 см занурюють у тісто і за допомогою поршню заповнюють його тістом. Зважують з точністю до 0,01 г. Густину тіста розраховубть за формулою:

ρ_т=(М₂-М₁)/V, де (2.13)

ρ_т- густина тіста, г/см³;

М₁-маса приладу для вимірювання об'єму, г;

М₂-маса приладу для вимірювання об'єму заповненого тістом, г;

V- об'єм тіста в приладі, см³.

Дослідження реологічних властивостей бісквітного тіста

Методика проведення досліду:

– У нерухомий зовнішній циліндр приладу закладають бісквітне тісто.

– Одягають внутрішній циліндр приладу на вісь, що з'єднана з електричним двигуном.

– Зовнішній циліндр, заповнений бісквітним тістом, одягають на зафіксований внутрішній циліндр і піднімають до упору. Фіксують положення зовнішнього циліндра за допомогою гайки. Досліджувана система рівномірно розподіляється в зазорі між внутрішнім та зовнішнім циліндрами.

– За умови сталого напруження зсуву Р=const внутрішньому циліндру надают певну сталу швидкість дефопмації, при цьому зовнішній циліндр залишається нерухомим.

– Реєструють швидкість обертання рухомого циліндра за допомогою потенціометра. Швидкість обертання циліндра пропорційна швидкості деформації досліджуваної системи.

– Проводять опрацювання отриманих даних.

Напруження зсуву, яке виникло в системі розраховують за формулою:

Р= z·α, де (2.14)

z- стала внутрішнього циліндра (наведена в паспорті приладу);

α- значення шкали на індикаторному приладі (потенціометрі).

Із паспортних даних беруть значення градієнта деформації έ для кожної швидкості обертання. За значеннями напруги зсуву Р і градієнта деформації έ розраховують динамічну в'язкість η за рівнянням Ньютона:

η=Р/έ, де (2.15)

η- динамічна в'язкість, Па·с;

Р- напруга зсуву, Па;

έ- швидкість зсуву, с^-1.

За отриманими даними будують повні реологічні криві в'язкості η=ƒ(Р) та плинності έ=ƒ(Р).[7]

Визначення упікання

Упік характеризує втрати маси при випіканні, його визначають за різницею мас тістових заготовок та гарячого виробу і розраховують за формулою:

У=(М_дв-М_пв)100/М_дв, де (2.16)

М_дв- маса тістової заготовки до випікання, г;

М_пв- маса виробу після випікання, г.

Визначення об'ємної маси бісквіта

Об'єм бісквіта визначають за допомогою спеціального приладу ОХЛ, що працює за принципом витиснення виробом сипкого заповнювача (дрібного зерна). Об'єм витисненого зерна відповідає об'єму виробу.

Прилад для вимірювання об'єму має місткість 1, що обертається на горизонтальній осі й вміщується в місткості більших розмірів 3, на дні якої є отвір із засувкою 4, яка відкривається ручним приводом 2. Для роботи необхідно мати також дві місткості (наприклад ковші чи відра), лінійку та два мірних циліндра на 1000 см³ кожен.

Об'єм бісквіта візначають за допомогою дрібного зерна (проса). Зерном заповнюють ємкість 1 з надлишком, який ребром лінійки згрібають у місткість 3 і далі видаляють через отвір 4. Після цього шторки місткості 1 розкривають ручним приводом 2 і зсипають зерно у приймальну місткість 5 через отвір 4. У подальшому це зерно використовують для визначення об'єму бісквіта.

Важливим є завжди засипати зерно у місткість 1 рівним струменем з висоти близько 10 см від верхнього краю місткості. При цьому слід уникати будь-якого зсуву апарата, струшування та постукування по ньому, запобігаючи ущільненню зерна в посудині, що може призвести до викривлення результатів.

Невелику кількість зерна з відра висипають у місткість 1. На нього обережно, не приминаючи зерна, кладуть бісквіт і засипають його зерном з утворенням гірки над місткістю 1. Залишок зерна засипають у місткість 3, згрібаючи його ребром лінійки, а далі, відкриваючи засувку 4- у мірний циліндр. Об'єм зерна в циліндрі (см³) дорівнює об'єму бісквіта. Об'ємну масу бісквіта розраховують за наступною формулою:

γ=V_п/М_б , де (2.17)

γ- об'ємна маса, см³/г;

V_п- об'єм, який займає просо у циліндрі, см³;

М_б- маса бісквіту, г.

Визначення пористості бісквіта

Пористість відображає об'єм пор, що знаходиться в певному об'ємі м'якушки бісквіту, виражений у відсотках до об'єму.

Методика проведення досліду полягає у наступному. З м'якушки бісквіту в найбільш типовому місці вирізати два кубики з довжиною грані 3 см. Об'єм кожного кубика дорівнює 27 см³. Кубики необхідно ретельно зім'яти, надавши їм форму кульок діаметром ~ 1 см. Кульки із м'якушки опустити у циліндр, наповнений олією або керосином до точно визначеного рівня. Різниця між рівем олії в циліндрі після розміщення в ньому кульок з бісквіту та до того- це об'єм бісквіта без пор. Пористість бісквіта визначаємо за наступною формулою:

(2.18)

а- об'єм масла до розміщення в ньому кульки бісквіта, мл;

в- об'єм масла разом із розміщеним у ньому кульки бісквіта, мл;

П- пористість бісквіта, %.

Визначення загальної та пластичної деформації

Визначення структурно-механічних властивостей м'якушки бісквіта проводиться на автоматичному пенетрометрі АП-4/1. Із бісквіта вирізають скибку товщиною Н=40 мм. Площини зрізів мають бути чітко паралельними. Систему занурення закріплюють у верхньому вихідному положенні- риска поділки встановлена на 0. На тіло занурення встановлюють змінний вантаж. Пробу бісквіта укладають на плоску поверхню підйомного столика пенетрометра, який підіймають штурвалом до тих пір, поки тіло занурення доторкнеться до поверхні проби (скибки) бісквіта.

Товщина проби характеризує вихідну висоту Н. Після натискання пускової кнопки протягом певного часу відбувається пенетрація тіла занурення у м'єякушку хліба, після чого система занурення гальмується. Висота проби в місці деформації на цей час зменшується і становить ΔН₁, значення якої записується в одиницях пенетреції. Після зняття змінного вантажу система знову розгальмовується на певний час. Після зняття змінного вантажу маса системи становить G₂, що менше ніж G₁, тому проба м'якушки внаслідок пружних властивостей частково відновлює свою висоту, яка досягає значення ΔН₂. На цей момент система знову гальмується, і на шкалі приладу фіксується значення ΔН₂, воно менше за ΔН₁. Різницю між цими показниками позначають ΔН₃.

ΔН₁- це показник загальної деформації стиснення м'якушки, її позначають як ΔН_заг;

ΔН₂- характеризує залишкову деформацію м'якушки або її пластичність, що позначається як ΔН_пл;

ΔН₃- характеризує пружність м'якушки, що позначається як ΔН_пр.

ΔН_пр=ΔН_заг-ΔН_пл.

Для характеристики структурно-механічних властивостей м'якушки визначають також її відносну пластичність і пружність, у% за наступними формулами:

відносна пластичність=ΔН_пл·100/ΔН_заг;

відносна пружність=ΔН_пр·100/ΔН_заг.

Визначення показників глікемічності

Нами використана методикавизначення глікемічності харчових продуктів за показником глікемічності. В основу розрахунку покладено метод визначення пойменної кількості вуглеводів у 100г харчового продукту та їх глікемічного індексу (ГІ). Визначену кількість вуглеводів в 100г продукту, тобто х₁, х₂, х₃,... х_n множимо на відповідний йому ГІ, тобто С₁, С₂, С₃,...С_n. Показник глікемічності (ПГ) визначаємо за формулою (2.19).

ПГ= С₁х₁+С₂х₂+С₃х₃+С₄х₄+С_nх_n, (2.19)

Використовуючи рецептурний склад та таблиці хімічного складу, визначаємо вміст вуглеводів в 100г кожної сировини (). Після чого визначаємо вміст кожного вуглеводу в 100г готового продукту, тобто кожної сировини (b₁, b₂,…b_m). Потім сумуємо добутки кожного вуглеводу, тобто . Для зручності дані вносимо в таблицю (таблиця 2.1.) і визначаємо ПГ за формулою (2.20), відповідно до розробленої нами програми.

ПГ=С₁( _{+ +...+} )+С₂( _{+ +...+} )+С₃( _{+ +...+} )+

+С₄ ( _{+ +} )+С_n( _{+ +…+} ), (2.20)

Визначення показника глікемічності таким способом дозволяє оцінити вплив кожного сировинного інгредієнта, розрахувати оптимальний рецептурний склад з бажаним показником глікемічності. Важливою перевагою способу є визначення показника глікемічності досліджуваного продукту шляхом математичних розрахунків, що дає об’єктивну оцінку глікемічності продукту. Метод визначення ПГ захищено патентом України.

Таблиця 2.1

Дата добавления: 2017-02-01