Ход работы. Исследования пищевых продуктов методами реологии и психологии потребителя относятся к метареологии или психореологии и дают ценную информацию для управления

Исследования пищевых продуктов методами реологии и психологии потребителя относятся к метареологии или психореологии и дают ценную информацию для управления биотехнологическими процессами.

В нашей работе по психореологическим свойствам профилактического витаминизированного хлеба «ВИТАМЕТ» было показано, что тактильная оценка свежести хлеба потребителем моделируется математически дифференциальным уравнением вязкоупругой среды Кельвина-Фойгта с добавлением упругого элемента Гука. Символьная реологическая формула хлеба «ВИТАМЕТ» тогда имеет вид:

Н─Н│N,(1)

где Н – символ упругого тела Гука;

N – символ вязкой среды Ньютона;

Н│N -символ среды Кельвина-Фойгта.

Механической поведение этой модели хлеба описывается дифференциальным уравнением вида:

, (2)

где - напряжение сжатия;

- деформация сжатия;

- модули упругости первого рода;

- аналог коэффициента динамической вязкости при сжатии.

Тактильную пробу свежести хлеба потребителем можно представить себе, как последовательность следующих деформации:

1.Мгновенная упругая деформация с модулем упругости , при котором в модели игнорируются инерционные составляющие, поскольку скорости тактильных деформации малы;

2. Деформация ползучести при постоянном напряжении сжатия, при котором количественно процесс определяется сочетанием величин модуля упругости и коэффициента вязкости .

Психологически при ручной пробе свежий хлеб не должен деформироваться только упруго, как резиновый мячику (первый вид деформации), но должен также проявить свойства вязкоупругой ползучести (второй вид деформации).

Схема установки для экспериментального исследования мгновенных деформаций и ползучести хлеба «ВИТАМЕТ» имеет вид:

Рис.1. Схема установки. 1- образец хлеба «ВИТАМЕТ», 2 –мерная линейка, 3 – видеокамера, 4 - вектор вертикальной нагрузки.

Опыты проводить по изложенной в нашей работе (Колодязная В.С. дтн., Байченко Л.А., [email protected] Исследование реологических свойств в процессе черствения хлебобулочных изделий с добавлением микронутриентов,ЭНЖ ПАПП,№2, сентябрь, 2011) методике. Были получены конкретные величины реологических констант свежего хлеба «ВИТАМЕТ».

С помощью программы Mathcad 14 построить экспериментальную кривую ползучести (Рис.2) свежего хлеба «ВИТАМЕТ», где g1- первый модуль упругости первого рода, кГ/мм ²; g2 - второй модуль упругости первого рода, кГ/мм ²; v – коэффициент динамической вязкости, кГ *c / мм ²; t0 – постоянное напряжение сжатия, кГ/мм ²

Рис. 2.. Экспериментальная кривая ползучести хлеба «ВИТАМЕТ»

Полученная модель дает количественное основание для регулирования технологией и рецептурой (в основном – водой) свойств хлеба, наиболее полно удовлетворяющих требования потребителей и отслеживания процесса старения хлеба при хранении в части реологических свойств.

В хлебе «ВИТАМЕТ» в управлении реологическими свойствами необходимо было уменьшать или полностью исключить влияние вязкой составляющей в компоненте Максвелла, поскольку именно она ответственна за остаточную пластическую компоненту деформации, величину которой сенсорно оценивает потребитель. Математически описание идеальных структурно-механических свойств хлеба «ВИТАМЕТ» выглядит следующим образом:

Рис.1. Механическая модель хлеба «ВИТАМЕТ»

Дифференциальное реологическое уравнение хлеба «ВИТАМЕТ» по механической модели, приведенной на рис. 1, будет иметь вид:

, (1)

где - напряжение сдвига;

- деформация сдвига;

- модули упругости сдвига;

- коэффициент динамической вязкости.

Рассмотрим методику проведения реометрических опытов для определения реологических констант вязкоупругой модели. Покажем, что эти константы можно определить на основе опытов на ползучесть. Ползучесть происходит при . Тогда и решение находится простым разделением переменных в дифференциальном уравнении (1) и интегрированием:

(2)

и

(3)

Графически кривая ползучести выглядит следующим образом (рис. 2)

Рис.2. Кривая ползучести хлеба «ВИТАМЕТ»

Очевиден предел

при . (4)

А при (5)

Измерив деформации в начальный и в конечный момент времени при известном начальном напряжении , находим модули упругости и .

Производная по времени кривой ползучести геометрически представляет собой тангенс угла касательной к кривой:

(6)

(7)

Откуда находим коэффициент динамической вязкости элемента в модели Кельвина-Фойгта для хлеба «ВИТАМЕТ». Рецептура и технология этого хлеба была построена в направлении достижения требований психореологии и биотехнологии.

Выводы:

1. При всей важности учета реологических свойств теста в процессе производства хлеба, эти показатели особенно не интересуют потребителей, которые в быту обычно оценивают свежесть хлеба по его вязкоупругим свойствам, деформируя хлеб и зрительно отслеживая процесс восстановления следа деформации.

2. Поскольку в этом органолептическом (сенсорном) процессе проявляются кроме вязкоупругих структурно-механических свойств хлеба также элементы психологии потребителей, то исследования в данном направлении относят к психореологии или по классификации М. Рейнера, к метареологии

3. Основы психореологии были созданы работами Скотт- Блэра, Московица, Боурна и многими другими реологами. Психореологические исследования приобретают широкую географию –это США, Германия, Япония, Чехия и многие другие страны. Психореологические исследования актуальны – в конце 2010 года в университете Нюрнберга была защищена диссертация на психореологическую тему, психореологические темы начинают включать в современные учебные программы.