Использование пакета прикладных программ STATISTICA 6.0 для исследования влияния вносимых добавок на структурно-механические свойства композиций творожных паст

Размещено на http://www.allbest.ru/

Использование пакета прикладных программ STATISTICA 6.0 для исследования влияния вносимых добавок на структурно-механические свойства композиций творожных паст

ЛУНЁВА О.Н.

ЛУНЁВ Р.А.

Use of a package of applied programs Statistica 6.0 allows to model compoundings of dairy products with the set structurally-mechanical characteristics.

На органолептические показатели качества творожных паст существенное влияние оказывают реологические свойства, которые зависят от химического состава исходных компонентов и технологических операций (гомогенизация, термическое воздействие).

Наиболее эффективной оценкой потребительских свойств разрабатываемых паст является сравнительная характеристика реологических показателей вариантов творожных масс с внесением исследуемых добавок и творожной пасты без добавок. Это позволит выявить влияние отдельных ингредиентов и их композиций на эффективную вязкость, предельное напряжение сдвига, адгезию.

Для определения реологических свойств разрабатываемых творожных паст были составлены 6 вариантов композиций с включением различных компонентов: прикладной программа моделирование

1. Творожная паста без включения растительных компонентов (контроль).

2. Творожная паста с включением пшенной крупы, подвергнутой тепловой обработке.

3. Творожная паста с использованием морковно-цитрусовых припасов.

4. Творожная паста с использованием сиропа «Рубин».

5. Творожная паста «Солнышко».

6. Творожная паста «Нежность».

Основными реологическими (структурно - механическими) характеристиками прочности тиксотропных структур являются: вязкость, предельное напряжение сдвига (ПНС) или предел сдвиговой прочности.

При исследовании реологических свойств дисперсных систем широкое применение находит метод пенетрации, основанный на установлении структурно-механических свойств продуктов путем определения их сопротивления под воздействием иденторов разных форм и размеров. Предельное напряжение сдвига (ПНС) творожных масс, как один из параметров оценки прочности структуры, определяли на автоматическом пенетрометре АР-4/2 с идентором в виде конуса массой 0,026 кг с углом 30 ^о с интервалом в 5 секунд.

Основной величиной, получаемой при пенетрационных испытаниях, является предельное напряжение сдвига, величина которого определяется по формуле П.А. Ребиндера:

,

где - предельное напряжение сдвига (ПНС) не разрушенной структуры, Па;

- константа конуса, зависящая от угла а при вершине;

- усилие пенетрации;

- глубина погружения конуса, м;

где - угол при вершине конуса.

Полученные значения эффективной вязкости и предельного напряжения сдвига при единичном градиенте скорости сдвига приведены в таблице 1.

Таблица 1 - Значения эффективной вязкости и предельного напряжения сдвига при единичном градиенте скорости сдвига

По данным, приведенным в таблице 1, можно сделать вывод: наиболее плотную консистенцию имеет исследуемый образец № 2, следует отметить, что в рецептуре данного образца отсутствуют плодоовощные добавки, а клетчатка, содержащаяся в пшенной крупе, подвергнутой тепловой обработке, образует прочные связи с конгломератами жира творога. Образец № 2 образует достаточно стабильную и устойчивую систему, вследствие чего получены достаточно высокие результаты эффективной вязкости. Исследуемые образцы № 3 и № 4 обладали наименьшей вязкостью по сравнению с другими образцами; возможно предположить, что в данном случае проявляется способность к гелеобразованию, при этом образуется коллоидная система, обладающая эластичностью, способностью сворачиваться, оказывая меньшее сопротивление внешнему воздействию идентора.

Среднее значение предельного напряжения сдвига и эффективной вязкости имеют исследуемые образцы № 5 и № 6.

Одна из важнейших реологических характеристик пищевых материалов - адгезия (липкость) - это молекулярная связь между поверхностями разнородных тел. Она обуславливается в большей степени однородностью и механической прочностью структуры и консистенции творожной массы, чем ее химическим составом.

Адгезия является результатом межмолекулярного взаимодействия контактирующих тел с образованием между молекулами различных связей.

Специфичность адгезионного процесса для высокомолекулярных веществ заключается в их способности образовывать большое количество слабых межмолекулярных связей на одну молекулу или звено. В результате сумма слабых связей на определенном звене макромолекулы может превысить энергию первичных химических связей и при напряжениях, разрушающих структуру вещества, последние будут разрываться.

Адгезионные свойства творожных паст с различными добавками определяли на приборе структурометр при одинаковых заданных начальных (F_o = 0,5 Н) и конечных (F_к = 7 H) усилиях с временным интервалом (t = 80 с) и площадью контакта продукта и пластины прибора (S = 0,0009 м²). Адгезионную способность творожных паст определяли как силу отрыва, отнесенную к площади контакта.

Полученные результаты адгезионной способности исследуемых образцов творожных паст представлены на рисунке 1.

Рисунок 1 - Величина адгезии в исследуемых композициях творожных паст

Как показали результаты исследований, наименьшую адгезионную способность имела творожная паста с использованием сиропа «Рубин» (образец № 4). Достаточно низкие показатели силы адгезии у творожной пасты с использованием морковно-цитрусовых припасов и творожной пасты без включения растительных компонентов (образцы № 1, № 3).Следует отметить, что сила адгезии значительно увеличивается у образцов творожной пасты - № 5, № 6, упрочнение структуры системы за счет взаимодействия составных компонентов добавок (здесь отмечается оптимальное соотношение сироп - крупа, подвергнутая гидротермической обработке, припасы - крупа, подвергнутая гидротермической обработке). Наивысшее значение адгезии имеет творожная паста № 2 с включением пшенной крупы, подвергнутой тепловой обработке, что связано, скорее всего, с образованием прочных связей и полным заполнением микропустот творога.

На основе полученных экспериментальных данных нами первоначально были определены варианты состава творожных паст с различной комбинацией вносимых добавок. Заданы пределы показателей желаемой консистенции продукта (величина адгезии: 8000 - 8400 Па).

Рисунок 2 - Поверхность отклика вязкости для различных комбинаций творожных паст

В результате обработки данных многофакторного эксперимента с использованием пакета прикладных программ Statistica 6.0 были получены уравнения регрессии, адекватно описывающие изменения консистенции творожных паст в зависимости от комплекса вносимых добавок (рисунок 2, 3).

Z = - 35636,10 + 1171,62·x - 1507,46·y - 4,59·x² + 18,38·y² + 0,10·x·y,

где X - предельное напряжение сдвига, Па; Y - эффективная вязкость, Па·с; Z - величина адгезии, Па.

Рисунок 3 - Изолинии сечений вязкости для различных комбинаций творожных паст

Полученные математические модели показывают, что для всех комбинаций вносимых добавок определяющим фактором, влияющим на выходные данные, является их комплекс. Изолинии сечений поверхностей отклика позволили определить при наличии граничных условий, которыми являются желаемая консистенция (заданные структурно-механические характеристики), необходимый комплекс (сочетание) вносимых добавок.

Установлено, что для достижения заданной величины адгезии творожных паст: 8000 - 8400 Па, эффективная вязкость лежит в следующем интервале: (40 - 42)±0,5 Па·с, предельное напряжение сдвига: (128 - 131)±0,5 Па. Таким образом, использование пакета прикладных программ Statistica 6.0 позволяет моделировать рецептуры молочных продуктов с заданными структурно-механическими характеристиками.

ЛИТЕРАТУРА

1. Замков, О.О. Математические методы в экономике [Текст]: учебник / О.О. Замков, А.В. Толстопятенко, Ю.Н. Черемных. - М.: ДИС, 1998. - 368 с.

2. Полянский, К.К. Реологические свойства композиционной основы для структурированных молочных продуктов [Текст] / К.К. Полянский, Н.С. Родионова, Л.Э. Глаголева // Молочная промышленность. - 1997. - №3. - С.33-39.

3. Просеков, А.Ю. Принципы проектирования пенообразных масс с заданным составом и свойствами [Текст] / А.Ю. Просеков // Молочная промышленность. - 2001. - № 11. - С.41.

Размещено на Allbest.ru