27 / 48
КОНДИТЕРСКОЕ ПРОИЗВОДСТВО
•
5/2010
26
СЫРЬЕ и ДОБАВКИ
бика и производства жевательной кара
мели в целом не могут успешно решаться
без знаний реологических свойств водных
растворов гуммиарабика и закономерно
стей их реологического поведения.
Для набухания и полного растворения
пищевых волокон гуммиарабик замачива
ли в воде в течение 2 ч, после чего опреде
ляли вязкостные свойства водных раство
ров гуммиарабика на ротационном виско
зиметре РВ 8м в режиме CS реометрии [2].
Температура водных растворов в ходе эк
сперимента поддерживалась постоянной
(24 °С).
Результаты ротационной вискозиметрии
водных растворов гуммиарабика показа
ли, что кривые течения изученных образцов
имеют одинаковый нелинейный характер
(рис. 1). С увеличением напряжения сдвига
τ
скорость сдвига вначале возрастает
сравнительно медленно, а затем темп из
менения скорости сдвига существенно
увеличивается. При достижении опреде
ленных значений напряжений сдвига на
кривых течения
обнаруживаются
линейные участки, свидетельствующие о
переходе в область предельного разруше
ния структуры водных растворов.
Нелинейный вид кривых течения позво
ляет отнести исследуемые образцы вод
сдвига асимметричные молекулы раство
ров занимают упорядоченное положение,
располагаясь по более длинной оси. При
этом само направление длинной оси со
впадает с направлением потока жидко
сти, тем самым уменьшается напряжение
сдвига, а следовательно, уменьшается
эффективная вязкость водных растворов.
Прежде всего обращает на себя вни
мание падение эффективной вязкости с
возрастанием скорости сдвига, причем
наибольшее снижение вязкости имеет ме
сто при малых значениях скорости сдви
га – 10 – 15 с
1
. При дальнейшем увеличе
нии скорости сдвига темп уменьшения эф
фективной вязкости снижается и отмечает
ся плавный переход в область разрушен
ной структуры (скорость сдвига 20 с
1
и бо
лее), где эффективная вязкость остается
практически неизменной.
С уменьшением массовой доли гумми
арабика прямолинейный участок зависи
мости
сдвигается в сторону
меньших значений скорости сдвига ,
т.е. лавинообразное разрушение струк
туры водных растворов гуммиарабика
проявляется тем раньше, чем меньше
массовая доля гуммиарабика в водном
растворе.
Влияние скорости сдвига на эффектив
ную вязкость водных растворов (при по
стоянной массовой доле гуммиарабика)
оценивали по относительному показате
лю
(%), который определяли по фор
муле:
, (3)
0,0 5,0 10,0 15,0 20,0 25,0
20,0
15,0
10,0
5,0
0
, с
–1
Рис. 2. Кривые зависимости
эффективной вязкости от скорости
сдвига водных растворов с различной
массовой долей гуммиарабика, %
, Па
•
с
ных растворов гуммиарабика к псевдо
пластичным средам, реологическое пове
дение которых может быть описано извес
тным степенным уравнением Оствальда
де Виля [3, 4]:
, (1)
где
τ
– напряжение сдвига, Па;
K
– кон
систентная переменная, значение кото
рой пропорционально эффективной вязко
сти при единичной скорости сдвига; –
скорость сдвига, с
1
;
n
– индекс течения.
После логарифмирования левой и пра
вой частей уравнения (1) получили
. (2)
В двойных логарифмических координа
тах
эта зависимость представля
ет собой прямую линию, не выходящую из
начала координат. Коэффициент ln
K
чис
ленно равен величине отрезка, который
отсекает прямая на оси ln
τ
при значении
, т. е. при скорости сдвига, равной
единице. Коэффициент
n
определяется
как тангенс угла наклона прямой линии к
оси ln .
С помощью метода наименьших квад
ратов получены значения коэффициентов,
входящих в уравнения (1) и (2) при различ
ных значениях массовой доли
C
гуммиа
рабика в водных растворах (табл. 1).
Как видно из рис. 1 и табл. 1, угол накло
на кривых течения к оси абсцисс, т. е. зна
чение индекса течения
n
, характеризую
щего показатель неньютоновского пове
дения водного раствора, увеличивается с
возрастанием массовой доли гуммиара
бика; при массовой доле гуммиарабика
C
= 25 % индекс течения приближается к
единице
(n
= 0,83), а кривая течения при
ближается к линейной зависимости, т.е.
при данной массовой доле гуммиараби
ка свойства водных растворов прибли
жаются к свойствам ньютоновской жид
кости.
Полученные зависимости эффективной
вязкости
водных растворов гуммиара
бика от скорости сдвига при постоянной
массовой доле гуммиарабика
C
имеют
нелинейный вид, характерный для сред,
проявляющих аномалию вязкости (рис. 2).
Неньютоновский характер течения вод
ных растворов гуммиарабика объясняет
ся тем, что при возрастании скорости
Рис. 1. Кривые течения водных
растворов с различной массовой долей
гуммиарабика, %
0 50 100 150 200 250 300
τ
,Па
25
20
15
10
5
0
, с
–1
Таблица 1
ялодяавоссаМ
%,Cакибараиммуг
яантнетсисноK
Kяаннемереп
скеднИ
nяинечет
52
08,4
38,0
53
21,11
87,0
54
13,61
47,0
55
39,12
37,0
56
88,92
07,0
Электр нная Научная СельскоХозяйственная Библиотека