ную массу, содержащую большое количество мелких воздушных пузырьков.
Аналогичная картина наблюдается при исследовании изме
нения |
комплекса физических свойств |
фарша |
русских |
сосисок |
в зависимости от времени его куттерования (рис. |
112) |
[37]. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
При сопоставлении |
результатов |
|
|
|
|
|
|
|
|
исследований температурных изме |
|
|
|
|
|
|
|
|
нений электропроводности и тер |
|
|
|
|
|
|
|
|
мообработки фарша в |
форме обна |
|
|
|
|
|
|
|
|
ружено, что температура в области |
|
|
|
|
|
|
|
|
50° С является критической, |
|
т. |
е. |
|
|
|
|
|
|
|
|
при |
ней |
изменяются |
тепловые |
и |
|
|
|
|
|
|
|
|
электрофизические |
свойства |
|
фар |
|
|
|
|
|
|
|
|
ша. |
|
|
|
|
изменения |
эк |
|
|
|
|
|
|
|
|
Температурные |
|
|
|
|
|
|
|
|
стремальной |
электропроводности |
|
|
|
|
|
|
|
|
при |
различном |
влагосодержании |
|
|
|
|
|
|
|
|
(кривые 3 и 4) в области темпера |
|
|
|
|
|
|
|
|
тур 18—50° С описываются урав |
|
|
|
|
|
|
|
|
нением |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
■к • 102=0,617— 9 + 0,035/[г— \и — |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
-2.451 ], |
|
|
(III—65) |
Рис. 112. Зависимости электро |
где |
t — температура фарша, |
°С; |
|
|
проводности |
фарша и времени |
q, |
г — эмпирические |
коэффициенты: |
куттерования от влажности: |
|
|
для |
куттера |
большой |
модели |
1 и 2 — кривые |
зависимости |
элект |
|
q = |
0,84, |
r = |
1; для |
куттера |
ропроводности и времени куттеро- |
|
малой модели |
q — 0,94, г — |
вання, при котором электропровод |
|
= 1,29. |
|
|
по |
абсолют |
ность |
достигает |
экстремума, |
от |
U — 2,45 — берется |
вл агосодержа иия |
соо гзетственко |
|
ной |
величине. |
|
|
|
|
|
для куттера большой и малой мо- |
|
|
|
|
|
|
дели; |
3 и |
4 —кривые |
изменения |
Полученная |
зависимость |
при |
экстремальных |
значений |
электро |
проводности |
соответственно |
|
для |
менима |
при |
2,15 |
U |
|
2,8. |
куттера большой |
и малой |
модели; |
|
5 и |
6 — кривые |
изменения |
элект |
Аппроксимация |
кривых |
прямыми |
ропроводности |
в |
зависимости |
от |
приведена с ошибкой, |
не превыша |
влагосодержання фарша, найден |
ной при оптимальном времени кут |
ющей ± 4 % . |
Отклонение экспери |
терования, соответственно по лип |
кости |
и пределному напряжению |
ментальных |
данных |
от вычислен |
сдвига. |
|
|
|
|
|
|
ных, |
т. е. |
общая ошибка измерений |
|
|
|
|
|
|
|
|
иматематической обработки, лежит
впределах ±10% . Характерным для всех экспериментов явля ются более высокие численные значения физических свойств при
обработке фарша на куттере малой модели.
Таким образом, очевидно, что удельная электропроводность является чувствительной характеристикой фарша. Зависимость ее от длительности куттерования имеет несколько экстремальных значений. При температуре начала интенсивной денатура ции белков (около 50° С) наблюдается излом кривой зависимости
электропроводности от температуры. В качестве объективной характеристики процесса куттерования наряду с другими свой ствами целесообразно использовать метод непрерывного измере ния электропроводности фарша.
Электрофизические свойства мясных и рыбных продуктов, отличаю щихся высокой активной проводимостью, удобно характеризовать с по
мощью удельной комплексной проводимости а и ее составляющих
|
|
|
|
а = а а + /Ор, |
|
(III—66) |
■где 0а, (Тр — активная |
и реактивная |
удельные |
проводимости. |
активной |
Значение |
па |
можно определить |
из |
выражения удельной |
мощности Рв, |
выделяющейся в единице объема нагреваемого материала: |
|
|
|
. -Р0 = / а £ = ш в 0 Е"£2= с а£ 2, |
(III—67) |
где / а— плотность |
активного тока, |
А/см2; |
|
|
Е — напряженность электрического поля (в общем случае величина |
векторная), В/см; |
|
|
|
|
со — угловая |
частота, 1/с; |
|
|
8,86-10 Ф/см; |
|
ев— диэлектрическая постоянная, равная |
|
е"— фактор |
потерь, т. е. действительная |
часть эквивалентной диэ |
лектрической |
проницаемости |
е; |
Ом-1-см-1. |
|
аа— активная |
проводимость, о0= |
юеое", |
материала |
Если при |
рассмотрении единичного кубика исследуемого |
направление поля принять параллельным одной из граней и нормаль ным к двум остальным, то это будет также относиться и к вектору, / а
которого совпадает по фазе с напряженностью. |
Поэтому оа можно опреде |
лить как частное от деления скалярных величин / а и Е [79, |
80]. |
С другой стороны, |
|
|
°а — °скв “f" °*1рел ’ |
|
(Ш —68) |
.где сгскв— сквозная удельная проводимость, |
выражающая |
ту часть, |
которая не зависит от частоты и которую часто называют удель ной электропроводностью материала;
<СГарел — удельная активная проводимость, обусловленная релаксацион ными процессами поляризации и зависящая от частоты;
|
“рел |
£Со,-ю20; . |
(II1-69) |
|
1+ М ;)2 |
’ |
|
С0(— емкости схемы замещения единичного |
кубика полупроводнико |
вого материала, |
различные для разных видов |
поляризации; |
0/ — постоянные времени для |
каждого из возможных видов поляри |
зации. |
|
|
|
причем неодина- |
В диапазоне радиочастот наблюдается дисперсия са, |
■ковая для разного вида животной ткани. |
|
|
Резкое увеличение оа |
в диапазоне радиочастот по сравнению со зву- |
:Ковым можно истолковать с помощью мембранной теории или из наличия троцессов поляризации, связанной с тепловым движением частиц. В по-
следнем случае приближенной моделью клетки могла бы служить одно родная сфера или эллипсоид, содержащие относительно малоподвижные ионы или полярные молекулы и имеющие в качестве оболочки не струк турированный поверхностный слой, обладающий изолирующими свой
|
|
|
|
|
|
|
ствами (мембрану), а толь |
|
|
|
|
|
|
|
ко утолщение слоя. Вопрос |
|
|
|
|
|
|
|
о том, какой теории |
отдать |
|
|
|
|
|
|
|
предпочтение, по-видимому, |
|
|
|
|
|
|
|
можно |
решить |
на |
основе |
|
|
|
|
|
|
|
температурных |
характер!!- |
|
|
|
|
|
|
|
стик, которые представле- |
|
|
|
|
|
|
|
ны на рис. 113, |
а для дпа- |
|
|
|
|
|
|
|
пазона 20—75° С |
при зву- |
|
|
|
|
|
|
|
ковой |
частоте |
(20 |
кГц) |
|
|
|
|
|
|
|
°ia(0 |
н при частоте радио- |
|
|
|
|
|
|
|
диапазона (5 МГц) о2а (1). |
|
|
|
|
|
|
|
|
Температурные зависи |
|
|
|
|
|
|
|
мости |
при / = |
20 кГц пока |
|
|
|
|
|
|
|
заны на рис.ИЗ, |
б (сплош |
|
|
|
|
|
|
|
ные линии). |
До |
45—50° С |
|
|
|
|
|
|
|
зависимость |
имеет практи |
|
|
|
|
|
|
|
чески линейный |
характер, |
|
|
|
|
|
|
|
причем |
температурный |
|
|
|
|
|
|
|
коэффициент |
проводимости |
|
|
|
|
|
|
|
положителен, |
что |
типично |
|
|
|
|
|
|
|
для большинства |
полупро |
|
|
|
|
|
|
|
водников. |
При дальнейшем |
|
|
|
|
|
|
|
повышении |
температуры |
|
|
|
|
|
|
|
происходят |
необратимые |
|
|
|
|
|
|
|
изменения денатурационно- |
|
|
|
|
|
|
|
го характера, |
что приводит |
|
|
|
|
|
|
|
к выделению |
жидкой фазы |
|
|
|
|
|
|
|
и образованию стабильных |
|
|
|
|
|
|
|
токопроводящих |
мостиков. |
|
|
|
|
|
|
|
Эти |
мостики |
неодинаковы |
|
|
|
|
|
|
|
по структуре |
и |
зависят от |
|
|
|
|
|
|
|
вида |
и степени технологи |
|
|
|
|
|
|
|
ческой обработки. По-види |
|
|
|
|
|
|
|
мому, |
с увеличением общей |
|
|
|
|
|
|
|
поверхности |
частиц |
нара |
Рис. 113. График зависимости проводимости |
стает |
количество связанной |
влаги, |
что |
сказывается на |
мышечной |
ткани: |
|
|
|
|
уровне проводимости. |
а — от частоты (1=20° С); |
|
|
|
|
|
Зависимость |
от |
темпе |
б — от температуры — штриховые линии 1=5 МГц; |
ратуры о2а |
при |
/ = |
5 МГц |
сплошные f=20 МГц. |
|
|
|
|
представлена также на рис. |
1 — целая; |
2 — однократно измельченная; 3 — из |
мельченная |
в ступке; 4 — мясной сок. |
|
|
113, |
б |
(штриховые |
линии). |
|
|
|
|
|
|
|
Значения о2а всех рассмо |
|
|
|
|
|
|
|
тренных продуктов больше, |
чем с1а, в среднем в 2—3 раза. Причем очевидна следующая |
закономер |
ность: |
чем |
больше степень |
измельчения |
ткани, |
тем |
а2а : а1а меньше. |
Для |
мышц это отношение |
равно |
3,4 при |
40° С, |
для мясного сока оно |
снижается до 2,8. Температурный |
коэффициент активной |
проводимости |
при высокой частоте о2а меньше, |
чем для а1а при |
низкой частоте у всех |
видов ткани. При температурах |
выше 60° |
С |
а2а : а1а резко уменьшается |
(<72а -*■а1а) |
и при 70° С становится равным |
единице. |
|
|
|
|
|
Анализ показал, что при звуковых частотах а1а |
определяется в ос |
новном значением сскв |
межклеточной жидкости, носящей ионный харак |
тер. Зависимость ее от температуры |
[114] |
выражается в следующем виде: |
|
|
|
|
__В |
|
|
|
|
|
|
|
|
Л |
Т |
; |
|
|
|
|
|
°скв — Ае |
|
|
|
|
|
|
|
п0 д2527 |
|
_ |
|
|
|
|
|
А |
6КТ |
|
|
’ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
В = |
£о_ |
’ |
|
|
|
|
|
|
|
|
К |
|
|
|
|
где Пд — число |
ионов; |
|
|
|
|
|
|
|
q |
— заряд |
иона; |
|
|
|
|
|
|
|
б |
— длина |
свободного пробега; |
|
|
|
|
|
Т — температура; |
Больцмана. |
|
|
|
|
|
|
К — постоянная |
|
|
|
возрастает с увеличением тем- |
Из этого выражения видно, что аскв |
|
|
|
|
|
|
|
_в |
|
|
пературы, величина А по сравнению с е |
|
т изменяется |
незначительно. |
Поскольку оскв |
определяется в основном |
|
проводимостью |
межклеточной |
жидкости, она не зависит от структуры клетки. |
предположить на |
Как объяснить температурную зависимость, если |
личие обособленной оболочки, изолирующие свойства которой наруша
|
|
|
|
ются при увеличении |
t до 40° С? |
Проводимость ограниченной ткани в |
этом случае станет равной сскв, т. |
е. проводимости, измеренные при вы |
соких и низких частотах, |
должны сравняться. При 40° С должно соблю |
даться равенство °ia = °га- |
Однако из зависимости рис. 113 видно, что |
<j2a уменьшается до |
с1а только при t, близких к 70° С и выше. Это сви |
детельствует о наличии релаксационных процессов и, следовательно, о сохранении некоторых диэлектрических свойств и при 40° С. В силу того, что изолирующие свойства мембраны уже не принимаются в рас чет, дисперсию активной проводимости следует объяснить тепловой ион ной или ориентационной поляризацией, связанной с наличием молеку лярных диполей в однородной с точки зрения отношения электрических свойств среде. Поле высокой частоты создает упорядочивающее действие в хаотическом тепловом движении ионов или молекул, усиливающемся
•с ростом температуры. При ионной поляризации поле создает избыточ ный, направленный переброс ионов, а при ориентационной вносит асим метрию в хаотическое распределение полярных молекул по осям; в по следнем случае при отсутствии поля повороты молекул, имеющих взаимно противоположное направление, равновероятны.
Если учесть, что электрический момент единицы объема материала
|
1114] |
|
|
|
|
I |
по Я |
Е |
(II1-70) |
|
|
12КТ |
|
|
|
и его поляризуемость |
|
|
|
|
|
I |
|
(III—71) |
|
dm ~ |
Пд Е ~ |
ш т |
|
|
уменьшается с ростом температуры, то можно объяснить, что характер зависимости определяется суммарным температурным эффектом, обуслов
