Файл: Рогов И.А. Физические методы обработки пищевых продуктов.pdf

ВЫСОКИЕ ЧАСТОТЫ

Продукты, обладающие высокой добротностью (жиры, кость, мука, солод, отруби, крахмал и др.), по своим электрофизическим свойствам (при небольшой влажности) мож­ но отнести к диэлектрикам с невысокими значениями диэлектри­ ческой проницаемости. Такие продукты, как мясо, рыба и дру­ гие в замороженном состоянии также можно отнести к этому классу. В то же время мясо, рыба и другие продукты, содержащие в своем составе большое количество влаги, обладают низкой добротностью и соответственно большими значениями диэлектри­ ческих потерь [2].

Мышечной ткани мяса соответствуют высокие значения ди­ электрической проницаемости (рис. 121, а), причем измельчение ткани увеличивает проницаемость (рис. 121, б), что объясняется большим количеством токопроводящих «мостиков», возникаю­ щих при разрушении тканей [48].

Рис. 121. Частотная зависимость действительной составляющей комплекс­ ной диэлектрической проницаемости:

а — цельная говяжья мышечная ткань; 6 — измельченная говяжья мышечная ткань; / — парная; 2 — охлажденная.

Общий характер изменения свойств с увеличением частоты — сближение диэлектрической проницаемости парного и охлаж­ денного мяса при частотах более 20 МГц подтверждает теорию, развитую Я. И. Френкелем [132], применимую также и к не­ живым тканям. Особенно это заметно на графике комплексной диэлектрической проницаемости (рис. 122, а и б). Здесь же при­ водится зависимость tg 8 для этих тканей от частоты.

Характерно, что значения е " для парного мяса значительно больше, чем для охлажденного, что подчеркивает большую близость электрических свойств парного мяса к свойствам жи­ вой ткани.

318

Снижение диэлектрической проницаемости при высоких час­ тотах можно объяснить преобладанием дипольной ориентацион­

абсолютные величины диэлектриче- рической проницаемости и

При сравнении этих показателей с характеристиками мяса видно их различие. Так, диэлектрическая проницаемость жира в 10 раз больше, чем кости. Подобную же картину наблюдают при срав­ нении свойств кости и жира.

319

На рис. 125 показана частотная зависимость tg 3 для говяжь­ его охлажденного мяса различного срока хранения [11. Совер­ шенно очевидно, что для мяса 30-дневного хранения область аномального поглощения сдвинулась в сторону больших частот. Это свидетельствует о довольно серьезных изменениях, которые произошли с мясом при хранении. Особенно большие изменения аномального поглощения протекают в первоначальный период

модинамически неустойчивую кристаллизационную структуру, которая с увеличением температуры разрушается. При темпе­ ратуре 26—27° С свиной жир не обладает заметной текучестью, а структурная сетка пронизывает весь объем. Этой температуре соответствует первый максимум на кривой tg 8 = f(f).

После повышения температуры кристаллизационная структу­ ра все более разрушается и при температуре 32—37° С жидкие фракции образуют сплошную дисперсионную среду с осколками кристаллизационной структуры — дисперсную фазу. В этой об­ ласти значения tg 8 близки к минимуму. При температуре 62— 67° С осколки кристаллизационной структуры практически пол­ ностью пропадают и именно на эту область приходится второй максимум функции tg 8 (t). Реологические исследования под­ тверждают связь электрофизических и реологических свойств.

Диэлектрическая проницаемость нежирного творога с содер­ жанием влаги 75—85% исследована в диапазоне частот 0,5— 50 МГц с помощью измерителя полных проводимостей Е10-7

11—381 321

[95]. Приращение диэлектрической проницаемости определено

из выражения

з

с 1- с , - д в / 2

(III—78).

dC/ds'

где Ci— емкость ячейки с продуктом;

Сг— емкость ячейки с раствором хлористого ка­ лия, имеющим такую же про­ водимость;

dC/d&'— рабочая ем­ кость ячейки, определяемая с помощью эта­ лонных раство­ ров диоксан — вода;

Д В — коэффициент, определяе м ы й графически и характеризую­ щий угол нак­ лона зависимо­

сти Ci— Сч~

_ _3_

322

увеличивающим диэлектрическую проницаемость растворителя. Частотная зависимость коэффициента потерь для нежирного творога при различной влажности (рис. 127, б) указывает на значительное влияние иснной проводимости, что подтверждается возрастанием удельной электропроводности с частотой (рис. 127, в).

Измерения диэлектрических свойств хурмы, проведенные ка­ лориметрическим методом, показали, что изменения содержания

юго 30 tfO 50 60 70 80

Рис. 128. Зависимость в" хурмы:

а — от влажности: l —t= 30° С; 2—<=60° С:

б — от температуры: 1-W=-60%; 2—№=30%; 3—№=21%; 4—W=*

= 16,5%; 5-117=12%.

влаги до 20% мало влияют на ее свойства. Дальнейшее увели­ чение влажности достаточно резко сказывается на диэлектриче­ ской проницаемости, которая меняется от 54 при влажности

80% до 6 при 25% (рис. 128).

Электрофизические свойства продуктов с высокой доброт­ ностью в диапазоне частот 10—20 МГц изменяются незначитель­ но. На рис. 129 приведены графики зависимостей s ' и tg 8 от частоты и температуры для пшеничных отрубей, используемых в качестве питательных сред для продуцентов ферментных пре­ паратов [18]. При влажности 12% в рыхлой массе отрубей воз­ душные включения составляют 75% всего объема. Частотная зависимость s' и tg о подтверждает основные положения о поля­ ризационных процессах в гетерогенных средах. С повышением температуры уменьшается содержание свободной влаги, что при­ водит к уменьшению структурной поляризации, одновременно значительнее сказывается отрицательное влияние теплового хао­

11* 323

тического движения частиц на направленную ориентацию диполей.

Повышение влажности для продуктов такого рода заметно изменяет абсолютную величину свойств [116]. На рис. 130 при­ ведена частотная зависимость е' для солода. На участке влаж­ ности от 30 до 15% величина е' изменяется медленно, а выше 30% — очень резко, что объясняется изменением форм связи влаги с материалом, которые оказывают решающее влияние на диэлектрические потери. Такого рода явление вообще характер-

Рис. 129. Электрофизические свойства пшеничных отрубей: a-e'(f, 0: 6-tg6(f, 0.

Рис. 130. Зависимость е' солода от час­ тоты при разной влажности (/=18° С):

324