7. Фізичні властивості м’яса

Переглянути презентацію “Фізико-хімічні основи виробництва м’ясних продуктів

У ході технологічних процесів отримання і переробки м’яса використовують різні зовнішні дії: термічну обробку, ультразвук, інфрачервоний і високочастотний нагріви, обробку тиском. Ефективність цих процесів залежить від фізичних характеристик сировини.

Більшість приладів контролю м’яса і м’ясних продуктів заснована на вимірюванні їх фізичних показників.

Густина м’яса залежить від вмісту в його складі жирової тканини і кістки. Середня густина знежиреного м’яса близько 1070, жирової тканини 950-970, кістки 1130-1300 кг/м³ залежно від вмісту в ній щільної речовини.

Міцнісні властивості залежать від вигляду, вгодованості, сорту м’яса і змінюються в процесі технологічної обробки. Межа міцності при розтягуванні м’язової тканини складає (10-20)•105 Па, колагенових волокон (2000-6500))•105 Па, еластинових волокон (1000-2000)•105 Па. Напруга зрізу сирої свинини лежить у межах (1,3-1,9)•105 Па, після варіння зростає до (2,7-4,7)•105 Па.

Теплофізичні властивості. Найважливішими теплофізичними властивостями м’яса є теплоємність, коефіцієнт теплопровідності, температуропровідність і ентальпія (теплоутримання).

Термофізичні показники м’яса залежать від вмісту вологи і жиру.

Питома теплоємність м’яса також залежить від його складу, зокрема від вмісту води. Величини питомої теплоємності [Дж/(кг-К)] деяких м’ясопродуктів при температурі вище кріоскопічної точки складають: яловичина (при вогкості 75 %) – 3,8•10³, свинина (при вогкості 40 %) – 2,0•103, м’ясо птаха (при вогкості 74 %) – 3,3•10³, жир яловичий зовнішній (при вогкості 7 %) – 3,4•10³, шпик свинячий (при вогкості 3 %) – 4,3•10³.

Коефіцієнт теплопровідності [Вт/(м·К)] при температурі вище за кріоскопічну точку рівний для яловичини (вогкість 75 %) – 0,488, для свинини (вогкість 40 %) – 0,330, для жиру яловичого зовнішнього (вогкість 7 %) – 0,203 – 0,237, для свинячого шпика (вогкість 3 %) – 0,186.

Температуропровідність м’яса (швидкість зміни температури в м’ясі при нагріванні або охолоджуванні складає (0,1100–0,1250) • 10-6 м²/с. Вона, як і коефіцієнт теплопровідності, залежить від хімічного складу м’яса. Температуропровідність значно зростає після розморожування м’яса.

Ентальпія (теплоутримання) м’яса, як і інших харчових продуктів, при будь-яких температурах залежить від вологоутримання W. Ентальпія м’яса (кДж/кг) при температурі tM (°C) від 0 до 30 °С може бути розрахована за формулою:

     i = [(0,75 W + 0,2 tM + 114W– 12,2] • 4,187

Електрофізичні властивості характеризуються комплексною діелектричною проникністю
ε = ε’ – jε”,

де ε’– дійсна частина, звана діелектричною проникністю, яка прямо впливає на кількість енергії, яка може бути запасена у матеріалі у формі електричного поля; ε” – уявна частина, так званий чинник втрат, є мірою того, скільки енергії може розсіяти матеріал у формі тепла;

j = √-1

М’ясо, як об’єкт з точки зору його поведінки в електромагнітному полі, є гетерогенною сумішшю діелектриків (чисті білки, жири, вуглеводи, вода) і провідників (водні розчини солей), що утруднює вивчення і математичний опис його властивостей.

Величини ε’ і ε” залежать від частоти випромінювання, температури і складу м’яса. Значення ε’ і ε” максимальні при низьких частотах, із збільшенням частоти вони різко зменшуються. Якнайповніше електрофізичні характеристики м’яса і м’ясопродуктів досліджені для СВЧ-діапазону.

Зміна температури від 0 до 30 °С не викликає змін у діелектричних характеристиках м’яса. З підвищенням температури, коли відбувається перерозподіл вологи за рахунок денатурації білків і подальшої втрати вологи тканинами м’яса, значення діелектричних характеристик змінюється: ε’ зменшується, а ε” – збільшується, досягнувши максимуму при 60 °С, а потім з подальшим підвищенням температури зменшується.

Одним з визначальних чинників хімічного складу м’яса, що істотно впливають на його діелектричні характеристики, є вологість.

Залежність діелектричних характеристик від вологості тканин м’яса у зв’язку з різноманітністю форм зв’язку в матеріалі носить складний характер. Для розрахунку залежностей ε’ і ε” від W використовують емпіричні формули. При зміні вологості від 30 до 80 % значення ε’ і ε” м’язової тканини м’яса збільшуються.

Збільшення жирності м’яса приводить до зменшення ε’ і ε”. Подібна зміна діелектричних характеристик відбувається також із зміною густини тканин м’яса.

Питома електрична провідність м’яса (см/м) залежно від вмісту жиру при різній температурі коливається в межах:  0°С – 0,3;   20°С – 0,5-0,6;   70°С –1,2-1,4;  100 °С – 1,6-1,9.

Електрофізичні властивості м’яса широко використовуються при обробці м’яса струмами високої і надвисокої частоти.

Оптичні властивості. М’ясо і м’ясопродукти у зв’язку зі складністю мікроструктури має велику оптичну густину. Для технологічних цілей найчастіше використовують терморадіаційні характеристики м’яса і м’ясопродуктів.

До них відносяться величини, що характеризують властивості матеріалу поглинати, відображати або пропускати падаюче ззовні випромінювання, а також випромінювати енергію.

Ці величини називають відповідно коефіцієнтами поглинання, відображення, пропускання.

Оптичні характеристики можуть бути спектральними і інтегральними. У першому випадку вони характеризують явища, що відбуваються при певній хвилі випромінювання λ, в другому – для довжин хвиль λ=0÷ ∞. Для аналітичних цілей використовують спектральні характеристики, для інженерної практики – інтегральні.

Як і всі фізичні характеристики, оптичні властивості залежать від кількості і стану води у м’ясопродуктах. Для води характерне значне поглинання і невелике розсіювання випромінювання за усім ІЧ-спектром, що є слідством енергії і форми зв’язку вологи з матеріалом. Велике значення має також фазовий стан води. Оптичні характеристики залежать від довжини випромінювання.

Оптичні властивості м’яса виконують важливу роль в оцінці кольоровості. За відображенням поверхні зразка можна визначити інтенсивність забарвлення м’яса і м’ясних продуктів. Для визначення кольору м’яса використовують спектрофотометри. Вимірювання коефіцієнтів відображення при довжинах хвиль 627, 635 і 650 нм дає можливість встановити утворення міоглобіну, погіршуючого забарвлення м’яса.

Відбивна і пропускна здатність м’яса і м’ясопродуктів для інтегрального потоку ІЧ-випромінювання, що використовується в практиці, представлена в таблицях 2 і 3.

 Таблиця 2 – Відбивна здатність м’яса і м’ясопродуктів для інтегрального потоку
ІЧ-випромінювання

Продукт Воло-гість, % Відбивна здатність (%) при  λmах, мкм
1,04 2,3-2,5 4,5
до термо-обробки після термо- обробки до термо- обробки після термо- обробки до термо- обробки після термо- обробки
Свинина 70-72 9,6 13,4 6,6-7,2 9,1-10 6,0-6,1 8,4-8,5
Яловичина 75-78 8,4 11,6 6,45-7,1 8,9-9,8 4,1-4,6 5,71-6,4
М’ясо курей біле 69 13,3 16,4 8,4 10,6 6,0 7,8
Фарш докторської ковбаси 71-72 14,7-15,3 6,7 6,0-6,6

Таблиця 3 – Пропускна здатність м’яса і м’ясопродуктів для інтегрального потоку
ІЧ-випромінювання

 

Продукт

Товщина

зразка, мм

Пропускна спроможність (в %) при λх,, мкм
1,04 2,3-2,5 2,7-2,9 3,8 4,5
Свинина 0,5 42,0 18,1 14,4 7,6 5,1
(W = 70-72 %) 1,0 21,0 7,2 5,2 2,3 1,4
2,0 10,6 2,6 2,0 1,5 0,39
4,0 5,2 1,1 0,75 0,36 0,11
Яловичина 0,5 34,0 15,2 12,4 10,1 4,6
(W = 75-78 %) 1,0 17,3 5,3 4,4 3,3 1,15
2,0 8,8 2,2 1,5 1,1 0,23
3,0 5,9 1,2 0,84 0,58 0,13
4,0 4,4 0,8 0,55 0,37 0,07
Біле м’ясо курей 0,5 54,6 17,2 13,4 11,6 9,0
(W = 69 %) 1,0 33,1 9,5 8,6 7,3 5,1
2,0 21,3 3,1 2,8 2,0 1,8
Фарш докторської 4,0 10,0 0,5 0,3 0,2
ковбаси 0,5 30,9 10,2 7,8 5,6 3,3
(W = 71-72%) 1,0 16,3 6.3 4,3 2,5 1,0
2,0 7,6 1,0 0,5
2,5 5,0
Свинячий жир 0,5 47,4 20,0 17,6 13,2 11,0
(W = 5-7 %) 1,0 35,3 11,1 8,3 6,1 6,0
2,0 18,8 5,0 5,2 1,4 0,9
Желатин 4,0 6,0 0,1 0,7
(W=14%) 4,0 30,0 6,0 4,3 3,1 2,6

Акустичні властивості. Основними характеристиками акустичного поля є частота коливань, швидкість звуку, амплітуда, хвильовий і питомий акустичний опір середовища, звуковий тиск, інтенсивність звуку.

Неоднорідність будови м’язових волокон м’яса веде до різного поглинання звуку окремими елементами, тобто спостерігається анізотропія загасання звуку.

Поглинання звуку в рідинах обумовлено в’язкістю середовища, а також теплопровідністю. Розповсюдження звукових хвиль у середовищі супроводжується втратами на розсіювання, які зовні виявляються в підвищенні температури середовища.

Коефіцієнт поглинання залежить від частоти ультразвукового поля: лінійно зростає із збільшенням частоти незалежно від виду тканини, а при опромінюванні суспензій лінійно зростає із збільшенням концентрації.

Анізотропія (від грец. άνισος — нерівний, неоднаковий та грец. τροπή — напрям) — відмінність властивостей середовища у різних напрямках (на відміну від ізотропії).Щодо одних властивостей середовище може бути ізотропним, щодо інших — анізотропним. Може різнитися також ступінь анізотропії. Це явище характерне для  показника загасання звуку, показника заломлення світла, діелектричної сталоїтеплопровідностімагнітних властивостей кристалів, проникності порід і т.і. Анізотропія поглинання ультразвуку особливо сильно виявляється біля тканин, що складаються з шарів, що чергуються, з різними властивостями (шкура, жирові прошарки і др). У цьому випадку загасання акустичної енергії залежить від напряму ультразвуку – уздовж або впоперек шарів.

Акустичні характеристики різних тваринних тканин представлені в таблиці 4.

 Таблиця 4 –  Питомий акустичний опір тваринних тканин 

 

Зразок

Температура, °С Швидкість звуку с•10³, м/с Густина ρ,  кг/м³ Питомий акустичний опір ρ•с, Па • с/м
Тканина:

М’язова (яловичина)

Жирова (свинина)

Мозкова (свинина)

Печінка

Кістка (щільна маса)

 

16-20

16-20

16-20

16-20

16-20

 

1,575-1,578

1,444

1,506

1,553

3,37

 

1033-1048

930

1026

1064

1850

 

1,79

1,32

1,55

1,63

6,23

1 Trackback / Pingback

  1. Зміст | НАУКОВО-ТЕХНІЧНА БІБЛІОТЕКА

Leave a Reply

Your email address will not be published.


*