Структурно-механические (реологические) свойства характеризуют поведение мяса и мясопродуктов в условиях напряженного состояния, основными показателями которого при приложении силы являются напряжение, величина и скорость деформации. В зависимости от характера приложения усилий свойства делятся на сдвиговые (касательные напряжения), компрессионные (нормальные напряжения растяжения-сжатия) и поверхностные на границе раздела с другим материалом (нормальные и касательные).
В реальных условиях работы аппарата или машины имеет место сочетание всех свойств, в то же время в зависимости от направленности процесса превалирует один из них.
Сдвиговые реологические свойства — предельное напряжение сдвига (в0, Па), вязкость эффективная (г|эф, Па-с) и пластическая (t), Пас), период релаксации (тр, с) —наиболее полно отражают внутреннюю сущность объекта, поэтому их принято считать основными. С их помощью рассчитывают течение продуктов в трубах, рабочих органах машин и аппаратов, определяют необходимые усилия для перемещения продукта. Кроме того, они позволяют судить о качестве продукта и степени его отработки, т. е дают возможность обосновать оптимальные технологические и механические условия процесса, а приборное оснащение позволяет их контролировать и регулировать, обеспечивая постоянное и стабильное качество.
К основным компрессионным (объемным) свойствам относятся модуль упругости (Е, Па), равновесный модуль (£«, Па), период релаксации деформации при постоянном напряжении (т,„ с), относительная деформация (е). Эти параметры необходимы для расчета процессов шприцевания, формования, дозирования и течения по трубопроводам пластично-вязких продуктов. Объемные свойства можно также использовать для оценки качества пластично-вязких (фарши) и упругоэластичных (колбасные изделия) продуктов.
Особое место среди структурно-механических характеристик занимают поверхностные свойства (адгезия, коэффициент внешнего трения и др.). Они характеризуют усилие при взаимодействии между поверхностями контакта при нормальном отрыве или сдвиге. Для пищевых материалов различают три основных вида отрыва: адгезионный, когезионный и адгезионно-когезионный, или так называемый смешанный отрыв. Наиболее часто в адгезиометрах реализуется схема нормального отрыва от поверхности исследуемого продукта. Для большинства мясных продуктов природа адгезии невыяснеиа, хотя существует несколько гипотез для объяснения физико-химической сущности адгезионных явлений: адсорбционная теория Дебройна и Мак Лорена, электрическая теория Б. В. Дерягина и Н. А. Кротовой, электромагнитная теория, электрорелаксационная теория Н. М. Москвитнна, диффузионная теория С. С. Воюцкого и Б. В. Дерягина и др.
Коэффициент внешнего трения в отличие от вязкости и предельного напряжения сдвига представляет собой комплексную величину и, по-видимому его нельзя отнести к конкретным физическим свойствам продукта.
Поверхностные характеристики необходимы для выбора и разработки новых видов контактирующих материалов с продуктом для оборудования, тары, трубопроводов и т. д., поверхности которых должны обладать малой адгезией и минимальным сопротивлением при движении продукта. Кроме того, величины поверхностных свойств частично могут характеризовать консистенцию продукта.
Мясо и мясопродукты сложны по химическому составу и обладают комплексом различных свойств, составляющих в совокупности качество продукции, при этом структурно-механические свойства занимают ведущее место. Знание этих свойств, установление их зависимости от различных факторов приобретают большое практическое значение для получения объективной информации о состоянии продукта на различных стадиях обработки. Такая информация нужна также при разработке новых технологий и методов управления и контроля за технологическими процессами, при проектировании машин и аппаратов. Таким образом, структурно-механические свойства нужны для определения и контроля с точки зрения качества продукта структурно-механических характеристик; разработки технологий, обеспечивающих получение дисперсных систем с заранее заданными свойствами; разработки научно обоснованных методов расчета машин и аппаратов с учетом особенностей обрабатываемого продукта; создания автоматизированных систем контроля и управления технологическими процессами.
Структурно-механические свойства отражают внутреннее строение (структуру) и состав вещества. Наиболее полно оии характеризуют структуру, которая может быть коагуляционной и конденсационио-кристаллизационной. Для мясопродуктов наиболее распространен коагуляционный тип структуры, которая является следствием взаимодействия между частицами вещест ва иа основе сил Ваи-дер-Ваальса через дисперсионную среду. Структурам такого типа присуща тиксотропия, т. е. способность восстанавливать свои свойства после снятия напряжения или даже после разрушения. Очевидно, что структурно-механические свойства коагуляционных систем значительно зависят от содержания воды, размеров частиц и прослоек, их физико-химических свойств. Для технологии представляется важной зависимость структурно-механических свойств от изменения размеров частиц, например при измельчении мяса в процессе приготовления колбасного фарша.
При обезвоживании коагуляционные структуры могут переходить в коиденсациоино-крмсталлизацноиные, которые характеризуются большой прочностью, необратимостью характера разрушения, отсутствием тексотропности. Очевидно, оба вида структур могут существовать в различных промежуточных формах.
В колбасном производстве, которое занимает ведущее место в производстве мясопродуктов, с помощью структурно-ме.хани ческих свойств и приборов можно контролировать технологические параметры сырья и фарша, качество продукции на любой стадии технологического процесса фаршеприготовления (от созревания мяса до набивки фарша в оболочку или форму), а также консистенцию готовых изделий.
Таким образом, без интенсификации технологического процесса и разработки средств для контроля оптимальных параметров невозможны модернизация существующих и создание новых совершенных поточно-механизированных и автоматизированных линий, являющихся основой технического перевооружения предприятий мясной промышленности.
Показатели структурно-механических свойств представлены в табл. 16.