Мясо и мясопродукты с точки зрения поведения их в элект­ромагнитном и акустическом полях представляют собой гете­рогенные смеси, содержащие воду. Такие компоненты, как белки, жиры, углеводы, вода, по существующей классификации можно отнести к разряду диэлектриков с потерями, а водные растворы солей — электролиты — к разряду проводников.

Электрические и магнитные поля являются векторными ве­личинами и характеризуются электромагнитной напряжен­ностью Е и Я. Электрические и магнитные поля взаимосвязаны и могут превращаться одно в другое. Для реальной среды связь векторов поля можно описать системой уравнений

Диэлектрические свойства материала могут быть описаны с помощью комплексной диэлектрической проницаемости е = =е'—/е". Действительная часть е' называется диэлектричес­кой проницаемостью, мнимая часть е" — фактором потерь и является мерой того, сколько энергии материал может рассе­ять в виде тепла. Тангенс угла потерь tg6=e"/V определяет отношение энергии, расходуемой на нагрев, к энергии, запасен­ной за период электромагнитных колебаний.

Зависимость диэлектрических свойств от частоты представ­ляется очень важной. Диэлектрическая проницаемость и удель­ное сопротивление мышечной ткани зависит от частоты. Суще­ствуют три области дисперсии электрофизических свойств: а (низкие частоты), р" (радиочастоты), ч (сверхвысокие частоты). Такой вид дисперсии характерен для большинства пищевых продуктов, содержащих значительное количество воды.

Внутри каждой области возможны довольно значительные вариации, которые обусловлены химическим составом, струк­турой и др. При рассмотрении этих позиций мясо с неко­торым упрощением можно считать двухфазной системой: обо­лочка клетки и ее содержимое. Если первая фаза приближает­ся по своим свойствам к диэлектрикам, то вторая — типичный электролит с ионным характером проводимости, причем пер­вая фаза устойчива в живом организме и после убоя животно­го разрушается, а вторая фаза относительно стабильна. В свя­зи с этим при микроскопическом рассмотрении электрофизиче­ские свойства мяса в постоянной системе координат имеют разрывы в своих значениях, совпадающие с границей раздела фаз. Наличие ионной проводимости существенно изменяет час­тотные характеристики, причем оказывается, что ионная про­водимость играет большую роль, чем релаксационные явления. На практике диэлектрические потери нельзя отделить от потерь прово­димости.

Дисперсия диэлектрической про­ницаемости компонентов пищевых продуктов показана на рис. 10. Как видно из рисунка, водные рас­творы белков имеют в основном две области дисперсии; первая (КТ—10’ Гц) относится к молеку­лам белков, вторая (примерно 2-10¹⁰ Гц) —к молекулам воды. В настоящее время не существует удовлетворительной теоретической трактовки частотной зави­симости диэлектрических свойств воды.

Дисперсия для трех видов белков — гемоглобина, яичного и сывороточного альбумина —лежит в интервале 10⁷—10⁹Гц. Аминокислоты и пептиды имеют дисперсию в области 10⁸— 10¹⁰ Гц. Эти данные показывают, что некоторые молекулы био­логического происхождения взаимодействуют с элекромагнитными полями на СВЧ примерно в области 10⁹ Гц.

Фазовые переходы оказывают большое влияние на электро­физические свойства продукта. Так, при переходе воды (при понижении температуры) из жидкого состояния в твердое те­ло— лед имеют место скачкообразные изменения свойств (табл. 25).

Из табл. 25 видно, что, несмотря на то что концентрация Н* уменьшилась в 10’ раз, электропроводность (при 0°С) из­менилась незначительно. Это объясняется резким увеличением подвижности ионов водорода в твердой фазе.

Обезвоживание компонентов мяса и мясопродуктов харак­теризуется высокими значениями е" и е', так как отдельные молекулы не имеют свободного вращения и вклад переноса попов незначителен. Удельное сопротивление обезвоженных компонентов велико. Численные значения удельного сопротивления обезвоженных белков и полипептидов (в Ом-м) пред­ставлены ниже.

Для животных тканей в области низких частот (а-дисперсия) превалирует ионная проводимость. Мембраны клетки ве­дут себя как изолирующие слои. Низкочастотные токи могут протекать только во внеклеточной среде, что и обусловливает низкую удельную проводимость тканей. Жировые ткани сами по себе обладают низкой удельной проводимостью, а содержа­ние в них электролитов весьма мало.

Характер изменений электрофизических свойств мышечной и жировой тканей в области а-дисперсии показан на рис. 11. ∧-дисперсия в области более высоких частот вплоть до сверх­высоких представлена на рис. 12(а, б). По мере возрастания частоты е¹ уменьшается до тех пор, пока период не станет столь малым, что мембраны не успевают заряжаться (иначе говоря, когда емкостное сопротивление мембраны становится незначительным).

Характер у-дисперсии при частотах выше 1 МГц удовлет­ворительно объясняется полярными свойствами молекул воды. Характер дисперсии для жировых тканей практически не за­висит от частоты в диапазоне выше 1000 МГц, тогда как у тканей, состоящих из жировых клеток, окруженных электролитической сиредой, наблюдается дисперсия.

Численные значения элект­рофизических характеристик могут несколько различаться. Наиболее полно электрофизи­ческие характеристики мяса и мясопродуктов исследованы для СВЧ-диапазона.

Для диапазона частот, ис­пользуемых в промышленной практике, диэлектрические свойства ряда мяса и мясо­продуктов при 20 °С приведе­ны в табл. 26.

Некоторые диэлектрические характеристики жировых тка ней для различных животных при температуре 20°С приведены в табл. 27.

Диэлектрические характеристики костной ткани (средняя часть большой берцовой кости) 37°С представлена в табл. 28.

Для ряда субпродуктов (печень, почки) значение диэлект­рических характеристик ниже, чем для мышечной ткани; е' для печени — на 4—7%, а ь" — на 24—26% ниже, чем для мы­шечной ткани говядины.