reologie 1

8/10/2019 reologie 1

1/30

Metode reologice i texturale

de control a alimentelor


2/30

1.Introducere

2.Comportarea materialelor sub aciunea

forelor deformante

2.1 Comportarea ca solidproprieti texturale

2.1.1. Structura materialelor alimentare

2.1.2. Aprecierea caracteristicilor texturale2.1.3. Caracteristicile texturale i cele senzoriale


3/30


4/30

Introducere

Denumirea de reologie a fost introdus n 1928 deEugene Bingham ca s exprime termenul filozoficdepantha rei,adic o curgere continu

Actualmente, reologia este tiina deformrii icurgerii materialelor sub aciunea unor foreexterioare

Reologia are un rol important n industriaalimentar pentru:

elaborarea produselor noi, optimizarea tehnologiilor aprecierea calitii produsului finit.

Se poate considera reologia ca tiina materialelor

alimentare


5/30

Reologia se poate ntlni n diferite domenii aleindustriei alimentare:

La calculele de dimensionare pentru diferite aparate:conducte, pompe, extrudere, agitatoare, schimbtoarede cldur etc

Pentru determinarea funcionalitii unor ingrediente laelaborarea de produse noi

Pentru controlul calitii produselor intermediare i finale

La testarea conservabilitii

La evaluarea texturii alimentelor n corelaie cucaracteristicile senzoriale


6/30

Textura produselor alimentare

Textura alimentelor este o caracteristic apreciat deconsumator la nivel senzorial.

Percepia textural se realizeaz cu un ansamblu de organe

de sim. n principal, se formeaz n cavitatea bucal ca urmare a masticaiei,

dar i pe limb i pe palat n contact cu limba n momentul formrii

bolului alimentar.

Aceast percepie este completat de senzaiile tactile i auditive.

Aceste senzaii sunt prelucrate n creier se formeaz un

concept integrat de textur.


7/30

Caracteristicile texturale depind, ns, de gradul de

interes pentru domeniu.

Francezii au 78 de cuvinte care definesc aceste

caracteristici; n schimb, japonezii au 408.

Cel mai adesea se folosesc la aproape toatepopoarele urmtoarele caracteristici:

Crocant, uscat, suculent, moale, cremos, gumos,

lipicios, gras, fibros, sfrmicios, dur, coeziv,

consistent, fracturabil, fragil, fraged


8/30

Definiia texturii este destul de complicat deoarece pentrudiferite persoane reprezint lucruri diferite.

Unele dicionare consider textura ca proprietatea

materialului de a rspunde la aciunea unor fore exterioare.

Aceast noiune este ns exprimat, dup cum s-a vzut, prin

termeni diferii.

Definiia texturii


9/30


10/30

Dac nu se poate da o definiie exact, se poatespune c textura produselor alimentare are

urmtoarele caracteristici:

Este un grup de proprieti fizice care deriv dinstructura produsului

Ele se refer la proprietile mecanice i

reologice Este vorba de un grup de proprieti, i nu de una

singur

Definiia texturii


11/30

Microstructuramateriei prime este important pentrupredicia proprietilor texturale i a comportamentului n timpulprocesrii.

Termenul de structur trebuie s fie exprimat ntr-un modspecial pentru produsele alimentare. El cuprinde aa cum s-a vzut nivele diferite: ultra, micro i

macroscopic. Toate acestea au legtur cu rspunsul textural alsistemului senzorial uman.

Este greu de generalizat, dar se poate spune c referitor latextur exist dou tipuri diferite, i anume izotropiceianizotropice. Exemple tipice sunt: pentru sisteme izotropice : celulele de parenchim, izodiametrice din

fructe i vegetale, care au proprieti relativ neinfluenate pe cele treiaxe.

pentru sisteme anizotropice : fibrele musculare, care au proprietidiferite pe cele trei axe;

Este interesant de apreciat ce se ntmpl cnd diferite forese aplic acestor structuri.


12/30

Cteva definiii legate de rezistena mat. alimentaresunt nec. pentru descrierea comportrii solidelor.

Rezistenaeste abilitatea materialului de a rezista forelor

aplicate fr fracturare sau rupere. Un materialul care este dur i ductil sub aciunea unei ncrcri staticepoate apare moale sau sfrmicios la impact.

Duritateaeste abilitatea materialului de a absorbi energie ntimpul deformrii plastice.

Capacitatea materialului de a absorbi energie n domeniulelastic se numete elasticitate.

Fracturaeste separarea corpului sub aciunea forelorexterioare n mai multe buci: implic apariia de noi

suprafee. Fracturarea prin sfrmare, nu implic i deformare plastic sau este nproporie mic dup aplicarea forei.

Spre deosebire de aceasta, fracturarea ductil are loc dup o puternicdeformare.

Fractura sfrmicoas n materialele cristaline are loc dup planuricristalografice caracteristice denumite planuri de clivaj.


13/30

Efort,deformare,forfecare

=F

A

= LL

0

=F

A0

= tan =x

l

x


14/30

Curba efort-deformare


15/30

Curbele efort-deformare pentru dif. materiale solide

n general, cnd se aplic o for asupra unui material este de ateptat ca la o anumit

valoare a forei aplicate s apar fisuri sau rupturi, n punctele de rezisten minim.


16/30

esutul de parenchim poate fi considerat ca o structur desculee de lichid, interconectate prin lamele intermediare depectin - material izotrop n acest caz pot apare dou situaii:

celulele se separ ntre ele prin fracturarea lamelei intermediare celulele se rup.

de rezistena lamelei intermediare depinde care din aceste situaiiapare.

n general, la fructele i vegetalele proaspete celulele plesnesc.

Cnd celulele pleznesc, lichidul coninut n ele se elibereaz n cavitateabucal dnd senzaie de zemos.

n cazul cnd datorit condiiilor de depozitare sau de tratament, lamelaintermediar se hidrolizeaz, are loc o separare a celulelor. Aceasta areo influen considerabil asupra caracteristicilor senzoriale.

Dac celulele se separ ntre ele sucul rmne nchis n celule i dsenzaia de uscat, neccios.

Un alt factor care influeneaz efectul de aplicrii efortului esteturgescena celulelor.

Cu creterea turgescenei, se reduce fora de compresiune necesar pentruca pereii celulari s se rup, probabil datorit slabei tendine de propagare

a rupturii n spaiul intercelular dac celulele sunt dilatate.


17/30


18/30

n cazul materialelor anizotrope,exist situaii multmai complicate. Materialele compozite sunt construite n dou variante de

structur, care permit asigurarea caracteristicilor mecaniceoptime. n general este vorba de o matrice a unui materialde legtur i un sistem de particule sau fibre care s dearezisten structurii.

Prezena particulelor tari de dimensiuni mici i uniformdistribuite mrete limita de elasticitate, deoarece elempiedic curgerea liber la deformare determinndntrirea rapid.

Particulele, mai mari de 1m, determin un efect derigidizare, deoarece reduc hidrostatic micarea matricei.Fibrele au cu totul al comportament dect matricea avndrezisten la ntindere mult mai mare. Pentru eforturicomplexe este important legtura ntre fibre i matrice.


19/30


20/30


21/30

Att n materiile prime animale ct i vegetale exist polimerifibrilari, care au funcia primar de a asigura rezisten,rigiditatea sau elasticitatea microstructurii. n plante acest polimer este n principal celuloza, iar la animale

colagenul. Important este faptul c ambii formeaz reele extinse care pot schimba

semnificativ proprietile lor. n esutul muscular aceasta are loc prin legturi interconective n plante aceasta are loc prin depozitare de lignin. n cazul plantelor pot

apare i legturi de calciu n structura pectinei. Aceast structur deestur, extracelular este impregnat fr a fi legat puternic de omatrice amorf i este nconjurat de un mediu apos dei elementelestructurale sunt hidrofobe sau insolubile.

Rolul acestei structuri este s reziste la aciunea diferitelor fore(ntindere, forfecare, compresiune). Cerina dual de a suporta eforturi

de nivel redus mai mult sau mai puin continui i de a apra de ndoire,zdrobire sau rupere, au condus la anumite principii de baz, care pars fie valabile la structurile biologice.

Legat de caracteristicile mecanice ale structurilor polimericebiologice, critic este gradul de interaciune ntre fibre i

matrice.


22/30

Dac se consider un model de structur cu fibre paralelecare sunt nconjurate de o reea mai slab omogen, estesimplu de neles c este necesar o for mult mai mic s

separi microstructura n lungul axei fibrei, dectperpendicular pe fibr (tulpini de copaci sau muchi) e mai uor s le ciopleti dect s le tai transversal.

Rezistena la compresiune i ntindere crete cu creterea

triei legturilor laterale din matrice. Totui, aceast cretere a interconexiunilor laterale face ca modelul

s-i piard abilitatea de a rezista forelor de forfecare transversale.

Propagarea uoar a fracturii perpendicular pe fibr se

datoreaz faptului c matricea transmite efectiv efortul deforfecare, pe cnd o legtur slab ntre fibre n plantransversal permite absorbia forelor i transmisia lorredus astfel c materialul poate rezista.


23/30


24/30

Materialele care au o comunicare redus ntre elementeleparalele se numesc insensibi le la rupere, deoarecerezistena lor de compresiune sau ntindere este direct

proporional cu suprafaa ncrcat rmas dup tiere Aceasta apare diferit fa de cele sens ibi le la rup ere, lacare rezistena scade disproporionat de repede, probabildatorit transmisiei efective a forelor de forfecare.

innd cont de structura materiilor prime alimentare, este deateptat un comportament la stres influenat de interaciuneaelementelor matricei. esutul proaspt al plantelor (mere, cartofi, morcovi) se consider

sensibil la rupere, probabil datorit microstructurii lor, care poate fi

reprezentat ca o structur de celule moi impregnat ntr-o structurputernic i continu format de lamela intermediar.

La fierberea acestor esuturi este de ateptat ca matricea s senmoaie i s se obin materiale insensibile la rupere, deoarecepectina din lamela intermediar se degradeaz i crete rezistena la

rupere.


25/30


26/30

Crocana i fragilitatea(sfrmicios) sunt descriptori texturali utilizaifoarte des n aprecierea caracteristicilor senzoriale ale produseloralimentare.

Este important s poat fi apreciai cantitativ i s poat fi neleasoriginea lor structural.

n general acestea au conotaii pozitive i dorite. Consumatorii preferfructele i vegetalele crocante i crakeri sau snacs sfrmicioase. Aceste asocieri ne conduc la concluzia c crocana descrie produse, care

au celule turgescente umplute cu lichid, n timp ce produsele uscate conincelule cu perei subiri umplute cu aer i sunt fragile, sfrmicioase.

Pare s fie dificil s discui despre aceste dou caracteristici pentruacelai produs, dar dac n produs se produc transformri n urmaprocesrii, care fac ca celulele umplute cu lichid s se umple cu aer,exist aceast posibilitate. Este ceea ce se ntmpl la esutul adiposdin bacon. n timpul tratamentului termic o mare cantitate de ap igrsime este pierdut, astfel c acest material poate exemplifica celedou caracteristic texturale: crocan

fragilitate.


27/30

S-a observat c diferit de fructele i vegetalele proaspete,

baconul nefiert nu are caracteristici de crocan

aceasta se dezvolt n timpul tratamentului termic, probabil carezultat al influenei temperaturii asupra esutului conjunctiv din

celulele adipoase.

esutul adipos tratat termic rspunde la stres prin forfecarea pereilor

celular rigizi, n timp ce materialul insuficient tratat termic rspunde

printr-o separare a celulelor prin comportament elastic i de curgere,

exact invers dect n cazul plantelor. Aceasta se explic prin

compoziia chimic i caracteristicile pereilor celulari - colagen

versus pectin.


28/30

Tratamentul termic provoac n esutul adipos din baconimportante modificri compoziionale Temperatura produce rupturi n pereii celulari, ceea ce determin o eliberare

a lichidului i acumularea lui n spaiile formate prin ruperea celulelor.

Tratamentul termic de lung durat duce la pierderea grsimii n proporie deaproximativ 80% i aproape complet a apei. Cnd aceasta se ntmpl,esutul adipos se strnge att la nivel micro ct i macroscopic ceea ce sevede prin reducerea grosimii feliei cu 20% i scderea dimensiunilor celuleloradipoase cu 40%.

Tratamentul termic determin i denaturarea i colapsul structurii helicale a

colagenului. Combinat cu ondularea pereilor celulari la contractareacelulelor aceasta determin o cretere aparent a dimensiunii pereilorcelulari i rigidizarea lor

Prin aceasta se transform efectiv celulele umplute cu lichid cu perei elasticin celule umplute cu aer cu perei rigizi.

Ca urmare au loc transformri texturale majore produsul devenind crocant i

apoi fragil Un alt aspect observat la tratamentul termic este apariia la suprafa a uneicruste, ca urmare a formrii unei microstructuri caracterizate printr-osuprafa nedeformabil acoperind o structur celular matricial.

Proprietile mecanice ale acestei structuri sunt detectabile instrumental isusin ideea unei transformri neliniare de la moale la crocant i apoi la

sfrmicios n timpul tratamentului termic al produselor.


29/30


30/30

Se poate remarca aici apariia fracturii de sfrmare observat i la alte

produse friabile (sfrmicioase) cum sunt snacksurile bazate pe amidon iobinute prin extrudare.

Testul la compresiune arat c la tratament termic ndelungat, rezistena la

compresiune scade, ceea ce indic o scdere a elasticitii, probabil datorit

compactrii pereilor celulari. Se poate spune c aceste rezultate confirm o

tranziie crocan/fragilitate

reologie 1

Documents

Transcript of reologie 1