DETERMINAREA TEXTURII

  • Upload
    bmt69

  • View
    240

  • Download
    1

Embed Size (px)

DESCRIPTION

curs 10 marimi fizice

Citation preview

DETERMINAREA TEXTURII ALIMENTELORDefiniia texturii alimentelorTextura unui aliment este o descriere organoleptic a acestuia realizat pe cale subiectiv senzorial sau pe cale obiectiv instrumental. Proprietile percepute senzoric pot fi de natur haptic, auditiv i vizual. Percepiile haptice ( simite) snt de natur tactil, ce apar la atingerea alimentului cu degetele sau cu limba i de natur kinestetic ce apar la solicitarea alimentelor cu minile cu dinii i cu limba, solicitri ce duc la ruperea, incovoierea i amestecarea acestora. Percepii auditive snt zgomote ce apar la ruperea, mucarea sau mestecarea acestora, iar percepiile vizuale snt cele percepute cu ochiul liber la privirea alimentelor de la mic distan.Dat fiind complexitatea i interferenele avansate exist multe incercri de a da definiii ct mai complete texturii alimentelor , una din acestea [], face un pas important privind separarea unor perceii subiective specifice numai omului de aprecieri obiective specifice evalurii instrumentale . Dup Escher [] aprecierea total a calitii unui aliment pe cale senzorial- umana este dat de: culoare

flavor

textur

Dac prin flavor se definete tot ce poate fi perceput prin gust i miros prin excludere textura poate fi definit ca tot ce poate fi perceput prin:

limb i cavitatea bucal afar de gust i miros cu ochiul afar de culoare,

cu organele tactile

cu auzulConform ISO 5492 textura alimentelor este reprezentat de toate proprietile mecanice , geometrice, i de suprafa ale unui produs care snt perceptibile cu receptori mecanici, tactili , vizuali i auditivi. Aa cum rezulta din definitia de mai sus un rol important la definirea texturii l joac interpretarea rspunsului alimentelor la diverse solicitri mecanice exercitate asupra lor. n acest sens snt prezentate n continuare principalele procedee de testare instrumental i de msurare a caracteristicilor de textur a alimentelor. Legtura ntre caracteristici de textur percepute organoleptic i caracteristici fizice ce pot fi cuantificate instrumentalPentru abordarea caracterizrii texturii alimentelor pe cale instrumental trebuie fcut legtura dintre caracteristicile de textur percepute organoleptic i fenomene , comportri i caracteristici fizice ce stau la baza acestora i care la rndul lor pot fi cuantificate instrumental. Edificator n acest sens este tabelul 1 unde snt prezentate aceste corelri pentru majoritatea caracteristicilor de textur specifice alimentelor.

Tab.1. Principalele caracteristici de textur percepute organoleptic i fenomene , comportri i caracteristici fizice ce le definesc Caracteristici de textur percepute organoleptic Fenomene , comportri i caracteristici fizice ce definesc textura tipul de solicitare

dur, moale, tarerezisten, elasticitate for, tensiune,

elastic, gumoselasticitate modul de elasticitate, modul contracie transversal, , grad de deformare , rata de ntindere

pstos , plastic, tenace, untos,lipiciosvscozitate, vsco-elaticitate, plasticitate vscozitate dinamic, vscozitate static, modul de forfecare, rata de forfecare

scurt, tenace, sfrmicios, casant, crocant, comportare la rupereRezistena la rupere, coeficient de intrire

tenace, cremos, gelatinos , untoslimit de curgere, comportare la curgereRezistena la rupere, vscozitatea, rata de forfecare

grunos, finos, cu cristale de gheadimensiunea de particulelor -

omogen, cu pulp, fibros ,aposforma particulelor -

Tipuri de solicitriIncercarile la care snt supuse alimentele n vederea caracterizrii lor snt de natur static sau dinamic . La solicitrile statice sarcina aplicat alimentelor este constant n timp figura 1a, La solicitrile dinamice sarcina aplicat variaz n timp, figura 1, b,c,d,e,f , comportarea n regim de solicitare static sau dinamic putnd fi:

- statica-a

liniar cresctoare - b cresctoare n trepte -c sinusoidal -d pulsatorie - e prin oc - fa-static

b-liniar cresctoare

c.- cresctoare n trepte

d- sinusoidal

e- pulsatorief- prin oc

Fig.1. Diferitele caracteristici ce redau forma evoluiei n timp a tensiunii de solicitare pentru solicitri statice a, i solicitri dinamice b,c,d,e,f acestor solicitri este redat n figura 5, a,b,c,d,e,f

Pentru planificarea experimentului este important s se tie dac n timpul acestuia mrimea msurat are o valoare constant n timp (este n echilibru, staionar ) sau dac aceasta variaz n timp ( nu este n echilibru, prezint o stare de tranziie) .Incercarea cu sarcini liniar cresctoare Cea mai simpl ncercare a unui material n vederea determinrii principalelor caracteristici de textur o reprezint supunerea acestui la o solicitare uniaxial , liniar cresctoarea, sub aciunea creia acesta poate reaciona prin deformare elasto-plastic sau prin curgere. Folosind dispozitivri corespunztoare la o main universal de ncercarea materialelor cu sarcini mici o prob de aliment poate fi solicitat la ntindere, figura 2 a , la compresiune, figura 2 b, la ncovoiere , figura 2 c la penetrare, figura 2 d, , la forfecare, figura 2e , la jupire, figura 2f, la rsucire , figura 2g, la extrudare figura 2h

a- ntindereb- compresiunec- ncovoiered- penetrare

e- forfecaref-rsucireg- extrudare.h- laminare

Fig. 2. Diferite tipuri de solicitri ce pot fi efectuate pe o main de incercat universal a- ntindere, b- compresiune, c- ncovoiere , d- penetrare, e- forfecare, f-cojire, jupire , g-rsucire , h- extrudare.

In figurile 3 , a,b,c,d, snt reprezentate curbele de deformare la traciune, n coordonate: tensiune - grad de deformare, pentru diferite tipuri de comportri ale materialului incercat , iar n figura 3 b curbele de traciune pentru materiale elasto- plastice cu diferte module de elasticitate. a) b)Fig. 3. a- curbele de deformare la traciune, n coordonate: tensiune - grad de deformare, pentru diferite tipuri de comportri ale materialului incercat, 1- comportare elastic, 2-comportare elasto fragil, 3- comportare elato-plastic cu limit de curgere pronunat, 4- comportare elasto- vscoas, b curbele de traciune pentru materiale elasto- plastice cu diferte module de elasticitate

n mod asemntor cu efectuarea ncercrii la traciune i exprimrile rezultatului ncerrii la traciune are loc i efectuarea celorlalte tipuri de ncercri reprezentate informativ n figurile 2b 2 f, evident cu dispozitivarea corespunztoare a mainii universale de ncercat materiale.La materiale cu comportare ideal elastic la o un anumit grad de deformare a acestora, sarcina care a provocat aceast deformare rmne constanta in timp fig. 4a, fiind posibil determinarea modulului de elasticitate E i a modulului de forfecare G , la materiale cu o comportare elasto- plastica, evoluia deformarii in timp este ca n fiura 4b.

Fig. 4 evoluia tensiunii de solicitare in funcie de timp pentru un material cu o comportare ideal elastic

La materialele cu comportri vsco- elastice sarcinile nu ramin constante n timp ci scad odat cu trecerea timpului , curbele caracteristice descriind fenomenologia de relaxare a materialului. La materiale preponderent vscoase tensiunea poate fi meninut constant numai daca este prescris o rata de de forfecare , figura 5a, respectiv o rata de intindere , figura 5b acest tip de ncercare poart de denumirea de incercarea la curgere a materialului

a) b)

Fig. 5 Comportarea la curgere a unui material la diferite rate de forfecare (a) i la diferite rate de rate de intindere (b) Dac materialului se aplic brusc o sarcin ce rmine ulterior constant raspunsul acestuia privind evoluia tensiunii in timp poate fi ca in figura 5, a, b, c iar incercarea poart denumirea de incercare la relaxare

a) b

c

Fig. 5 Comportarea la relaxare a unui material elastic (a), vscos (b) , vsco-elastic (c)In cazul aplicarii unei sarcini care este mentinut constant n timp nregistrindu-se evoluia gradului de deformare in timp , figura 6a , se vorbete de aa numita incercare la fluaj.

Fig. 6 curbe de comportarea la fluaj. (a) material elasto - plastic, s (b) , material vsco-elastic 1. - deformare elastica , 2 curgere, 3-revenire elastica, 4- deformare remanenta Dispozitivarea complexa a masinilor universale de incercare a materialelor poate fi inlocuit la determinarea texturii alimentelor cu un echipament manual de incercare asa cum este redat in figura 7, figura 8, i figura 9. Pe acest echipament care pe care se pot monta prin operaii simple in cteva secunde diverse dispozitive, figura 10, figura 11, figura 12, figura 13, figura 14 i figura 15, folosite pentru determinarea texturii alimentelor i caracterizarea avansat a comportrii acestora la solicitri mecanice conform ISO 5492 i SR ISO 11036 . Conform acestor standarde proprietile mecanice snt cele legate de reacia produsului la diferite solicitri i snt mprite n caracteristici primare precum: duritate, coeziune, vscozitate, elasticitate i adeziune i caracteristici secundare precum: fracturabilitate, masticabilitate, gumozitate. Asa cum s-a mentionat deja la ora actual, un rol important, la definirea texturii unei materii prime sau a unui produs finit alimentar, contribuie tot mai mult interpretarea instrumental a rspunsului alimentelor la diverse solicitri mecanice exercitate asupra acestora decit interpretarea senzorial uman. Prin analiza instrumental a texturii alimentelor pot fi trase concluzii asupra comportrii: elastice, plastice, vsco-plastice, a rezistenei la rupere, a strii crocante, a strii casante, a strii pastoase, a strii cremoase, a strii gelatinoase, a strii grunoase, a strii fibroase, a tenacitii, a capacitii de extrudare, .a. ale acestora. Tot prin textur poate fi apreciat gradul de coacere la fructe, termenul limit de stocare a fructelor i legumelor, gradul de maturare, gradul de uscare, gradul de coacere termic la produse de panificaie i patiserie. Fig.7. Seciune prin vederea lateral a aparatului portabil pentru determinarea texturii alimentelor i caracterizarea avansat a comportrii acestora la solicitri mecanice. 1-urub, 2- piuli, 3-cma de cauciuc, 4-falc inferioar, 5,6,7,8- uruburi, 9-senzor de deplasare, 10-falc superioar, 11-celul dinamometric electronic, 14-piuli, 15-corp sferic din cauciuc, 16,17 -uruburi randalinate, C- canal de ghidare, O1 ,O2 guri,Dezavantajul principal existent la ora actual, ntre posibilitile reale i avansate de ncercare instrumental a texturii alimentelor i standardele n vigoare, l reprezint faptul c interpretarea rezultatelor ncercrilor mecanice ale alimentelor nu se cuantific numeric ci snt folosite ca mijloace complementare la nite scri de apreciere a texturii pe cale senzorial uman. Spre exemplu: Anexa A1 a standardului de referin SR ISO 11036/2007 prevede pentru aprecierea duritii alimentelor o scar cresctoare de duritate cu numere de la 1 la 9 pentru tot attea alimente specifice. Pe aceast scar, duritatea 1 este atribuit cremei de brnz, iar duritatea 9 bomboanelor. Intre aceste valori extreme se gsesc alimente precum: albu de ou (2), brnz (4), alune (6), etc. Situaia este oarecum similar nceputul de secol trecut cnd se folosea pentru aprecierea duritii materialelor scara de duritate a mineralelor dup Mohs cu 10 uniti de duritate, duritatea 1 fiind atribuit talcului i duritatea 10 diamantului. Structur de aparat portabil, de genul celei reprezentat in figurile menionate, permite efectuarea unei game largi de ncercri mecanice precum: compresiune, ncovoiere, forfecare, penetrare, efectuate asupra unor materii prime alimentare din domeniul legumelor i fructelor i a crnii, precum i a unor produse alimentare finite din domeniul brnzeturilor tari, a mezelurilor, a

Fig.8. Vedere lateral a aparatului pentru determinarea texturii alimentelor i caracterizarea avansat a comportrii acestora la solicitri mecanice i variant de laborator cu stativ de susinere a aparatului. 1-urub, 2-piuli, 3-cma de cauciuc, 4-falc inferioar, 8,12-uruburi de ghidare, 9-senzor de deplasare, 10-falc superioar, 11-celul dinamometric electronic, 14-piuli, 15-corp sferic din cauciuc, 16,17,18,19-uruburi randalinate, 20- stativ metalic, 21- suporturi de cauciuc, 22,23-conectori electriciproduselor de panificaie i a produselor de patiserie, toate aceste ncercri folosind la definirea texturii alimentelor precum i la obinerea unor valori numerice care exprim rezistena alimentului testat la diferite tipuri de ncercri mecanice. Aparatul folosete o structur de ncrcare- descrcare realizat cu ajutorul unei acionri manuale de tip piuli-urub i a dou flci care la rotaia piuliei spre dreapta ncarc mecanic alimentul testat, iar la rotaia piuliei spre stnga l descarc mecanic. Falca inferioar a aparatului este echipat cu un senzor electronic de deplasare, iar falca superioar cu un senzor electronic de for. Aprecierea texturii alimentului se face prin corelarea valorilor ce compun curba caracteristic for-deplasare sau for-adncime de ptrundere, curbe obinute cu ocazia ncercrii unui aliment i afiate automat de o unitate de calcul la care este conectat unitatea electronic de msurare a forei de solicitare a alimentului i unitatea electronic de msurare a deformrii alimentului sau a adncimii de penetrare a acestuia.

Fig.9. Schema de principiu i cinematic a aparatului pentru determinarea texturii alimentelor i

caracterizarea avansat a comportrii acestora la solicitri mecanice. 1-urub, 2-piuli, 4-falc inferioar, 9-senzor de deplasare, 10-falc superioar, 11-celul dinamometric electronic, 24- unitate electronic, 25-unitate de calculPe cele dou flci ale aparatului pot fi montate printr-o operaie simpl de strngere cu o piuli randalinat diferite dispozitive specifice de solicitare, fig.10, fig.11, fig.12, fig.13, fig.14 i fig.15,care permit determinarea unei game largi de caracteristici de textur precum: elasticitate, adezivitate, fracturabilitate, masticaie dar i o serie de caracteristici mecanice precum: rezistena la compresiune, rezistena la zdrobire, comportarea la ncovoiere i rezistena la incovoiere, rezistena la forfecare, comportarea vsco-elastic, comportarea vsco-plastic, comportarea i rezistenta la extrudare, caracteristici ale cror valori prezint importan n procesarea, transportul, depozitarea i desfacerea alimentelor. Pentru lucrul rapid n serie aparatul poate fi montat uor cu dou uruburi n poziie vertical pe un stativ metalic masiv de mas. Aparatul este format dintr-un urub 1 prevzut cu un canal C de ghidare, o piulit 2, o cma 3 de cauciuc, o falc 4 inferioar prevzut cu patru uruburi 5,6,7i8, dou guri O1 i O2 i un senzor 9 de deplasare, o falc superioar 10, o celul 11 dinamometric electronic, dou uruburi 12i13 de ghidare, o piuli 14 peste care este turnat un corp 15 sferic din cauciuc, dou uruburi 16i17 randalinate pentru montarea unor dispozitive specifice de ncercare, dou uruburi 18i19 randalinate pentru montarea pe un stativ 20 metalic prevzut cu patru suporturi 21 de cauciuc, doi conectori electrici 22i 23, o unitate 24 electronic i o unitate 25 de calcul.

Dispozitivarea aparatului universal in vederea determinarii diferitelor caracteristici de texturDeterminrii elasticitii i a fracturabilitii unui aliment solid casant, cu dou fee plan paralelle i de grosime relativ micIn vederea determinrii elasticitii i a fracturabilitii unui aliment (26) solid casant, cu dou fee plan paralelle i de grosime relativ mic, este folosit o structur, figura 10a, format dintr-o plac (27) cu dou puncte de sprijin montat pe falca (4) inferioar cu piuli (16) randalinat i o prism (28) fixat pe falca (10) superioar cu piulia (17) randalinat, elasticitatea alimentului determinndu-se din panta caracteristicii for F- sgeata f de ncovoiere, figura 10b, i din valoarea forei elastice Fel , iar fracturabilitatea din valoarea forei Fmax nainte de rupere, sesizat automat de valoarea zero a derivatei forei F n funcie de sgeata f de ncovoiere:

(1)

Fig.10. Dispozitivare pentru determinarea elasticitii i a fracturabilitii alimentelor de

grosime mic (a) si caracteristica de ncercare (b). 4-falc inferioar, 10-falc superioar, 11-celul dinamometric electronic, 16,17,-uruburi randalinate, 26- aliment solid casant , 27-placa, 28-prism, O2 gaur,Determinarea elasticitii unui aliment solid elasto-plastic de grosime relativ mare sau a fragilitii unui aliment solid casant de grosime relativ mare

Determinrii elasticitii unui aliment (29) solid elasto-plastic de grosime relativ mare sau a fragilitii unui aliment solid casant de grosime relativ mare se realizeaz cu o dispozitivare, figura 11a, format din dou discuri (30),(31) de presare montate unul pe falca (4) inferioar cu piulia (16) randalinat i cellalt pe falca (10) superioar cu piulia (17) randalinat, elasticitatea alimentului ncercat determinndu-se din panta secantei trasat pe caracteristica for F - deplasare a pornind din origine i trecnd prin punctul n care extrapolarea valorii impuse pentru deformare (aimpus) intersecteaz caracteristica For F - deplasare a, figura 11b, iar fragilitatea alimentului este dat de valoarea Fmax sesizat automat la atingerea valorii zero a derivatei forei F n funcie de deplasarea a:

(2)

Fig.11. Dispozitivare pentru determinarea elasticitii alimentelor solide elasto-plastice de grosime relativ mare sau pentru determinarea fragilitii alimentelor solide casante de grosime relativ mare (a) i si caracteristica de ncercare (b). 4-falc inferioar, 10-falc superioar, 11-celul dinamometric electronic, 16,17,-uruburi randalinate, 29- aliment solid elasto-plastic sau aliment casant de grosime relativ mare, 30,31-discuri de presare, O2 gaur,Determinarea comportrii la masticare, a rezistenei la masticare a unui aliment solid i determinarea adeziunii unui aliment vsco-plastic n vederea determinrii comportrii la masticare i a rezistenei la masticare a unui aliment (32) solid este folosit o structur, figura 12a, format din dou tije (33) i (34) paralelepipedice, prevzute cu nite prisme conjugate care imit dinii masticatori, montate una pe falca (4) inferioar cu piulia (16) randalinat i una pe falca (10) superioar cu piulia (17) randalinat, rezistena la masticare a unui aliment solid determinindu-se din caracteristica de ncrcare, aceasta fiind dat de valoarea Fmax sesizat automat la atingerea valorii zero a derivatei forei F n funcie de deplasarea b:

(3)n vederea determinrii adeziunii unui aliment vsco-plastic este folosit aceeai structur de dispozitivare din figura 12a alimentul vsco-plastic fiind presat n prima faz pn la o valoare cp corespunztoare unei distane prescrise ntre tijele (33) i (34) paralelipipedice dup care se realizeaz depresarea alimentului prin deplasarea n jos a flcii (4) rotind piulia (2) n sens invers presrii, capacitatea de adeziune fiind dat de valoarea fortei Fd de depresare corespunztoare punctului de inflexiune a caracteristicii For F - deplasare c, figura 12b, punct sesizat automat la atingerea valorii zero a derivatei a doua:

(4)

Fig.12. Dispozitivare pentru determinarea comportrii la masticare, a rezistenei la masticare i a adeziunii alimentelor (a) si caracteristica de ncercare (b). 4-falc inferioar, 10-falc superioar, 11-celul dinamometric electronic, 16,17,-uruburi randalinate, 32-aliment solid, 33,34- tije paralelepipediceDeterminarea comportrii la tiere i a rezistenei la forfecare a unui aliment solidPentru determinarea comportrii la tiere i a rezistenei la forfecare a unui aliment (35) solid este folosit structura, figura 13a, format dintr-o cuv (36) de colectare dou cuite (37) i (38) montate primul pe falca (4) inferioar cu piulia (16) randalinat i al doilea pe falca (10) superioar cu piulia (17) randalinat, comportarea la forfecare determinndu-se din unghiul al pantei curbei caracteristice de ncrcare for F - deplasare c, figura 13b, iar rezistena la forfecare determinndu-se din valoarea forei Fmax care la rndul ei este dat automat de valoarea zero a derivatei forei F n funcie de deplasarea c:

(5)

Fig.13. Dispozitivare pentru determinarea comportrii la forfecare i a rezistenei la forfecare a alimentelor (a) si caracteristica de ncercare (b). 4-falc inferioar, 10-falc superioar, 11-celul dinamometric electronic, 16,17,-uruburi randalinate, 35- aliment solid, 36- cuv de colectare, 37,38-cuiteDeterminarea duritii unui aliment solid, a comportrii acestuia la penetrare i a lucrului mecanic de penetrareDeterminarea duritii unui aliment (39) solid, a comportrii acestuia la penetrare i a lucrului mecanic de penetrare este folosit o structur, figura 14a, format dintr-un disc (40) montat pe falca (4) inferioar cu piulia (16) randalinat i un penetrator (41) conic din oel clit montat pe falca (10) superioar cu piulia (17) randalinat, duritatea H a alimentului se determin din raportul dintre fora F corespunztoare unei adncimi de ptrundere prescrise hprescris,

(6)iar comportarea la penetrare se determin din unghiul al secantei ce unete punctul de origine a curbei caracteristice de ncrcare for F - deplasare c cu valoarea forei Fmax, figura 14b. Mrimea suprafaei de sub curba de ncrcare - descrcare este proporional cu lucrul mecanic W de deformare la penetrare i se determin din integrala:

(7)

Fig.14. Dispozitivare pentru determinarea duritii alimentelor, a comportrii acestora la penetrare precum i a lucrului mecanic de penetrare (a) si caracteristica de ncercare (b). 4-falc inferioar, 10-falc superioar, 11-celul dinamometric electronic, 16,17,-uruburi randalinate, 39- aliment solid, 40-disc, 41- penetrator Determinarea vscozitii unui aliment vsco-plasticDeterminarea vscozitii unui aliment (42) vsco-plastic este realizat cu o structur, figura 15a, format dintr-un vas (43) cilindric metalic cu fundul curbat montat pe falca (4) inferioar cu piulia (16) randalinat i un piston (44) metalic, conjugat fundului vasului (43) cilindric metalic, montat pe falca (10) superioar cu piulia (17) randalinat, comportarea la curgere vsco-plastic, figura 15b, determinndu-se din panta caracteristicii For F - adncimea de prundere g, figura 15b, precum i din valoarea forei F1 care la rndul ei este indicat automat n punctul n care drivata a 1-a:

(8)are valoarea zero.

Fig.15. Dispozitivare pentru determinarea vscozitii i a comportrii la curgere a alimentelor vsco- plastice (a) si caracteristica de ncercare (b). 4-falc inferioar, 10-falc superioar, 11-celul dinamometric electronic, 16,17,-uruburi randalinate, 42- aliment vsco-plastic, 43-vas cilindric, 44-piston

PAGE 2

_1395636641.unknown

_1396281260.unknown

_1396282313.unknown

_1395636697.unknown

_1395637339.unknown

_1395636595.unknown

_1395636618.unknown

_1395636542.unknown