بخشی از مقاله
چکیده
رئولوژی علم مطالعه تغییر شکل و جریان مواد تحت تاثیر نیرو می باشد. داده های رئولوژیکی برای ارزیابی کیفی محصول ومحاسبات مهندسی وطراحی فرآیند مورد نیازند. اجسام الاستیک موادی هستند که وقتی تحت تاثیر نیروقرار می گیرند به صورت آنی تغییر شکل می یابد وبعد ازحذف نیرو به حالت اولیه خود برمی گردند. وقتی نیرویی به یک سیال ویسکوز وارد می شود شروع به تغییر شکل می کند واین تغییر شکل متناسب با نیروی به کار رفته است.
این سیال به طور پیوسته تغییرشکل می یابد تا این که نیرو حذف شود وبا حذف نیرو هم نمی تواند به حالت اولیه خود برگردد. بعضی مواد غذایی خصوصیات ویسکوز و الاستیک رو باهم دارند وتحت عنوان مواد ویسکوالاستیک شناخته می شوند که این نوع مواد وابسته به زمان هستند.مانند خمیرآرد گندم،خامه ،بستنی و محصولات ژله ای. خصوصیت ویسکوالاستیک خمیر با فعالیت آنزیم آلفا آمیلاز مرتبط است . افزایش آنزیم آلفا آمیلاز موجب کاهش تنش فشاری و خصوصیت الاستیسیتی خمیر و افزایش نسبی ضریب ویسکوزیته و زمان رهایی تنش آن می شود. با کاهش ابعاد ذرات آرد در محدوده مورد بررسی، بهبود قابل ملاحظه ای در جذب یکنواخت آب آرد، ایجاد قوام مناسب خمیر و کاهش خصوصیت ویسکوز آن صورت می گیرد .
.1 مقدمه
خمیر آرد گندم ماده ای ا ویسکوالاستیک است که در دسته مواد نرم شونده با برش تقسیم بندی میشود . این ماده ترکیبی از فاز جامد الاستیک و فاز ویسکوز غیرنیوتنی با غلبه مدول الاستیک یا ذخیره بر مدول ویسکوز است. رفتار رئولوژیکی خمیر در تغییر شکلهای کوچک به صورت خطی و در تغییر شکلهای بزرگ به صورت غیر خطی است . البته تفاوت های قابل ملاحظه ای در این زمینه درمیان نمونه های مختلف وجود دارد.
در طول فرآیند پخت، اجزای خمیر در معرض عملیات مکانیکی و حرارتی قرار می گیرند که این موضوع موجب تغییرات در ویژگی های فیزیکوشیمیایی آن ها میشودمعمولاً. از تجهیزات خاصی برای ارزیابی تغییرات رئولوژیکی خمیراستفاده میشود. طی فرآیند اختلاط هنگامی که خمیر آرد گندم در معرض تغییر شکل تک محوری و دو محوری قرار گیرد رفتار ویسکوالاستیک خمیر نمایان می شود که با بکارگیری دستگاههای مختلف میتوان نسبت به بررسی این تغییرات به وجود آمده اقدام نمود.
پروتئین گلوتن که خود شامل گلوتنین وگلیادین می باشد به دلیل ایجاد شبکه گلوتنی نقش عمده ای در ایجاد خواص ویسکوالاستیک خمیردارد و مهمترین عامل در ایجاد ویژگی کشش پذیری و خاصیت الاستیک خمیر میباشد.افزایش نسبت گلوتنین به گلیادین موجب افزایش خاصیت الاستیکی خمیر می شود. برای پلیمرهایی با وزن مولکولی بالا تعیین ویژگیهای ویسکوالاستیک خطی به عنوان معیاری از متوسط ویژگیهای مولکولی مورد بررسی قرار گرفته است . بکار بردن این رویکرد در بررسیهای رئولوژیکی سبب می شود که درک بهتردر تاثیر ساختار مولکولی بر روی ویژگیهای فیزیکی گلوتن داشته باشد.
1؛-1آزمون های بررسی ویژگی های ویسکوالاستیک خمیر
-1 آزمون گذرا که خود به دو نوع رهایی تنش وخزش تقسیم می شود.
-2 آزمون های نوسانی یا دینامیکی که از تنش یا کرنش های کوچک نوسانی استفاده می شود.
-1-1-1آزمون رهایی تنش
این آزمون به طور گسترده ای برای بررسی خواص ویسکوالاستیک مواد غذایی به کار می رود. در این آزمون نمونه تحت یک تغییر شکل سریع و از پیش تعیین شده قرار می گیرد، سپس مقادیر تنش به عنوان تابعی از زمان در یک تغییر شکل ثابت اندازه گیری میشود - یاداو وهمکاران،. - 2006 درطی این آزمون مقدار تنش مواد ویسکوالاستیک بازمان کاهش یافته وبه سمت صفر میل می کند.زمانی که تنش به 36,8درصد تنش کلی برسد را زمان رهایی می نامند.
اندازه و سرعت کاهش تنش پس از اعمال کرنش مورد نظر وابسته به ساختار مولکولی ماده غذایی و مقدار کرنش اعمال شده است. مطابق شکل -1-1معمولاً مقدار تنش باقیمانده بعد از سپری شدن زمان آزمون در مواد ویسکوالاستیک جامد عددی بزرگتر از صفر می باشد، در حالی که در مواد ویسکوالاستیک مایع بعداز گذشت مدت زمانی صفر می شود مقدار تنش باقیمانده برابر صفر است.مواد ویسکوز ایده آل سریع رهایی تنش در انها رخ می دهد در حالی که در مواد الاستیک ایده آل هیچ رهایش رخ نمی دهد - تنش ثابت باقی می ماند - .
شکل-1-1منحنی تنش-زمان در یک کرنش ثابت - آزمون رهایی تنش -
برای انجام آزمون رهایی تنش از بافت سنج استفاده می شود.آزمون بدین صورت است که هر نمونه خمیر با سرعت ثابت معین توسط پروب دستگاه تحت فشار محوری قرار گرفت بعد از اینکه نمونهها به تغییر شکل معین برسند، دستگاه با ثابت نگه داشتن مقدار تغییر شکل ایجاد شده در نمونه، مقدار نیروی متناظر با آن - نیروی اعمال از سمت خمیر به پروب دستگاه - را در مدت زمان معین ثبت و منحنی نیرو بر حسب زمان رسم می شود.
1؛1؛1؛-1مدل های آزمون رهایی تنش
.1مدل ماکسول وماکسول تعمیم یافته .2پلگ .3ناسینویچ
مدل ماکسول:در این مدل فنر ودشپات به صورت موازی قرار گرفته اندوتغییر شکل ازدوقسمت تشکیل شده است:ویسکوزایده آل والاستیک ایده آل .درابتدا هم تنش صرف کشیدن فنرمی شود در نتیجه بخش اول منحنی ها یک خط راست وبیان گر قانون هوک می باشد.وقتی فنر تغییر طول می دهد دشپات تنش بیشتر وبیشتری جذب می کند،تا این که فنر به حداکثرطول خود برسد .دراین نقطه همه تنش تبدیل به جریان در دشپات شده ومنحنی تنش-کرنش مسطح می گردد.
مشکلات مدل ماکسول:
.1مدل ماکسول بزرگی وتاریخچه زمان اعمال کرنش رادرنظر نمیگیرد. .2آنالیزریاضی مدل ماکسول ساده نیست و خطا دارد. برای حل مشکلات مدل ماکسول ،تعدا نامعینی از مدلهای ماکسول به صورت موازی کناریکدیگر قرار داده می شوند ومدل جدیدی به نام مدل ماکسول تعمیم یافته ارائه میشودکه بهترین مدل برای آزمون رهایی تنش می باشد.به طور کلی در کرنش های پایین یعنی در دامنه ویسکوالاستیک خطی رفتار خمیر را می توان با مدل های ماکسول وماکسول تعمیم یافته تخمین زد.ودر کرنش های بالا یعنی در دامنه ویسکوالاستیک غیرخطی مدل پلگ مناسب تر است.
2؛1؛-1آزمون خزش
در آزمون خزش تنش ثابتی به نمونه اعمال شده و کرنش به عنوان تابعی از زمان بررسی میشود و با رسم نمودار کرنش بر حسب زمان خواص ویسکوالاستیک مواد تعیین میشود - آلوازو همکاران،. - 2000دراین حالت مشاهده می شود تغییر شکل بازمان افزایش می یابد.زمانی که مقدار کرنش به 63درصد کرنش کلی برسد،زمان خزش نامیده می شود.سپس با توجه به نمودار رفتار ویسکوالاستیکی خمیر آنالیز می شود.
طبق شکل -2-1 در مورد مواد الاستیک ایده آل با اعمال تنش ،تغییر شکل به صورت آنی رخ می دهد وبا برداشتن تنش به طور کامل به حالت قبل بر می گردد. مواد ویسکوزایده آل تغییر شکل با افزایش زمان به صورت خطی افزایش می یابد وبا برداشتن تنش به حالت قبل خود بر نمی گردد.اما خمیر که جز مواد ویسکوالاستیک می باشد رفتاری بین این دو دارد یعنی تغییرشکل آن با افزایش زمان به صورت غیر خطی افزایش می یابد وبا بار برداری بخشی الاستیک آن به حالت قبلی خود برمیگردد.نتایج آزمون خزش به صورت کریپ کمپلیانس بیان می شود،برای مواد الاستیک ایده آل کریپ کمپلیانس ثابت بوده ،درحالی که برای مواد ویسکوالاستیک به صورت تابعی از زمان تغییر می کند.طبق نتایج حاصل ازآزمون خزش نمونه های مختلف آرد گندم با مقاومت مختلف زمان خزش آنها حدودا 41/11ثانیه اعلام شده است.
