Физические свойства продовольственных товаров

Физические свойства — энергетическая способность, тепло­физические, оптические, структурно-механические, сорбцион­ные свойства — отражают внешнее проявление внутренней сущности продуктов. Их величины зависят от химического со­става продуктов, их строения, биологических особенно­стей и пр.

Энергетическая способность (калорийность) продуктов

Количество энергии, образующейся в организме человека при окислении углеводов, белков и жиров пищевых продуктов, принято называть их энергетической способностью.  При пол­ном окислении в организме 1 г жира выделяется 38,9 кДж  (9,3 ккал), 1 г  углеводов и 1 г  белков — по 17,2 кДж (по 4,1 ккал).

Конечными продуктами окисления углеводов и жи­ров являются углекислота и вода, а при окислении белков образуются, кроме углекислого газа и воды, мочевина и ам­монийные соли.

Организм человека получает определенное количество энергии при окислении спирта и некоторых органических кислот. Энергетическая способность органических кислот рассчитывается условно по коэффициенту, принятому для углеводов. При расчете энергетической способности про­дуктов не учитываются вода, минеральные вещества, пентозаны, целлюлоза и др.

Зная химический состав продукта, можно вычислить его энергетическую способность. Например, энергетическая способность 100 г сыра, содержащего (в %) жиров — 28,5, белков — 20,0 и углеводов — 3,5, составит 1438,5 кДж (28,5-38,9 + 20,0-17,2 + 3,5-17,2). Этот расчет дает так называемую теоретическую энергетическую способность, так как условно принимается полная усвояемость организ­мом белков, жиров и углеводов пищи.

В нашей стране изданы таблицы химического состава и питательной ценности отечественных пищевых продуктов, подготовленные специальными межведомственными комис­сиями. В них указано содержание в пищевых продуктах бел­ков, жиров, углеводов, витаминов, минеральных веществ и практическая энергетическая ценность продуктов.

Данные таблиц используют в детских учреждениях, санаториях и столовых для составления суточных рационов питания. Главным правилом рационального питания является со­ответствие между энергетической способностью пищи и за­тратами энергии организмом.

Определению нормативов пита­ния в нашей стране уделяется большое внимание. В зависи­мости от особенностей выполняемого труда все население разделено на четыре группы, сходные по количеству затрачиваемой энергии в сутки.

К I группе отнесены лица, не свя­занные с физическим трудом; их суточные энергетические за­траты определяются в 9240—12600кДж. Во II группу вошли работники механизированного труда и сферы обслужи­вания; их энергетические затраты составляют 9880—13 420 кДж. В III группу отнесены работники механизированного труда, связанного со значительными физическими усилиями; их энергетические затраты 10 500—14 280 кДж. IV группа — работники частично механизированного труда; энергетиче­ские затраты их 12 180—15 540 кДж.

Наука о рациональном питании рекомендует, чтобы в среднем дневном рационе взрослого человека на 80—100 г белка содержалось около 100 г жира и 400—500 г углеводов. В пожилом возрасте и при малоподвижном физически ненагруженном образе жизни рекомендуется в пищевой рацион включать не более 70 г белков, 66—76 г жиров и 280—320 г углеводов.

Пища должна быть разнообразной и содержать в определенной пропорции не менее 65 обязательных компо­нентов— аминокислот (большое значение имеет правильное соотношение восьми незаменимых аминокислот), витаминов, незаменимых полиненасыщенных жирных кислот, фосфоли­пидов, минеральных элементов и др.

В нашей стране в связи с повышением материального уровня населения и с ростом производства продовольствен­ных товаров происходят сдвиги в структуре питания в сто­рону сокращения потребления хлебных изделий, картофеля и увеличения в рационе питания яиц, мясных и молочных продуктов.

Теплофизические характеристики продуктов

Коэффици­енты теплоемкости, теплопроводности, температуропровод­ности широко используют в производстве пищевых продук­тов для расчетов изменения температуры внутри сырья, про­должительности его термической обработки (нагревания, охлаждения) и др. В практике торговли теплофизические ха­рактеристики применяют для расчетов необходимого количе­ства тепловой энергии для охлаждения и замораживания продуктов в процессе их хранения и транспортирования.

Теплоемкость продуктов зависит от содержания в них воды. Так, удельная теплоемкость огурцов, содержащих 97% ‘воды, близка к теплоемкости воды. Этот показатель зерна с влажностью 15% в два раза меньше.

Коэффициент температуропроводности зависит от тепло­емкости, теплопроводности и плотности и равен количеству тепловой энергии, проходящей в единицу времени через еди­ницу поверхности при единичном градиенте внутренней энер­гии.

Оптические свойства пищевых продуктов

К оптическим свойствам относятся цвет, блеск, прозрачность, способность преломлять свет, которые воспринимаются в зрительных ощу­щениях. Различные цветовые ощущения у человека вызываются видимыми лучами оптической области спектра с длиной волны 380—760 нм. Цвет наряду с формой товаров — основ­ной элемент зрительного ощущения при действии лучистой энергии на глаз человека.

Если продукт отражает лучи всех длин волн спектра в одинаковом соотношении, то получаются так называемые ахроматические цвета — от белого через се­рый до черного — в зависимости от количества отражаемых лучей.

Полное отражение дает белый цвет, полное поглоще­ние—идеально черный. При избирательном отражении света (коэффициент отражения световых лучей различных длин волн неодинаков) продукт приобретает хроматический цвет (зеленый, розовый и др.). Цвет продуктов определяют ви­зуально, сопоставляя его с эталоном, образцом, или фото­электрическими методами с помощью фотоэлектроколори­метра.

Структурно-механические свойства пищевых продуктов

Свойства продуктов — плотность, прочность, твердость, упру­гость, пластичность, релаксация, вязкость, липкость — зависят не только от химического состава продуктов, но и от строе­ния, или структуры. Поэтому эти свойства продуктов назы­вают структурно-механическими.

Для некоторых пищевых продуктов определяют относи­тельную плотность: это отношение плотности исследуемого продукта к плотности воды при температуре 4° и нормальном атмосферном давлении или отношение массы продукта к массе воды, взятых в одинаковых объемах, при одной и той же температуре (при 20° или 15°).

Плотность характеризует качество пищевых продуктов. По ее величине можно судить о количестве спирта в водке, сахарозы в растворе сахара, соли в рассоле и т. д. По плот­ности можно установить состав продукта, его строение, избе­гая при этом сложных анализов. Например, чем выше плот­ность картофеля, тем больше содержится в нем крахмала; яб­локи с более высокой плотностью содержат в тканях меньше воздуха; чем выше плотность зрелых томатов, тем больше выход томатного пюре.

Для ряда пищевых продуктов (зерна, крупы, овощей, пло­дов и др.) важным показателем является насыпная (объем­ная) плотность. Под этим показателем понимается масса про­дукта в единице объема при свободной с пустотами укладке. Например, насыпная плотность картофеля — 640 кг/м3, ка­пусты-— 430 кг/м3 и т. д.

Показатель насыпной плотности продуктов используется для расчета скорости воздуха при активном вентилировании насыпи овощей, зерна, определении необходимого количества тары, емкости овоще- и зернохра­нилищ для размещения на хранение определенной массы то­варов, потребного количества транспортных средств для пе­ревозки товаров.

Удельный объем (м3/кг)—объем 1 кг продукта в куб.м— показатель, обратный плотности, служит для определения ка­чества продуктов. Например, величина удельного объема хлеба характеризует его пористость и т. д.

Механические свойства товаров проявляются в процессе их деформации. Реология — наука о деформации и течении различных тел — дает возможность понять многие явления, происходящие при производстве, перевозках и хранении то­варов. По некоторым физико-механическим и реологическим величинам производится контроль производственных процес­сов и определение качества готового продукта.

При определении реологических свойств пищевых про­дуктов замеряют количество механической энергии, расхо­дуемой во времени на создание в продуктах обратимых (упругих) или остаточных (пластических) деформаций, ко­торые характеризуют силы химических связей между моле­кулами и звеньями, входящими в состав структуры. По этим данным можно оценить протекающие в продуктах скорости химических и биохимических процессов.

По агрегатному состоянию пищевые продукты бывают твердыми, твердо-жидкими и жидкими. Твердым продуктам характерно постоянство формы, они обладают свойствами упругости и прочности. Твердо-жидкие продукты характери­зуются явно выраженными как упругими, так и пластиче­скими свойствами. Жидкости обладают текучестью — способ­ностью к необратимым пластическим деформациям под дей­ствием собственной массы.

Прочность — способность продукта сопротивляться меха­ническому разрушению. Прочность — показатель, обратный хрупкости, — определяется при оценке качества макарон, са­хара-рафинада, сухарей и других продуктов.

Твердость — это местная, краевая прочность тела. Под твердостью понимают свойство тела препятствовать проникновению в него другого (более твердого) тела. Для опреде­ления твердости на поверхность продукта воздействуют твер­дым наконечником, который может иметь форму шарика, ко­нуса, пирамиды или иглы (последняя применяется для более мягких продуктов — плодов, овощей и т. д.). Определяют твердость сахара, зерна, плодов, овощей и других продуктов.

Упругость характеризует способность продукта к обрати­мым деформациям. Применяется этот показатель при опре­делении упругости теста, клейковины пшеничного теста, хлеб­ных изделий, мясных, рыбных и других товаров.

Пластичность — способность продукта к необратимым де­формациям. Этот показатель характеризует качество теста, карамельной массы и др.

Релаксация — свойство материала, характеризующее ско­рость (время) перехода упругих деформаций в пластические, при постоянной нагрузке. Определенной величиной релакса­ции характеризуются только продукты твердо-жидкой струк­туры (творог, сыр, мышечная ткань, мясной фарш и др.). Это свойство продуктов имеет большое значение при транс­портировке хлебных и кондитерских изделий, плодов, овощей и других продуктов.

Вязкость — свойство жидкостей оказывать сопротивление перемещению одной ее части относительно другой под влия­нием действия внешней силы.

Липкость (адгезия) — способность продуктов проявлять более или менее значительные силы взаимодействия с другим продуктом или с поверхностью тары, в которой находится продукт. Свойствами липкости обладают многие пищевые продукты — хлебный мякиш, сыр, сливочное масло, патока, вареная колбаса и др.

При разрезывании они прилипают к лезвию ножа, крошатся или ломаются, при разжевывании липнут к зубам или небу. Липкость продуктов определяют с целью управления этим свойством в процессе производства и хранения товаров.

Сорбционные свойства продуктов

Сорбция — физико-хи­мический процесс, при котором происходит поглощение про­дуктом паров и газов из окружающей среды. Для характе­ристики продуктов важно знать не только, какое количество газа, пара способны они поглотить в различных условиях хранения, но и как влияют поглощенные вещества на свойства продуктов.

При сорбции и десорбции паров и газов происходит изменение качества продуктов. Наибольшее практическое значение имеют поглощение и отдача продуктами воды. Увлажнение продукта, т. е. сорбция им водяных паров, происходит тогда, когда давление водяных паров в воздухе превышает давление водяных паров на его поверхности, воз­никающее в результате испарения части свободной воды самого продукта.

Поглощение влаги продуктом в этом случае происходит как за счет образования тонкого слоя на его поверхности (адсорбция), путем объемного поглощения (аб­сорбция) гидрофильными веществами, так и в результате капиллярной конденсации (при наличии макро- и микрока­пилляров). Отдача влаги (десорбция) продуктом происходит при большем давлении водяных паров на поверхности про­дукта по сравнению с давлением водяных паров в воздухе.

Процесс увлажнения и отдачи влаги продуктом происходит до приобретения им равновесной влажности, при которой давление водяного пара в воздухе и на поверхности продукта становится равным.

Давление водяных паров в воздухе зависит от его темпера­туры и абсолютной влажности, т. е. количества водяных паров в 1 м3. Степень насыщения влагой воздуха характери­зуется выраженной в процентах относительной влажностью, т. е. отношением фактического количества водяных паров к тому количеству, которое необходимо для его насыщения при данной температуре.

Свойство продуктов поглощать влагу из воздуха называют гигроскопичностью, а способность не поглощать влагу называется гидрофобностью. Отдача и поглощение влаги, паро- и газообразных веществ продуктами имеет большое значение при их перевозках и хранении.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *