Устройство для исследования структурно-механических свойств пищевых продуктов Советский патент 1981 года по МПК G01N33/02 G01N33/12 

Изобретете относится к мясо-молочной и пищевой промышленности и может найти применение при исследовании структурно-механических свойств (предельное напряжение сдвига, модуль упругости, эластичности, степень пеиетрации и т.д.) вязко-пластичных продуктов,-например колбасного фарша, творога, теста, шоколадных масс и т.д., а также упруго-эластичных продуктов - различного вида колбасных изделий, сыров, хлебобулочных изделий и др. Известно устройство для исследования Сз уктурно-механических свойств пищевых продуктов содержащее корпус, шток с индентором и дем фером, соединенный со штоком посредством рычага механизм регистрации перемещения индентора с двумя барабанами и электромагштом а также-щкалу отсчета {1}. Недостатком этрго устройства является то, чго оно не может оценивать качество упругоэластичных продуктов, например колбасных изделий, а также не позволяет прО1водить комплексные исследования структурно-механических свойств (о)асновременное определение предельного напряжения сдвига и степени пенетраиИИ за одан опьгг) как вязко-пластичных, так и упруго|эластичных про;оо ктов. В настоящее время получает развитие инструментальный метод оценки качества не только сырья, но и готовой продукции. Например, при производстве колбасных изделий установлено, что диаметр батона оказывает влияние на массообменные характе н стики готового продукта, т.е. на равномерность распределения влаги по объему батона. А так как в настоящее время имеется тенденция к производству колбасных изделий больших диаметрбв, то значение этих характеристик крайне необходимо - для оценки их качества. При определение степени пенетрации вязко-пластичных продуктов эффективное время пенетрации (т.е. время, наиболее точно выбршное по кривой погружения с учетом минимума по времени и максимума по глу&ше погружения) различно для разных продуктов, время полного погружения индентора в продукт также различно и колеблется от 3 до 5 мин для различных продуктов. Кроме того, известное устройство имеет неравномерную шкалу отсчета и не дает возможности измерять струкlypHo-механические свойства неэлектропроводны продуктов.

Целью изобретения является возможность определения структурно-механических свойств упруго-эластичных продуктов.

Поставленная цель достигается тем, что устройство для исследования структурно-меха шческих свойств пищевых продуктов, содержа-щее корпус, шток с индентором и демпфером, соединенный со штоком посредством рычага механизм регистрации перемещения индентора с двумя барабанами и электромагнитом, а также шкалу отсчета, снабжено двойным блоком управления с реле времени, электромагнитом для фиксации измерений при определении njjeдельного напряжения сдвига и дополнительной шкалой с линзой, связанной с основной, а механизм регистрации снабжен дополнительным барабаном со стрелкой и пластиной из упругого магнитного материала, при этом двойной блок соединен с электромагнитом механизма регистрации и электромагнитом для фиксации измерений.

Индентор состоит из диска и закрепленных в нем одной или нескольких игл, расположенных по окружности.

Кроме того, устройство снабжено микровыключателем.

На фиг. 1 изображено устройство, общий ви на фиг. 2, - разрез А-А на фиг. 1 с механизмом регистрации; на фиг. 3 - конструкции инденторов для исследования готовой продукци на фиг. 4 - графики погружения индентора в исследуемый продукт в зависимости от его консистенции.

Устройство состоит из корпуса 1, внутри которого находится микровыключатель 2 для включения и выключения устройства, шток 3 с ивдентором 4- в нижней части и демпфером в верхней части, представляющим собой цилиндр 5 с поршнем 6. Цилиндр 5 имеет отверстие 7 для поступления и выхода воздуха при перемещении поршня 6. Для подъема и фиксирования штока 3 с индентором 4 в верхнем положении устройство имеет ручку 8 и фиксатор 9. На основании 10 с ножками 11 расположен столик- 12 с подъемным механизмом 13 и рукояткой 14 для подъема или опускания емкости 15 с исследуемым продуктом. Механизм регистрации перемещения индентора 4 включает двойной блок управления 16 с реле времени, барабаны 17-19, установленные с возможностью вращения на оси 20, укрештетшой на передней панели 21 с помощью гайкИ 22. Барабан 19 соединен со щтоком 3 посредством рычага 23, имеющего противовес 24, предназначенный для балансировки подвижной части механизма регистрации во время измерения, причем рычаг 23 входит в зацепление с пальцем 25, установленным на штоке 3. Кроме того, барабан 19 снабжен пластиной 26 с электромагнитами 27 и 28. Барабан 17 снабжен пластиной 29 из упругого магнитного материала и стрелкой 30 для регистрации величины перемещения индентора 4 (степень пенетрации за 3, 5, 8 или 10 с) по шкале 31 отсчета (В и С), причем шкала В - неравномерная, а щкала С - равномерная и прямолинейная, имеющая подвижную линзу 32, барабан 18 снабжен пластиной 33 из упру гого материала и изогнутой стрелкой 34 для регистрации величины перемещения индентора для определения предельного напряжения сдвига (например, за 2-4 или 5 мин). Одновременно расположение пластин 29 и 33 обеспечива-. ет разбалансировку барабанов 17 и 18, необходимую для возврата стрелок 30 и 34 в исходное положение при подъеме индентора 4. Электромагниты 27 и 35 установлены: первый на пластине 26, а второй - жестко на передней панели 21, с возможностью воздействия на пластину 29, причем первый призамыкании электрической цепи во время контакта индентора 4 с исследуемым продуктом, а второй - по истечении заданного в блоке управления 16 времени погружения для определения степени пенетрации. .Электромагниты 28 и 36 выполняют те же функции, что и описанные, только с пластиной 33, однако отличие заключается в том, что электромагнит 36 воздействует на пластину 33 (притягивая ее) по истечении времени, заданного в минутах. Блок управления 1 электрически связан с индентором 4, столиком 12, электромагнитами 27, 28 механизма регистрации и электромагнитами 35, 36 - для фиксации измерений при определеиии степени пенетрации и предельного напряжения сдвига.

Устройство работает следующим образом. При одновременном измерении предельного напряжения сдвига и степени пенетрации электропроводящих материалов устройство подключается к источнику электропитания. Исследуемый продукт, например колбасный фарш, помещают в емкость 15 и устанавливают на столик 12 под индентором 4 (например, в виде конуса с различным уклоном при вершине). В даойном блоке управления 16с помощью реле BpeMeiiH, которое там находится, устанавливают время срабатывания в зависимости от вида (консистенции) продукта, для первого в секундах, для второго в минутах. Кривые погружения индентора 4 в исследуемый продукт (фиг. 3) зависят от его консистенции, причем кривая I характеризует погружение в жидкий продукт, а кривая II в густой продзпст. По кривым погруже1шя видно, что в течение первых 5-10 с индеитор 4 погружается на величину, равную до 80% от полного погружения, а также, что чем менее

вязкая консистенция продукта, тем менее интенсивно проникает-в него индентор 4 и наоборот. Поэтому для жидких продуктов время пенетрации больше, чем для густых. Освобождают фиксатор 9, затем шток 3 с индентором 4 под действием собственного веса начинают перемещаться вниз, при этом срабатывает микровьпслючатель 2, находящийся ранее в контакте со штоком 3, и с этого момента устройств находится в рабочем состоянии. Скорость перемешения штока 3 ограничивается временем поступления воздуха в цилиндр 5 через отверстие 7. По мере падения штока 3 связанный с ним через палец 25 рычаг 23 перемещается, поворачивая барабан 19. В момент соприкосновения индентора 4 с продуктом замыкается электрическая цепь управления электромагнитами 27 и 28, которые притягивают к себе пластины 29 и 33, при этом все три барабана 17-19 объединяются и начинают поворачиваться, перемещая стрелки 30 и 34 по шкале 31 отсчета, по мере погружения, заданного времени (реле времени) электромагнит 27 обесточивается, а на электромагнит 35 подается питающее напряжение, в результате чего пластина 29, высвобождаясь из зацепления с электроллапштом 27, притягивается электромагнитом 35 фиксации измерений степени пенетрации, жестко закрепленным на передней панели 21, При этом щ)угая стрелка 34 остается жестко (вязанной через барабан 18 пластиной 33 с электромагнитом 28 и перемешается по шкале 31, показьюая дальнейшее погружение индентора 4 в продукт. По истечении времени, заданного для определения предельного напряжения сдвига, происходит процесс, аналогия- ный указанному, и стрелка 34 останавливается за счег притяжения пластины 33 электромагнитом 36. Показания лучше всего снимать по двум

шкалам и через линзу 32, корректируя нх величину.

По окончании измерений шток 3 с индентором 4 при помощи ручки 8 возвращается в верхнее положение, где фиксируется при помощи фиксатора 9, и,, касаясь микровыключателя 2, выключает устройство, электрическая цепь размыкается и стрелки возвращаются в исходное положение.

При одновременном измерении предельного напряжения сдвига и степени пеиетрации неэлектропроводящих продуктов продукт закладывается в емкость 15 и устанавливается на столик 12. При помощи рукоятки подъемного механизма 13 емкость 15 поднимается до тех пор, пока острие индентора (конуса) коснется поверхности продукта. Затем произвольно подают питающее напряжение на электромагниты 27 и 28, и далее процесс осуществляется аналогично.

При измерении структурно-механических свойств упру го-эластичных продуктов перед тем, как подключить устройство к источнику, электропитания, на шток 3 навинчивается специальный индентор. (фиг. 3 а, б и в), представляющий собой диск 37 с запрессованными в нем иглами (иглой) 38. Индентор (фиг.З а) имеет, например, 13 игл, расположенных по окружности двух диаметров и в центре

диска 37, дает возможность. с помощью одного замера определить среднюю характеристику упругоэластичных свойств исследуемого продукта; индентор (фиг. 3 5) с иглами по окружности любого диаметра (8 игл) позволяет определить среднюю характеристику свойств продукта по любому диаметру; индентор (фиг. 3 в) с иглой в центре диска - характеристику, соответственно, в центре исследуемого про« дукта.

При исследовании, например, готового колбасного изделия образец представляет собой кусок любой колбасы высотой 40-45 мм, вырезанный из батона перпендикулярно его длине. Образец устанавливают на столик 12 произвольно. Далее измерение осуществляют аналогично описанному.

Таким образом, по структурне-механическим свойствам можно характеризовать нежность готовых колбасных изделий, а также судлть о качестве отдельных изделий по разномерности

распределения влаги по всему объему исследуемого батона.

Предложенное изобретение позволяет заменить органолептический метод оценки качества

мясомолочных и других пищевых продуктов по их консистенции инструментальным. Замер свойств продукта экспресс-методом в течение 3-1C с позволяет контролировать и регулировать технологический процесс, поддерживая оптимальные характеристики, что повышает качество и позволяет стабилизировать выходы готовых изделий.

Формула изобретения

45

I . Устройство для исследования структурномеханических свойств пищевых продуктов, со-, держащее корпус, шток с индентором и делшфером, соединенный со щтоком посредством рычага механизм регистрации перемещения индентора с двумя барабанами и электромагнитом, а .также шкалу отсчета, отличающееся тем, что, с целью возможности определения структурно-механических свойств упругоэластичных продуктов, оно снабжено двойным блоком управления с реле времени, электромагнитом для фиксации измерений при определении предельного напряжеш1я сдвига и дополнительной шкалой с линзой, связанной с основной, а мехаш1зм регистрации снабжен дополнительным барабаном со стрелкой ипластиной из удругрго магнитного материала, при этом двойной блок соединен с электромагнитом механизма регистрации и электромагнитом для фиксации измерений.

2. Устройство по п, 1,отличающе-. е с я тем, что индеитор состоит из диска и

закрепленных в рем одной или нескольких игл, расположенных по окружности.

3. Устройство по п. 1, о т л и ч а ю щ ее с я тем, что оно снабжено микровыключателчм.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР № 731373, кл. G 01 N 33/12, 1979.

Ь.ММ