Определение сдвиговых характеристик пищевых масс

Классификация реометров

При планировании и организации реометрических исследований большое значение имеет классификация приборов и методов исследований.

М. Рейнер делит реометры на три типа:

1. Приборы, на которых реализуется однородная деформация. Например, машины для испытания твердых тел на растяжение и сжатие.

2. Приборы ламинарного полуоднородного сдвига, обработка данных на которых вследствие неоднородного поля деформаций требуют интегрирования или дифференцирования эмпирических результатов - например, ротационные и капиллярные вискозиметры.

3. Приборы, на которых реализуется ламинарное течение более сложного вида. Например, вискозиметры с падающим шариком.

Приборы для изучения реологических свойств по их физико-математической обоснованности можно подразделить на:

абсолютные;

относительные;

условные.

На приборах первой группы получают значения исследуемых характеристик в абсолютных единицах.

При работе на приборах второй группы осуществляют их предварительную тарировку на эталонных материалах, характеристики которых в условиях проведения опыта заведомо известны. В результате экспериментов получают относительные значения, которые с учетом тарировочных графиков легко пересчитываются в абсолютные.

На приборах третьей группы получают некоторые условные величины, характерные для данного прибора. Эти условные характеристики могут быть использованы для сравнения различных масс, а также для изучения влияния на испытуемые материалы технологических и других факторов в процессе производства. Условные показатели имеют лишь качественный характер и не могут быть использованы для расчета машин и оборудования.

Данные, полученные на приборах первых двух групп, являющихся теоретически обоснованными, могут быть применены, как для оценки качества пищевых продуктов, так и для расчета рабочих узлов машин и выбора оптимальных режимов их работы.

Условия, при которых проводятся исследования на производстве, а также используемые методы и приборы определяются поставленной задачей. В соответствии с этим приборы, предназначенные для измерения структурно- механических свойств пищевых материалов, могут быть разделены на четыре группы:

1) промышленные приборы, устанавливаемые непосредственно на технологических машинах и регистрирующие свойства масс в потоке;

2) лабораторные приборы массового назначения для проведения ус­коренного контроля за ходом технологического процесса;

3) приборы, позволяющие проводить более углубленные испытания в лабораториях предприятий;

4) приборы, предназначенные для исследовательских целей, для измерения некоторых специфических физических свойств материалов.

При выборе метода исследования и приборов для определения реологических свойств какого-либо материала необходимо помнить об условиях, в которых последний находится в перерабатывающих машинах.

В некоторых случаях измерение реологических параметров одного продукта различными методами дает неодинаковые результаты. Это объясняется тем, что каждый метод измерения характеризуется определенными геометрическими, кинематическими и динамическими параметрами прибора и условиями проведения опыта. Указанные параметры и условия обусловлены теоретическими положениями, при разработке которых всегда вводятся определенные допущения. При научно обоснованной методике эксперимента измеряемые величины должны

иметь одинаковые значения независимо от способов измерения и конструкции прибора.

Приборы для измерения сдвиговых свойств по принципу действия делятся на следующие группы:

• вискозиметры (ротационные; капиллярные; с падающим шариком);

• пенетрометры;

• приборы с плоскопараллельным смещением пластин.

Сдвиговые свойства представляют основную группу структурно- механических свойств. Характеристики, определяющие эти свойства, можно использовать для самых различных целей - от оценки дисперсности систем и качества продукта до реодинамических расчётов трубопроводов, машин и аппаратов.

Сдвиговые характеристики позволяют также судить о качественной характеристике - консистенции продукта и степени его обработки при воздействии различных напряжений.

Сдвиговые свойства проявляются при касательном смещении слоев продукта. К основным сдвиговым реологическим свойствам структурированных жидкостей (то есть практически всех ньютоновских жидкостей, у которых ПНС практически равно нулю, а также переходных структурированных жидкостей, у которых величина предельного напряжения сдвига незначительна - до 10 Па) относятся динамическая и кинематическая вязкость.

Приборы для измерения компрессионных характеристик можно разделить на две группы:

для исследования свойств при осевом сжатии продукта; для исследования свойств при объёмном сжатии продукта.

Существенных различий в методиках определения компрессионных характеристик приборами разных групп нет.

Компрессионные (объёмные) свойства характеризуют поведение продукта в заданном объёме или между двумя плоскостями при воздействии на него нормальных напряжений. Они используются в основном для расчета процессов, в которых продукт подвергается воздействию давления в замкнутом объёме: формования, дозирования, шприцевания, а также для оценки качества упруго- пластичных и упруго-эластичных продуктов.

Компрессионные свойства включают относительную линейную или объёмную деформации, скорость деформации, коэффициент объёмного сжатия, упругость, объёмный модель упругости, общую деформацию, период релаксации, а также коэффициент бокового давления и плотность, которые определяются с помощью компрессометров.

Период релаксации (упругого последействия) - это продолжительность восстановления напряжения при постоянной деформации или деформации после снятия напряжения. Он включает в себя выравнивание напряжений по всему объёму продукта (релаксация напряжений) и затухание скорости формоизменения (релаксация деформаций). По своей сущности временное релаксационные характеристики - это физико-механические параметры, определяющие механические свойства данного пластично-вязкого тела.

В ряде машин (прессов, волчков, дозаторов и т. д.) первоначальный вид и состояние продукта изменяются под действием давления. Объём и плотность продукта на выходе могут значительно отличаться от начальных. Эти изменения определяют на основании компрессионных характеристик. Используются следующие основные методы измерения: осевое сжатие между пластинами; осевое растяжение; одностороннее объёмное сжатие; двустороннее объёмное сжатие.

Приборы для измерения поверхностных характеристик (адгезии, липкости, внешнего трения) основаны на разрушении адгезионного шва путём приложения внешнего усилия.

При определении адгезионных характеристик по способу приложения усилия различают методы отрыва (равномерного и неравномерного) и сдвига.

Коэффициенты трения пищевых материалов в зависимости от реологических свойств, состояния фрикционных поверхностей и скорости скольжения определяются различными методами. Классический тип прибора для измерения силы внешнего трения представляет собой пару тел, соприкасающихся плоскими поверхностями, площадь которых может быть от долей квадратных миллиметров до десятков квадратных миллиметров. При этом одно из тел смещается относительно другого, а сила смещения (трения) измеряется тензометрическими, динамическими или какими-либо другими датчиками. Для малых скоростей трения реализуется прямолинейное смещение поверхности.

И. В. Крагельский распределил известные методы определения коэффициента трения на четыре группы, положив в основу геометрический и кинематический принципы:

• методы, в которых одна плоскость поступательно перемещается относительно другой (используются для твёрдообразных продуктов: сухарей, хлеба, мяса, рыбы, зерна, сыра, сыпучих продуктов и т. д.). Здесь выделяют: перемещение продукта по движущейся поверхности;

перемещение продукта с помощью груза по неподвижной поверхности; скольжение продукта по наклонной поверхности.

• методы, в которых одна из фрикционных пар совершает вращательное движение (используются для конфетных масс, таблеток кофе и чая, формового хлеба, сухарных плит, мяса и рыбы)

• методы, в которых образующая цилиндра соприкасается с плоскостью

• методы, в которых одна цилиндрическая или плоская гибкая поверхность перемещается по цилиндрической поверхности.

Приборы для измерения липкости можно разделить на две группы: с постепенным или мгновенным отрывом.

При мгновенном отрыве одновременно разрушается большинство связей, продукт в некоторой степени уподобляется твёрдо-хрупкому телу. При медленном отрыве преобладает пластическое течение, разрушение происходит постепенно по дефектам структуры, при этом молекулы и частицы продукта выходят из механического зацепления с материалом пластин. В результате этого величина адгезии уменьшается по сравнению с мгновенным отрывом.

При сцеплении двух твёрдых тел более пригоден для исследования метод отрыва, для определения адгезии в эластических склейках наиболее применим метод раздира. Кроме этого используют метод сдвига, позволяющий определять усилие, необходимое для смещения слоёв. Соответственно, разделение контактирующих тел может происходить по трём вариантам: адгезионному, когезионному, смешанному.

Для мясных, молочных и рыбных продуктов адгезия в чистом виде часто не наблюдается, поэтому измеряют удельное усилие разделения двух тел без конкретизации его вида. Полученное значение величины называют давлением прилипания, или липкостью.

Дата добавления: 2014-02-26; просмотров: 998; Нарушение авторских прав

Мы поможем в написании ваших работ!