Реферати українською » Промышленность, производство » Харчова реологія: основи методики розрахунку реологічних характеристик, отриманих на ротаційних віскозиметрах


Реферат Харчова реологія: основи методики розрахунку реологічних характеристик, отриманих на ротаційних віскозиметрах

1. Завданняреологии

 

>Реология - наука про деформації і перебігу різних тіл, вона вивчає способи визначенняструктурно-механических властивостей сировини, напівфабрикатів і функціональних продуктів, прилади для регулювання технологічних процесів і за якістю усім стадіях виробництва.

З допомогою інженерноїреологии, з урахуванням біохімічних, біофізичних, фізико-хімічних і органолептичних показників, вирішують такі:

- глибоке вивчення сутності процесів, що уструктурообразовании функціональних продуктів;

- визначення нормативнихструктурно-механических властивостей, характеризуючих якість виробів, їхнього використання їх у технологічної документації;

- отримання необхідних даних до розрахунку і шляхом створення спеціалізованого технологічного устаткування.

>Реология включає два розділу: перший присвячений вивченню реологічних чи більш загальному сенсіструктурно-механических властивостей реальних тіл, другий розглядає рух реальних тіл у робочих органах машин і апаратів і розробляє інженерні методи їхньогорасчета.[5,6c]

2. Об'єкти досліджень харчовоїреологии

Об'єктом дослідження, у харчовоїреологии є харчові матеріали.

Для проведення реологічних досліджень властивості тіл висловлюють як математичних (ідеалізованих) моделей чи рівнянь, що з тій чи іншій ступенем точності характеризують поведінка реального тіла у процесі деформування. Недолік теоретичноїреологии у тому, що прості та зрозумілі моделі непридатні для практичного використання, а прийнятні для практики моделі – надзвичайно складні. Це становище належить до білковим харчових продуктів, які мають складне фізико-хімічне будову та чутливі зміну зовнішніх чинників. Для точного описи процесів течії і деформування цих продуктів необхідні складові комплексні моделі теоретичноїреологии відповідні диференціальні рівняння, що не прийнято в практичних цілей. От і доводиться знаходити наближені рішення з урахуванням різних гіпотез і міркувань. У інженернійреологии зазвичай орієнтуються на пошук можливо простих залежностей, оскільки для практики потрібні лише окремі середні, сумарні характеристики. Для цього він в теоретичних і експериментальних дослідженнях використовуються різніреологические методи: диференціальний і інтегральний, методи аналізу закономірностей і подоби. Розробка і проведення експериментів, та його узагальнення у тому напрямі дозволяють отримати фізично обгрунтовані рішення, застосовні для практичнихцелей.[5,12c]

3. Основи методики розрахунку реологічних характеристик, отриманих на ротаційнихвискозиметрах

>Вискозиметрия полягає в двох експериментальних принципах: вимірюється опір руху, обумовлене в'язкістю середовища, або за протікання досліджуваного речовини в каналі тій чи іншій геометричній форми, або за русі твердого тіла серед, в'язкість якої визначають найпоширеніші капілярна, ротаційна, вібраційнавискозиметрия, метод падаючого кульки, пенетрація іпластометрия.

>Ротационние віскозиметри широко застосовують у багатьох галузях харчової промисловості, у технологічних лабораторіях підприємств, з науково-дослідницькою організаціях.Вискозиметри служать контролю якості вихідного сировини, напівфабрикатів і готового продукту, і навіть контролю технологічних процесів.

У ротаційнійвискозиметрии вимірюють крутний момент М і кутову швидкість обертання У одному з основних варіантів методу шар досліджуваної рідини заввишки М перебуває між двомакоаксиальними циліндрами з внутрішніми радіусами Rі і Rпро (Rі < R>o) які обертаються один про іншого.Вязкость обчислюється за такою формулоюМаргулеса:

 ,

>где=R0 /Rі.

Зазвичай зазор між циліндрами малий [(R0 — Rі)/R01], що забезпечує однорідність умов деформування в досліджуваному зразку. У цьому вся основна перевага ротаційнійвискозиметрии перед капілярної, що у капілярі неминуче розподіл швидкостей і напруг по радіусу каналу. Якщо зовнішнє циліндр відсутня ,в'язкість обчислюють за такою формулою:

.

Зразок можна поміщати також між конусом і площиною, між двома конусами чи сферами. Дляньютоновских рідин =const. Прирасчетевводят різноманітні поправки, насамперед на крайові ефекти.

Отже, в приладах реалізуються два методу дослідження:

- метод сталості швидкості деформації;

- метод сталостікрутящегося моменту.

При реологічних дослідженнях ефективно поєднання обох методів. Поєднання методів доцільно здійснювати в такий спосіб, щобвязкоупругие властивості матеріалів з незруйнованої структурою вивчалися методом сталостікрутящегося моменту, а процеси руйнації й режим встановленого течії – методом сталості швидкості деформації.

Методика розрахунку реологічних характеристик має специфічні особливості кожної із двох основних областей стану структури продукту.

У сфері незруйнованої структури визначають модулі пружності, найбільшу в'язкість і характеру розвитку деформацій. Виміри починають післятиксотропного відновлення структури.Величини деформацій відраховують за показниками приладу. Досвід проводять при зусиллях, менших, ніж максимальне напруження зсуву, з інтервалом записи деформацій 10-20 з.

При перехід до області лавинного руйнації структури за дзвоновидною кривою течії визначають статистичне і динамічний максимальне напруження зсуву, пластичну в'язкість і залежність ефективної в'язкості від градієнта швидкості чи напруги зсуву.Обсчет результатів проводять за рівноважної кривою течії, що проходить крізь ці точки.Вращение ротора викликає поява внутрішніх напруг у продукті, які перебувають міжротором і склянкою. Цікасательние напруги пропорційнісдвигающим зусиллям, тому графічну і математичну обробку дослідів робити в консистентних змінних, чи користуючись первинними залежностями, отриманими безпосередньо зопита.[4,51c]

 


4. Регулюванняструктурно-механических властивостей при механічної обробці

 

Найпростіший метод вивченняструктурно-механических властивостей харчових матеріалів у побудові кривих кінетики деформації (кривих течії). За цією кривим можна знайти сім незалежних друг від друга деформаційних характеристик матеріалу: модулі миттєвою пружності і пружного післядії, в'язкістьрелаксационногорелаксационного (течії) і пружного післядії; межі пружності, плинності та міцності. Величина краю міцності перестав бути інваріантної, оскільки залежить від механічного режиму деформування. Перелічені константи дозволяють пояснитидеформационное поведінка матеріалу і повно охарактеризувати йогоструктурно-механические властивості. Одержання таких характеристик можливе процесі вивчення реологічних властивостей харчових мас, тобто за вивченні процесу їхньої течії під впливом постійної напруги.

Криві течії (>реограмми)ньютоновских рідин є пряму лінію, яка стелиться через початок координат. Усі криві течії (>дилатантная рідина,структурно-вязкая рідина, нелінійнепластичное тіло, лінійнепластичное тіло), які відхиляються від прямий лінії, називаютьненьютоновскими рідинами. У цьому крива –дилатантная рідина, характеризуєдилатантное протягом, характерне переважно для концентрованих дисперсних систем, у якому зі збільшенням швидкості деформації настає «складне становище зсуву», тобто відбувається підвищення в'язкості; крива –стуктурно-вязкая рідина описуєпсевдопластическое протягом, що вирізняло «>сдвигового розм'якання» внаслідок руйнації структури зі збільшенням швидкості деформації; крива – нелінійного пластичного тіла показує нелінійне пластичне протягом, притаманне більшості пластичних тіл після досягнення граничного напруги зсуву.Линейная залежність - лінійнепластичное тіло й убингамовских тіл й відповідає ідеальномупластичному перебігу, після досягнення граничного напруги зсуву.

>Тиксотропним системам властивоизотермическое відновлення після руйнації, і навіть безупинне її руйнація (до певної межі) придеформировании.

>Реопексние системи здатні структуруватися, тобто утворювати контакти між частинками внаслідок орієнтації чи слабкоїтурбулизации при механічному вплив з невеликимиградиентами швидкості.

Особливістю багатьохпсевдопластичних іпластично-вязких структурованих дисперсних системкоагуляционного типу служить наявність петельгистерезиса при навантаженні і розвантаженні. Площареограмми між кривою і віссю ординат є (у відповідній масштабі) питому потужність (на одиницю обсягу). Вона складається з потужностіньютоновского течії і, потрібну у своїй жградиенте швидкості досягнення даної ступеня руйнації структури. Потужність, пропорційна площі між двома кривими, утворюючими петлігистерезиса, характеризують ступінь наближення структури до рівноважному стану.

Багато процесах продукт піддається інтенсивним механічним впливам (в насосах, мішалках тощо.), тобто його структура сягає часткової практично граничного руйнації. Тому, за використанні результатів реологічних досліджень для практичних розрахунків слід знати бодай наближено вибрати ту криву течії, що відповідає даної ступеня руйнації. Відповідно до цим при розрахунку різних процесів необхідно використовувати характеристики, певні у відповідній інтервалі напруг і деформацій.Качественную оцінку продукту також потрібен проводити по найсуттєвіше для цього процесухарактеристикам.[1,108c]


Список літератури

 

1. Горбатова А.В.Структурно-механические характеристики продуктів харчування. М. - Легка і Харчова промисловість,1982-237с

2. Перебийніс А.В. Технології виробництва функціональної продукції з продовольчого сировини. М. - Легка і Харчова промисловість,2002-230с

3.Рогов І.В. Фізичні методи обробки продуктів харчування. М. -Харчова промисловість2004-584с

4. ФедоровН.Е., Вимірюванняротационнимвискозиметром. М. - Легка і Харчова промисловість,2000-104с

5.Шалигина А.М.Структурно-механические характеристики продуктів харчування. М. - Колос,2002-201с


Схожі реферати:

Навігація