На головну

РЕОЛОГИЧЕСКИЕ МЕТОДИ

  1.  Gt; Функції та методи інноваційного менеджменту> Прогнозування в інноваційному менеджменті
  2.  I. Якісні методи системного аналізу.
  3.  III) Методи управління
  4.  III. МЕТОДИ РІШЕННЯ СТАНУ ЕЛЕКТРИЧНОЇ СИСТЕМИ
  5.  III. Технологія і методи менеджменту.
  6.  IV. МЕТОДИ СКЛАДАННЯ
  7.  PR. Цілі, завдання, функції, методи.

При оцінці якості готових виробів, сировини і напівфабрикатів поряд з суб'єктивними методами широко використовують структурно-механічні та реологічні методи. Без урахування реологі-


чеських властивостей кондитерських мас неможливо забезпечити стабільність виробництва якісної продукції.

Знання залежності реологічних властивостей напівфабрикатів кондитерського виробництва від температури, вологості, тривалості та інтенсивності механічного та теплового впливу та інших факторів дозволяє оптимально регулювати і прогнозувати технологічні параметри виробництва.

Реологія вивчає деформаційне поведінку реальних тіл під дією навантаження. При цьому для опису структурно-механічних і реологічних властивостей тіла використовуються положення механіки і теорії пружності.

Під дією зовнішнього навантаження в тілі виникають деформації і напруги, що характеризують внутрішні сили взаємодії його елементів.

під деформацією розуміють відносне зміщення частинок тіла, при якому не порушується його безперервність. деформація називається пружною (Миттєво оборотної), якщо після зняття навантаження тіло без запізнювання повертається в початковий стан, і залишкової, якщо після зняття навантаження деформація зберігається.

Багато харчових маси під дією навантаження крім пружною деформації випробовують еластичну (Запізнюється) деформацію. У цьому випадку після зняття навантаження тіло повертається в початковий стан протягом деякого часу в результаті поступового зменшення напруги. Процес зменшення напружень в часі називається релаксацією. Час релаксації якісно характеризує структурно-механічні властивості тіла.

пластичність - Властивість тіл необоротно деформуватися під дією навантаження. Пластична деформація під дією постійного навантаження характеризується ползучестью.

в'язкість - Властивість системи чинити опір відносному зсуву шарів, що викликається внутрішнім тертям.

У теорії реології терміни вживаються в такому моделі ідеальних тел: ідеально-пружне (тіло Гука), ідеально-пластичне (тіло Сен-Венана) і ідеально-в'язке (тіло Ньютона).

Ідеально-пружним називають тіло, поведінка якого під навантаженням підкоряється закону Гука, т. е. лінійна деформація пропорційна прикладеному навантаженню.

Ідеально-пластичним називають тіло, яке залишається жорстким до тих пір, поки величина прикладеної напруги менше деякого критичного значення, яке називається межею плинності (хт). Після досягнення межі текучості відбувається пластичне протягом матеріалу з постійною швидкістю при постійній напрузі.

Ідеально-в'язким вважається тіло, протягом якого підпорядковується постулату Ньютона і закону Пуазейля. Ідеально-в'язке тіло


чаші називають ньютонівської рідиною. В'язкість такої рідини називається нормальної, безструктурної або ньютонівської, так як вона не залежить від швидкості зсуву.

Жоден з харчових матеріалів за своїми реологическим характеристиками не може відповідати одному з ідеальних тел. Кондитерські маси - це концентровані дисперсні системи з просторовими структурами, що володіють складними реологічними властивостями.

Для нен'ютоновскіх рідин в'язкість є функцією швидкості зсуву (швидкості деформації), тому її називають уявною або ефективною в'язкістю.

Для опису реологічних властивостей харчових мас користуються залежностями напруги від швидкості зсуву т (у) або в'язкості від швидкості зсуву л (у) і іншими характеристиками - граничним напруженням зсуву tq, індексом течії п, коефіцієнтом консистенції К.

Серед великої різноманітності приладів для визначення реологічних властивостей найбільш широко застосовуються капілярні і ротаційні віскозиметри.

Метод капілярної віскозиметрії. Віскозиметри капілярного типу застосовуються для матеріалів, що мають відносно невелику в'язкість. Конструкції капілярних віскозиметрів представлені на рис. 2.23, а, б. На відміну від віскозиметра Оствальда (рис. 2.23, а), вискозиметр Уббелоде (рис. 2.23,6) забезпечений бічній трубкою для зменшення впливу поверхневого натягу витікаючої рідини на в'язкість.

 Капілярні віскозиметри мають розмір капіляра від 0,3 до 0,7 мм, що дозволяє вимірювати в'язкість в широкому діапазоні. При виборі віскозиметра слід мати на увазі, що час витікання рідини повинна становити від 1 до 3 хв. В іншому випадку точність визначення в'язкості буде низькою.

через трубку 1 (Див. Рис. 2.23,6) в резервуар 2 добре вимитого і висушеного віскозиметра піпеткою заливають заздалегідь відведені кількість досліджуваної рідини до рівня між ризиками m3-m4. Прилад поміщають в рідинний термостат в строго вертикальному положенні, по- Мал. 2.23. капілярні скляні Вантажу до рівня трохи віскозиметри:

вище резервуара 6, і термоста- а - Оствальда; б -Уббелоде


тируют при заданій температурі протягом 25-30 хв. Після цього за допомогою гумової трубочки, одягненою на трубку 7, рідина засмоктується в резервуари 5 і 6. При використанні віскозиметра Уббелоде трубку 8 закривають. Далі трубки 7 і 8 з'єднують з атмосферою і визначають час витікання рідини з резервуара 6 через капіляр 4 в резервуари 3 і 2. Час закінчення відраховується при зниженні рівня рідини в трубці 7с резервуарами 5 і 6 від ризики m1 до ризики m2. Вимірювання повторюють тричі і обчислюють середнє арифметичне значення.

В'язкість (Па - с) для ламінарного течії по капілярах обчислюють за рівнянням Пуазейля:

 (2.31)

де r-радіус капіляра, м; h-висота шару рідини, м; g- прискорення вільного падіння, м / с2; V- обсяг витікаючої рідини, м3; l - довжина капіляра, м; t - Час витікання, с; d - Щільність рідини, кг / м3.

На практиці користуються коефіцієнтом до, який є постійною величиною для даного віскозиметра,

 (2.32)

Значення до знаходять при вимірюванні часу витікання to рідини з відомими значеннями щільності do і в'язкості ?o:

Користуючись отриманими значенням до, в'язкість досліджуваної рідини розраховують за формулою ? = ktd.

Метод ротаційної віскозиметрії. Ротаційні віскозиметри знайшли найбільш широке застосування для контролю і дослідження властивостей сировини, напівфабрикатів і готової продукції. Ротаційні віскозиметри в порівнянні з капілярними використовуються в більш широкому діапазоні значень в'язкості досліджуваних об'єктів і дозволяють більш повно характеризувати їх реологічні властивості.

Принцип дії ротаційного віскозиметра полягає в вимірі зусилля, яке необхідно прикласти до одного з двох коаксіально розташованих циліндрів (рис. 2.24, а), між якими знаходиться досліджуваний продукт. При цьому в'язка рідина, прилипла до стінок, втягується в рух і силами внутрішнього тертя створює опір обертанню.

У випускаються моделях віскозиметрів зазвичай обертається


Мал. 2.24. Принципові схеми вимірювальних пар, які використовуються в ротаційних віскозиметрах:

а - коаксіальні циліндри; б- конуси; в - Плоскопараллельние пластини

внутрішній циліндр. Як вимірювальної пари замість циліндрів іноді використовують конуси (рис. 2.24,6) і плоскопараллельние пластини (рис. 2.24,в).

Зазвичай ротаційні віскозиметри комплектують декількома парами вимірювальних циліндрів, розрахованих на різні діапазони вимірювання в'язкості.

Зовнішній циліндр забезпечений водяною сорочкою, по якій циркулює вода із заданою температурою.

Перед початком визначення прилад збирають згідно з відповідною інструкцією. У зовнішній циліндр вимірювальної пари поміщають певну кількість навішування, вказане в інструкції до приладу. Потім, якщо це необхідно, навішення термост-тируют до розплавлення продукту (наприклад, шоколаду). Після чого навішення витримують ще 20-25 хв і приступають до визначення.

За допомогою ручки перемикача встановлюють швидкість обертання внутрішнього циліндра на ту чи іншу значення, якому згідно з відповідною інструкцією відповідає певний градієнт швидкості. Потім на вимірювальній шкалі фіксують показання приладу, за якими розраховують напругу зсуву.

ефективна в'язкість

 (2.33)

де ? - напруга зсуву; ? - Швидкість зсуву.

Для повнішої характеристики реологічних властивостей об'єкта дослідження напруга зсуву визначають при декількох значеннях градієнта швидкості. Отримані дані математично обробляють для отримання функціональних залежностей, використовуючи при цьому реологічні моделі неповних кривих течії (табл. 2.2). Перевагу віддають тій моделі, яка найбільш точно описує експериментальні дані.


Таблиця 2.2
 Автор моделі Рівняння стану Функція в'язкості

 ньютон

Оствальд

Бінгем

Кессон

Гершель-Балклі

Прийняті позначення: т - напруга зсуву; т0"" Максимальне напруження зсуву; у - швидкість зсуву; г \ - Ньютонівська в'язкість; r \ ^ - Ефективна в'язкість; г | пл - пластична в'язкість; хк и г \к - Максимальне напруження зсуву і в'язкість по Кессон; п - індекс течії; К коефіцієнт консистенції.

Рівняння Ньютона може бути застосовано для цукрових і сольових розчинів, масел і розплавлених жирів (какао-масло). Рівняння Бінгама використовується для опису реологічних властивостей ідеально-пластичного матеріалу, який зустрічається досить рідко.

Зазвичай для нелінійно-пластичного матеріалу використовують статечні закони Гершеля - Балклі або Кессон. Також можна використовувати рівняння Оствальда, якщо межа плинності досить малий і його можна не враховувати.

Межа плинності визначають екстраполяцією початку кривих течії на вісь ординат (рис. 2.25, а).

Для визначення коефіцієнтів рівняння Гершеля - Балклі то переносять в ліву половину рівняння, а потім логаріфміруют обидві його частини:

 (2.34)

Відповідно до отриманої залежністю знаходять значення

lg ? і відповідні їм значення lg (?-?0), Які обробляють методом найменших квадратів і отримують лінійну залежність у = а + b х. В отриманому рівнянні у = lg ((?-?0), а = «Lgiirui. b = n = tga, x = Lgy (рис. 2.25,6).

При використанні рівняння Кессон шляхом математичної

обробки отримують  (Рис.2.25, в).

Коефіцієнт кореляції отриманих лінійних залежностей характеризує точність використовуваної моделі, яка описує реологічні властивості. Чим ближче його значення до одиниці, тим ближче отримана функціональна залежність реальним реологическим властивостям досліджуваного продукту.

Мал. 2.25. Крива течії пластичного тіла (а); лінійні залежності моделей Гершеля-Балклі (6) і Кессон (в)


 



 потенциометрическом МЕТОДИ |  Методичні вказівки

 Об'ємні МЕТОДИ |  гравіметричний метод |  ДЕНСІМЕТРІЧЕСКІЕ МЕТОДИ |  Визначення щільності ареометром. |  Визначення щільності за допомогою гідростатичних ваг. |  рефрактометричних МЕТОД |  поляриметричної МЕТОД |  фотометричногометоду |

© um.co.ua - учбові матеріали та реферати