5. Задачи реологии 6. Объекты исследований пищевой реологии 18. Основы методики расчета реологических характеристик, полученных на ротационных вискозиметрах 31. Регулирование структурно-механических свойств при механической обработке

5. Задачи реологии
6. Объекты исследований пищевой реологии
18. Основы методики расчета реологических характеристик, полученных на ротационных вискозиметрах
31. Регулирование структурно-механических свойств при механической обработке

5. Задачи реологии
6. Объекты исследований пищевой реологии
18. Основы методики расчета реологических характеристик, полученных на ротационных вискозиметрах
31. Регулирование структурно-механических свойств при механической обработке

4). По характеру кривых течения "напряжение сдвига - градиент скорости" (упругое тело Гука; пластичное тело Сен-Венана; пластично-вязкое тело Шведова-Бингама; псевдопластическое тело; дилатантное тело; истинно-вязкое тело Ньютона; идеальная жидкость по Паскалю).
Повышение концентрации дисперсных систем и приобретение ими пространственной структуры ведет к существенному усложнению их реологического поведения.
Для пищевых материалов в целом характерна сложность структуры и трудность точного описания физических свойств.
Стандартный для классических реологических исследований алгоритм, когда поведение реального тела представляется простой моделью или описывается приближенным уравнением, часто не подходит для пищевых материалов, как не позволяющий получить достаточную для практики точность. Особенно часто это справедливо в отношении белковых продуктов. Для достаточно точного их представления нужны комплексные теоретические модели и соответствующие им дифференциальные уравнения, что оказывается неприемлемо сложным для практического применения.
Поэтому в реологии пищевых продуктов ищут компромисс между простотой и точностью приближений, используя специфические для реологии методы анализа размерностей и подобия.
Дополнительная сложность заключается в том, что в процессе обработки пищевые материалы часто неоднократно и радикально меняют свои свойства, например, при интенсивном механическом воздействии. Структура продуктов при этом может полностью разрушаться и перестраиваться. Для оценки характеристик материала на этих этапах производства применяют способы эффективного усреднения параметров, связанные с определенной степенью разрушения структуры. При этом важно выбрать наиболее значимые реологические параметры и получить верную качественную оценку свойств продукта.
18. Основы методики расчета реологических характеристик, полученных на ротационных вискозиметрах
В ротационном методе вискозиметрии исследуемая жидкость помещается в небольшой зазор между двумя телами. В этом зазоре происходит деформация жидкости по типу простого сдвига. Одно из тел остаётся неподвижным, другое, называемое ротором ротационного вискозиметра, совершает вращение с постоянной скоростью. Вращательное движение ротора вискозиметра передается к другой (коаксиальной) поверхности, а определение вязкости с помощью ротационного вискозиметра состоит в измерении крутящего момента М ротора при заданной угловой скорости , или в измерении угловой скорости при заданном крутящем моменте ротора прибора. Т.е. измеряется мера сопротивления сдвиговому течению. Для этих целей вискозиметр снабжён динамометрическим устройством.
Представим распространенный в пищевой отрасли вариант ротационного вискозиметра с двумя коаксиальными цилиндрами5. Слой исследуемой жидкости высотой Н занимает промежуток между цилиндрами размером (R2 – R1), где R2,1 – внутренние радиусы цилиндров. Коэффициент динамической вязкости в таком вискозиметре, при условии постоянной скорости деформации, определяется по формуле Маргулеса:
, (*)
Как правило, выбирается малая величина зазора, так что
,
при которой условия деформирования жидкости можно считать однородными. Преимущество ротационной вискозиметрии перед капиллярной состоит именно в однородности деформации, т.к. в капилляре всегда возникает значительный градиент скоростей и напряжений по ширине канала. На практике при расчете учитывают поправки на краевые эффекты и т.п.
При М = const скорость сдвиговой деформации определяется так:
(**)
Формулы (*) и (**) связаны так:
где - напряжение вязкого трения, в данном случае – касательное напряжение6.
Сочетание обоих методов ротационной вискозиметрии целесообразно осуществлять так, чтобы реологические свойства материалов с неразрушенной структурой изучались при М = const, а процессы разрушения и режим установившегося течения – при (т.к. в этой области ).
В диапазоне неразрушенной структуры определяют модули упругости, и тип кривых течения после тиксотропного восстановления структуры. Показания снимают при напряжениях, меньших, чем предельное напряжение сдвига через .
В диапазоне резкого разрушения структуры по кривой течения определяют статистическое и динамическое предельное напряжение сдвига, пластическую вязкость и зависимость эффективной вязкости от градиента скорости или напряжения сдвига. Обсчет результатов проводят по равновесной кривой течения, проходящей через все точки. Графическую и математическую обработку опытов можно проводить непосредственно в переменных эксперимента.
31. Регулирование структурно-механических свойств при механической обработке
Механическая обработка материалов (перемешивание, измельчение, истирание, прессование, формование и т.д.) всегда сопровождается изменением структурно-механических свойств (т.е. реологических свойств, консистенции). Закономерности изменения варьируются для различных материалов и различного состояния материалов, действующего оборудования, режимов, параметров и этапов обработки и т.д.
Существует проблема качественного и количественного регулирования определенных реологических свойств обрабатываемого материала, требуемых для обеспечения качества конечного продукта, а иногда и для обеспечения нормальной работы оборудования.
Проблема решается в несколько этапов: