Сдвиговые характеристики жидкообразных продуктов.

Характеристики этих систем описываются вязкостью или эффективной вязкостью и не имеют статического предельного напряжения сдвига, т.е. течение начинается при сколь угодно малых напряжениях сдвига. Обычно, за исключением истинно вязких жидкостей, эти продукты имеют слабую структурную сетку, которая разрушается при течении в рабочих органах машин с высокими значениями градиентов скорости или при изменении температуры и обладают аномалией течения. Один и тот же продукт в зависимости от интенсивности механического воздействия, влажности (концентрации) или температуры часто может переходить из одной группы тел в другую. Изучение реологических свойств жидкообразных продуктов имеет существенное самостоятельное значение для расчета машин и аппаратов и, кроме того, позволяет глубже оценить процессы, связанные с переработкой сырья и продуктов и оценкой их качества.

Вязкость – важное функциональное свойство молока и молочных продуктов, играющее большую роль в технологических процессах производства и в аппаратурном оформлении технологического процесса. Она характеризует консистенцию их и имеет большое значение при оценке качества. Величина вязкости связана со структурой вещества и при нарушении её изменяется, что создает трудности при пользовании различными методами определения. Вязкость зависит от содержания сухих веществ, активной кислотности, титруемой кислотности.

Вязкость ньютоновских жидкостей не зависит от градиента скорости, но уменьшается с увеличением температуры.

Вязкость структурированных систем зависит от градиента скорости, температуры и строения, поэтому ее называют эффективной или кажущейся для данных условий измерения. Структурные конформационные изменения белков при производстве кисломолочных продуктов вызывают существенные изменения вязкости. При этом вязкость не служит для структурированных систем исчерпывающей характеристикой, а в некоторых случаях является даже несущественной. Эти тела в большей мере следует характеризовать комплексом структурно-механических свойств.

Сдвиговые характеристики твердообразных продуктов.

Из реологических свойств основными считают сдвиговые, т.к. они в большей мере отражают внешнее проявление внутренней сущности объекта. Величины и характер изменения структурно-механических свойств в первую очередь зависят от вида и энергии взаимосвязей между частицами и молекулами продукта, т.е. от структуры, которая обуславливает механическую прочность тела и его строение.

В твердообразном состоянии при обычных условиях могут находиться растворы и суспензии казеина, казеинатов, копреципитатов, белковые разнообразные массы из под сырной сыворотки и расплавленная сырная масса. Сдвиговые свойства этих продуктов оценивают главным образом предельным напряжением сдвига (ПНС) и показателями вязкости. Измерения проводят при напряжениях ниже и выше ПНС. Характеристики этих систем описываются различными реологическими параметрами, которые определяются выбранной математической моделью тела и ее соответствием реальным условиям течения.

Структурно-механические свойства в области практически неразрушенны структур можно характеризовать законом Гука.

Деформационное поведение продуктов при напряжениях, меньших предельного напряжения сдвига, обычно характеризуют кинетическими кривыми деформации, модулями упругости, периодами релаксации и наибольшей - эффективной вязкостью практически неразрушенной структуры.

При дальнейшем увеличении напряжения наблюдается ползучесть. После снятия напряжения деформации сначала уменьшаются мгновенно на величину начальной, а затем постепенно до некоторой остаточной величины, которая для всех напряжений при одном и том же времени после разгрузки постоянна. При наибольшем напряжении, близком к пределу текучести, происходит частичное разрушение структуры и начинается пластично-вязкое течение с малым градиентом скорости. Оно характеризуется наибольшей эффективной вязкостью (около 5·105 Па·с). Эффективная вязкость, соответствующая состоянию ползучести, имеет величину, примерно в 3 раза большую (16·105 Па·с), так как течение продукта происходит практически без разрушения структуры.

Структурно-механические свойства пластично-вязких продуктов от начала течения до предельного разрушения структуры характеризуются эффективной и пластической вязкостью и предельным напряжением сдвига. Поскольку эти характеристики определяются при сравнительно высоких градиентах скорости и напряжениях сдвига, они являются наиболее существенными по сравнению с другими для расчета перемещения продуктов в рабочих органах машин и аппаратов. Они же более глубоко характеризуют внутреннюю сущность объекта, т.е. его качественные показатели.

Компрессионные характеристики

Компрессионные свойства и их характеристики определяют поведение продукта в замкнутом объеме или между двумя плоскостями при воздействии на него нормальных напряжений. Они включают в себя: относительную, объемную или линейную деформацию, скорость деформации, период релаксации деформации при постоянном напряжении и после его снятия, равновесный и упругий модуль и др. Компрессионные свойства используются в основном для расчета процессов, где продукт подвергается воздействию давления в замкнутом объеме, например формования, дозирования смеси мороженого и для оценки качества готовых изделий.

К компрессионным характеристикам относятся также коэффициенты бокового давления и Пуассона, плотность.

Коэффициент бокового давления — это отношение бокового давления к осевому р₀ при действии нормальных напряжений в замкнутом объеме.

Для ньютоновских и структурированных жидкостей = 1, а для пластично-вязких < 1.

Коэффициент Пуассона — это отношение относительных линейных деформаций, т. е. поперечной (горизонтальной) к продольной в области действия закона Гука, он характеризует упругие свойства продукта.

 

Поверхностные свойства

Поверхностные свойства занимают особое место среди структурно-механических свойств (адгезия, липкость, коэффициент трения). Они характеризуют усилие взаимодействия между поверхностями конструкционного материала и продуктом при нормальном отрыве или сдвиге. При этом для большинства продуктов пищевой промышленности липкость (адгезия) обусловливает величину усилия внешнего трения. Под липкостью понимается свойство продукта образовывать связи с твердой поверхностью. Эти связи имеют молекулярный характер, следовательно, их количество зависит от площади действительного молекулярного контакта, которая в свою очередь определяется пластичностью (вязкостью) продукта, продолжительностью контактирования, давлением прижатия, толщиной слоя и т.д.

Адгезия зависит от ряда технологических характеристик: влажности, состава продукта, степени измельчения и т.д.

Свойством липкости в значительной степени обладают многие пищевые продукты (сливочное масло, сыр, вареная колбаса и др.). Излишняя липкость нарушает эксплуатацию механизированных процессов и поточных линий, так как при обработке (делении, формовании) сырье, полуфабрикаты или массы прилипают к рабочим частям машин и транспортных механизмов. При разрезании или разжевывании готовых продуктов (сыра и других) они прилипают к лезвию ножа, крошатся или ломаются, липнут к зубам и небу.

Однако и недостаточная липкость в ряде случаев отрицательно сказывается на такие процессы обработки сырья и полуфабрикатов, как их перемешивание, формование, выжимание и др.

Структурно-механические свойства объема и зависящие от них свойства липкости пищевых продуктов, как показано выше, могут быть изменены путем физических (механических, тепловых, электрических) воздействий на их структуру. Энергичное размешивание или перетирание продуктов, имеющих значительную вязкость и упругость, приводит к разрушению структуры – понижению вязкости и увеличению липкости. Однако последующая выдержка такой структуры обычно сопровождается более или менее быстрым восстановлением ее с соответствующими

Трение может быть статическим – до начала смещения и динамическим – при движении продукта по поверхности.

На внешнее трение влияют те же факторы, что и на липкость. Следовательно, статическое трение должно быть больше динамического.

⇐ Предыдущая12345678Следующая ⇒

Поделиться:

Популярное:

1. Расчет трубопроводов и насадок для жидкообразных продуктов.