Физико-механические свойства сырья и готовой продукции (стр. 4 )

(194)

Формула (194) важна при программировании описывае­мых вычислений для расчетов на ЭЦВМ. Величина предель­ного напряжения сдвига может быть тогда определена по формуле вида:

(195)

остальные коэффициенты по формулам вида:

(196)

(197)

где - целочисленные значения отношения .

Приведем здесь конечные формулы для остальных случа­ев, предлагая их вывод проверить в качестве упражнения читателю.

Среда Бингама-Шведова, формула (186):

(198)

(199)

Среда Оствальда-де-Вале, формула (187):

(200)

(201)

Среда Кэссона, формула (189):

(202)

(203)

Естественно, формулы (можно использовать для обработки по методу средних любых экспериментальных дан­ных, если не придавать вычисляемым коэффициентам узкий физический смысл реологических констант в формулах (

§ 12. КОНИЧЕСКИЕ ПЛАСТОМЕРЫ

И ОЦЕНКА ПРИБОРНОЙ ИНВАРИАНТНОСТИ

ИЗМЕРЯЕМЫХ ИМИ ВЕЛИЧИН

Наряду с капиллярными и ротационными вискозиметрами в реометрии пищевых масс широко используются конические пластометры (например, КП-3), теорию которых разработали , , Широ­ков М. Ф. и [1, 2, 3].

Определяемые на конических пластометрах предельное на­пряжение сдвига и пластическая прочность имеют большое значение в исследованиях пищевых масс. Эти величины пря­мо связаны с условиями формосохраняющей способности изделий, что необходимо учитывать при подборе режимов формования, определении предельно допустимых размеров изделий и условий хранения. Например, по , критическую высоту hкр формосохранения изделий определя­ет формула вида:

,

где - предельное напряжение сдвига,

- плотность материала,

- удельный вес материала.

Идея конических пластомеров заключается в утверждении, что по величине глубины погружения конуса в материал под воздействием вертикальной силы можно определить предель­ное напряжение сдвига материала. Основная формула обра­ботки экспериментальных данных, полученных на коническом пластометре, имеет вид:

(204)

где – геометрическая константа конуса, зависящая от угла при его вершине

– величина вертикальной внедряющей силы,

- глубина погружения конуса

Поскольку функция (205) линейна по отношению к аргументу то в практических опытах обычно нагрузку Р сту­пенчато увеличивают и измеряют при этом прирост h, что по­зволяет более точно рассчитывать величину то последняя ве­личина предполагается независимой от величины угла конуса, силы Р и глубины hив этом смысле инвариантна по отноше­нию к параметрам прибора. Здесь ситуация такая же, как при испытаниях материалов нa растяжение, где, например, пре­дел прочности материала не должен зависеть от диаметра и длины растягиваемого образца.

Повышение физической достоверности результатов измерений и исключение влияния различных масштабных и других факторов являются иногда очень сложной задачей и требует глубокого теоретического обоснования методов измерения. Например, удовлетворительная основная теория капиллярных вискозиметров была разработана лишь в 1929 году (формула Рабиновича-Муни), а ротационных — в 1953 году (формула Павловского). Поучительной в этом отношении является так­же история конических пластометров.

В работе [3] для расчета геометрического коэффициента К была дана формула вида:

, (206)

где - угол при вершине конуса.

Через 9 лет в работе [2] была предложена формула вида:

(207)

Появление новой формулы было связано с тем, что вели­чины предельного напряжения сдвига, вычисляемые по фор­муле (205) с использованием коэффициента К1, были в 2 раза больше, чем получаемые на пластометрах принципи­ально других конструкций (пластометры с коаксиальными цилиндрами, приборы типа Толстого, Вейлера-Ребиндера). Формула (205) при угле = 60° действительно обеспечивает требуемую корректировку . Однако при уменьшении угла а уже при = 20° обнаруживается, что (см. табл. 2).

Таблица 2

Геометричиские коэффициенты конического пластометра

Однако, этим не ограничиваются возникшие трудности, ко­торые можно было бы обойти, указав предел допустимых из­менений у прибора угла от 90° до 30°, и подобные рекомен­дации действительно можно встретить в литературе.

Новые возможности анализа сложившейся ситуации дает использование элементов кибернетической теории распозна­вания образов, на связь которой с реометрией указал X. с сотрудниками [4]. В частности, среди раз­личных методов распознавания образов в реометрии исполь­зуется параметрический метод распознавания, при котором совокупность измеренных реологических параметров (матри­ца параметров) ставится в соответствие с признаками (па­раметрами) реологических моделей сред, в результате чего распознается образ материала и материал относится к той или иной категории или группе. По матрице параметров могут также сравниваться различные материалы, распознаваться их различие, если оно завуалировано разбросом данных изме­рений.

В данной задаче с коническим пластометром можно поста­вить в некотором смысле обратную задачу задаче распозна­вания образа материала. Производя по рандомизированному плану измерения на одном и том же материале, мы физически сохраняем образ материала неизменным. Если при этом варьировать угол конуса, то параметрическим методом мы можем распознать влияние (если оно существует) угла а на величину то, чего не должно быть, поскольку изменение угла конуса не должно изменять реологическое свойство материа­ла— предельное напряжение сдвига. Соответствующие опыты показывают, что при использовании коэффициента Ki такое влияние существует в интервале =30°—90°.

Возникшая задача усовершенствования формулы (207) окончательно не решена до сих пор; можно лишь предложить поправку вида:

(208)

и заметить, что

Проверка формулы (208), которая получена при достаточ­но грубых допущениях, была проведена экспериментально с использованием параметрического метода теории распозна­вания образов и показала, что формула (208) обеспечивает получение независимых от а величин предельного напряже­ние сдвига и в этом смысле предпочтительнее формулы (207).

Очевидно, метод вариации параметров прибора с последующим использованием аппарата распознавания образов, мо­жет быть использован в любых реометрических исследовани­ях при оценке приборной инвариантности измеряемых ве­личин.

§ 13. РЕОЛОГИЧЕСКИЕ (СТРУКТУРНО-МЕХАНИЧЕСКИЕ) СВОЙСТВА НЕКОТОРЫХ ИЗДЕЛИЙ И ПОЛУФАБРИКАТОВ ПИЩЕВОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ

Здесь приведены обобщения исследований, объектом ко­торых являлись макаронное, хлебопекарное и кондитерское тесто, конфетные массы и некоторые виды сырья кондитер­ской и хлебопекарной промышленности. Все исследованные материалы представляют собой структурированные дисперс­ные системы, обладающие сложным комплексом вязкоупругопластических свойств, проявляемых в том или ином сочета­нии, в зависимости от условий, в которых находится исследуе­мый материал.

Обобщение сделано на основании исследований, проведен­ных в основном на стандартных приборах, видоизменных с учетом специфических особенностей пищевых масс. Общее ко­личество проанализированных реологических измерений рав­нялосьПроведена математическая обработка и анализ 819 полученных в экспериментах кривых течения. (Макарон­ное тесто — 3033 измерения, 227 кривых течения; хлебопекар­ное тесто—1861 и 95; кондитерское тесто — 2869 и 151; пра­лине— 8383 и 254; восточные сладости — 864 и 54; помадные и другие массы— 1279 и 38).

Исследования полуфабрикатов и изделий пищевой про­мышленности, проведенные при температурных режимах, ха­рактерных для производственных условий переработки каж­дого из материалов, показали весьма существенные расхож­дения в свойствах исследованных продуктов. Так, вязкостные характеристики различных материалов отличались на 5—6 де­сятичных порядков. На рис. 27 приведены типичные кривые течения для исследованных материалов, а в таблице 3 соот­ветствующие реологические константы.

Примечание. Данные, полученные при исследовании на ротационном вискозиметре, обозначены значком РВ, на ка­пиллярном— KB, на автоматическом капиллярном — АКВ.

Рис. 27. Кривые течения различных пищевых материалов

1.Макаронное тесто 3. Хлебопекарное тесто 5.Помадная паста 7. Мед

Кондитерское тесто 4. Нуга 6. Пралине 8. Сгущенное молоко 9. Сливочное масло

Таблица 3

Реологические константы К и n (уравнения )

исследованных пищевых полуфабрикатов и изделий

Свойства макаронного теста.

Из за большого объема этот материал размещен на нескольких страницах: 1 2 3 4 5 6 7