Файл: Рогов И.А. Физические методы обработки пищевых продуктов.pdf

Ст. 3, нержавеющей 1Х18Н9Т, дюралюминия, чугуна, фторопласта-4,

латуни имеют площадь F0 : 0,0005; 0,0007; 0,0010; 0,0015 ма. При изуче­ нии влияния h на показания прибора ее изменяют от 0,0003 до 0,003 м. Скорость отрыва верхней пластины и>0 от продукта определяется часто­ той вращения и диаметром шкивов, на которые наматывается тянущая нить. Она составляет 0,00167; 0,00358; 0,0093; 0,0193 м/с. Скорость

Рис. 31. Прибор для измерения адгезии пищевых продуктов:

•приложения силы шс (Н/с) зависит от скорости отрыва и величин дефор­ маций нити, тензобалки и продукта между пластинами.

Результаты описанных ниже опытов следует считать справедливыми в указанных пределах изменения переменных.

Особое значение имеет подготовка образцов для измерений. Для этого изготовлено приспособление, состоящее из набора входящих друг в друга полых цилиндров с ходовой посадкой. Внутренний диаметр каж­ дого цилиндра равен диаметру пластины. Глубина опускания цилиндра ■необходимого диаметра фиксируется стопорным винтом. В образовавшееся пространство вставляется пластина, высоту от нее до кромки цилиндра измеряют с точностью 0,05 мм, излишки продукта над кромкой цилиндра

114

снимают специальной лопаткой. Характер и продолжительность взаимо­ действия продукта с нижним диском не имеют значения, так как напря­ жение и время предварительного контакта относят к верхнему диску, отрыв которого производят. Перед нанесением продукта пластины всегда однотипно очищают, обезжиривают и сушат.

Относительная ошибка измерений, обусловленная измерительной аппаратурой и конструкцией прибора, не превышает ±4%.

Ч

Рис. 32. Принципиальные схемы адгезиометров:

В последние годы появилось множество работ, посвященных исследованию адгезии и трения, предложены различные спо­ собы измерения и приборы [18, 20].

Б. В. Дерягин [51] с сотрудниками применили оригинальный адге­ зиометр (рис. 32, а) для оценки роли двойного электрического слоя на поверхности. Ю. В. Ашкеров [10] исследовал кинетическую адгезию смазочных масел к стали. В приборе ползун, установленный на масля­ ной пленке, отрывается от вращающегося диска нормально, усилие отры­ ва измеряется по деформации тензобалки (рис. 32, б). Прибор для опре­

115

деления расслаивания печатных красок имеет две наклонные плоскости и валик (рнс. 32, в). При свободном скатывании валика с одной плоскости высоту его подъема на другой плоскости измеряют. Если на пути движе­ ния поместить слон краски, то высота подъема валика уменьшится, что характеризует адгезию краски. Прибор позволяет моделировать различ­ ные рабочие органы машин. Наиболее часто в адгезиометрах реализуется схема по рнс. 32, г; она может отличаться способами приложения силы и регистрации отрывающего усилия. Например, в приборе В. А. Нико­ лаева 191] «мгновенно» отрывается верхний диск с помощью рычажного механизма; в приборе А. Г. Кульмана постепенно отрывается нижний диск при наполнении подвешенной к нему емкости водой.

Классический тип прибора для измерения коэффициента внешнего трения представляет собой пару тел, соприкасающихся плоскими по­ верхностями, площадь которых может быть от долей квадратных милли­ метров до десятков квадратных сантиметров. Одно из тел смещается отно­ сительно другого. Сила смещения (трения) измеряется тензометрическими, пружинными или другими датчиками. Для малых скоростей трения реали­ зуется прямолинейное смещение поверхности. При больших скоростях смещения в качестве одной из рабочих поверхностей используют: поверх­ ность горизонтального диска, вращающегося на вертикальном валу; боковую поверхность вращающегося цилиндра; поверхность бесконечной ленты, вращающейся на двух барабанах с параллельными осями и т. д.

Для исследования трения мясопродуктов был использован трибометр с тележкой, который позволяет определить н вычислить истинный коэф­ фициент внешнего трения и эффективный коэффициент внешнего трения jjlэф [113]. Исследуемый продукт помещается в рамку, установленную на плоскую поверхность тележки. Она перемещается от электродвигателя посредством тянущей нити. Для изменения скорости тележки имеется четырехступенчатый шкив, на который наматывается нить. Рамка сое­ динена с тензометрической балкой; запись изменения электрического сиг­ нала при деформации тензодатчика производится на ленте осциллографа и по тарировочным кривым переводится в усилие. Прибор позволяет ме­ нять геометрические (размер площади поверхности контакта), кинемати­ ческие (скорость смещения тележки, время предварительного контакта) и динамические (давление предварительного контакта) факторы. На тележ­ ку можно установить пластины из различного материала.

Изменение адгезионных характеристик пище­ вых продуктов в зависимости от некоторых технологических факторов

Адгезия пищевых продуктов изучена недоста­ точно. Влияние на адгезию геометрических, кинематических и динамических характеристик прибора выявлены только при данных условиях измерения. Использовать полученные вели­ чины для расчетов машин и аппаратов трудно. Сравнительно подробно исследованы величины адгезии мясопродуктов.

Экспериментальная проверка уравнения (I — 116) была про­ ведена для фарша русских сосисок при различных толщине слоя h и влагосодержаниях. Фарш измельчали на куттере с тремя серповидными ножами, продолжительность куттерования — оптимальная. Толщину слоя фарша изменяли в пределах

116

(0,3ч-1,0) 10~3м, влагосодержание U (кг воды на 1 кг сухого остатка) соответственно: 2,21; 2,44; 2,70; 3,01.

Из графиков— {К), построенных рис. 33, видно, что соот-

Таким образом, экспериментальные данные хорошо укла­ дываются в рамки модели и полученной на основе ее рассмотреция зависимости.

С целью получения удобных для практических расчетов уравнений экспериментальные данные обрабатывали в двух вариантах. По первому варианту подбирали эмпирические

117

зависимости [113], основываясь на тщательном изучении хода экспериментальных кривых и аналогичных исследованиях дру­ гих продуктов [84, 92]. Такие уравнения, являясь первичными результатами экспериментов, позволяют вычислить адгезию в условиях, встречающихся в исследовательской и производ­ ственной практике. В эти уравнения не входит в явном виде скорость нарастания силы, которую определить в отдельных случаях трудно. По второму варианту находили постоянные к уравнению (I—116). Преимущество этого способа заключается в том, что, имея одно общее уравнение, при различных условиях проведения эксперимента определяют лишь изменение двух коэффициентов: С и а. Обобщения двумя способами были про­ ведены для фарша докторской колбасы. Для других видов фар­ ша и мяса полученные закономерности сохраняются неизмен­ ными, а физические основы процесса— идентичными. Поэто­ му остальные данные представлены в обобщенном виде. Поверх­ ности пластин обрабатывали обычно по V классу чистоты.

Давление и продолжительность предварительного контакта. В качестве постоянных были приняты площадь пластины 0,0010 м2, скорость движения нити 0,00358 м/с и толщина слоя фарша 0,0003 м. Напряжения предварительного контакта име­ ли значения: 294, 1030, 2110, 2350,4900 и 6180 Па. При каждом значении напряжения провели пять измерений с различной дли­ тельностью предварительного контакта: 3, 60, 180, 300, 600 с (рис. 34).

Первичная обработка результатов показала, что при малых тк линии р0 (рк) в начале координат не являются прямыми. Очевидно, при этом обеспечивается контакт между выступами шероховатости, площадь которых незначительна, и продуктом; впадины шероховатости не принимают участия в развитии явле­ ния. Зависимости р0 (рк) обычно представляют собой прямые линии. В некоторых случаях р0 (рк) могут не выходить из на­ чала координат, но отсекать на оси ординат некоторый отре­ зок [85, 91 ].

На рис. 34, а показаны зависимости р0 (-к) при разных рк; они представляют собой типичные кинетические кривые и спрям­

где poi, а — эмпирические коэффициенты; соответственно адгезия при времени контакта 1 с и темп нарастания адгезии при увели­ чении времени контакта; пределы применимости уравнения от 3 до 600 с.

Увеличение давления контакта ведет к увеличению адгезии. При высоких рк толщину слоя не удается сохранить постоянной. Начальная толщина слоя 0,0003 м сохраняется практически

118