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

В табл. 37 приведены результаты измерения адгезии особой творожно-сырковой массы при давлении контакта 4900 Па и площади пластин 0,0010 м2.

Т а б л и ц а 37

Вопрос об изменении адгезии при изменении химического состава представляет значительный практический интерес. Для его выяснения проводили измерения на пробах творожной массы различного состава при постоянстве всех прочих парамет­ ров. Типичный результат приведен в табл. 38 для двух проб

с различным составом. Данные табл. 38 показывают, что хими­ ческий состав творожной массы существенно не влияет на адге­ зию при постоянстве условий измерения. По-видимому, адге­ зия определяется главным образом природой и строением моле­ кул и структурно-механическими особенностями объекта. По­ вышение влажности ведет к увеличению адгезии, если измере­ ния проведены для тонкого слоя продукта, когда в большей мере реализуется адгезия. Для более толстого слоя (0,0015 м),

130

когда начинает «работать» когезионная прочность, увеличение влажности приводит к понижению адгезии. Аналогичная кар­ тина наблюдается для мясного фарша. Это явление имеет опре­ деленный физический смысл: при увеличении влажности до оп­ ределенного предела поверхностная энергия продукта повыша­ ется, в том же случае объемная прочность структуры (когезия) в результате утолщения водных прослоек и уменьшения ван- дер-ваальсовых сил сцепления — понижается. Такое поведе­ ние адгезии позволяет отнести ее к числу объективных харак­ теристик творожно-сырковой массы.

Исследование адгезии пищевых продуктов проводили проф.Б. А. Николаев [91], проф. Ю. А. Мачихин [81 ] и др. [130, 139]. Однако полученные результаты часто приведены без ука­ зания геометрических, кинематических и динамических харак­ теристик приборов, на которых измеряли адгезию, что не дает возможности сопоставлять результаты и повторить экспери­ менты.

Наиболее подробные исследования по адгезии теста провел проф. Б. А. Николаев [91] методом мгновенного отрыва. Дан­ ные Н. Д. Абрамова и др. (табл. 39) по адгезии пельменного

Т а б л и ц а 39

теста влажностью 0,41—0,43 кг влаги на 1 кг теста удовлетво­ рительно согласуются с результатами Б. А. Николаева. В опы­ тах Н. Д. Абрамова был использован адгезиометр [141] со скоростью отрыва 0,00045 м/с, пластины из нержавеющей ста­ ли площадью 0,0010 м2, тесто для измерений было взято после прохождения через пельменный автомат, измерения были про­ ведены при температуре 10—15° С. Следует отметить, что сред­ ние значения адгезии составляют 14 000—16 000 Па.

мума; оно расходуется на разрушение связей, образовавшихся в период предварительного контактирования, и преодоление не­ посредственно самого трения покоя. Переход из состояния по­ коя в равномерное прямолинейное движение сопровождается пластическими деформациями продукта и незначительным уве­ личением истинной площади контакта и характеризуется стати­ ческим коэффициентом трения. При дальнейшем движении те­ лежки усилие сопротивления уменьшается до 2,5 раза, оста­ ваясь практически неизменным на всем остальном пути. Особо­ го внимания заслуживает факт прерывистого движения: в какой-то момент времени рамка останавливается, между про­ дуктом и поверхностью образуются адгезионные связи, движе­ ние тележки вызывает увеличение усилия, рамка скачком пе-

Рис. 39. Зависимость статических (ст) и динамических (д) напряжений трения и истинных коэффициентов внешнего трения от давления контакта для говядины поперек волокон (а), говяжьего шрота (б) при различ­ ных скоростях смещения по нержавеющей стали (1—

0,00547; 2—0,0171; 3—0,0342; 4—0,0513 м/с) и фарша докторской колбасы (в) при скольжении по различным материалам (1 — нержавеющая сталь; 2 — сталь Ст. 3: 3 — чугун) со скоростью 0,0171 м/с.

133

ремещается в следующее «оседлое» положение. Длительность цикла скачков составляет от 0,2 при малых скоростях движения до 0,03 с и меньше — при наибольших. Величина адгезионного взаимодействия за время оседлого состояния небольшая вслед­ ствие малого времени контакта [36, 113].

На рис. 39 приведены примеры расчета статических и дина­ мических истинных коэффициентов внешнего трения, которые определяются по уравнению (I—113). Отрезок, отсекаемый в отрицательной области значений рк линией, проходящей через экспериментальные точки, дает значения адгезии. В динами­ ческом режиме величины истинных коэффициентов внешнего трения зависят от скорости смещения и материала пластин, но не зависят от давления контакта; при этом адгезия остается практически постоянной, что обусловлено весьма малым (доли секунд) временем контакта продукта с поверхностью. Для на­ чала движения процесс усложняется. При различных давлени­ ях контакта адгезия должна была бы быть также различной, но часто через экспериментальные точки ртр(рк.) можно в преде­ лах ошибки эксперимента провести одну линию, т. е. для раз­ личных рк адгезия остается постоянной. Если использовать величины адгезии, найденные в специальных опытах, то вели­ чина статического истинного коэффициента внешнего трения с увеличением рк резко уменьшается, оставаясь затем постоян­ ной, что создает определенные неудобства при расчете указан­ ного коэффициента и делает полученные результаты мало досто­ верными. Учитывая приведенные соображения, по нашему мнению, более целесообразно пользоваться величинами эффек­ тивного коэффициента внешнего трения, которые, хотя и меня­ ются при изменении условий измерения, но не содержат трудно­ определяемых величин, таких, как адгезия.

Таким образом, процесс внешнего трения мясопродуктов укладывается в схему Б. В. Дерягина. Однако использование двучленного закона трения связано с существенными трудно­ стями. Они обусловлены тем, что необходимо иметь величины «сдвиговой адгезии», т. е. адгезии, найденной из опытов по тре­ нию. Наличие величины «нормальной адгезии» и сдвиговой ад­ гезии, которые часто не совпадают, создает путаницу и неудоб­ но для практических целей.

Рассмотрим изменение величины коэффициента трения (табл. 40) для различных мясопродуктов под воздействием раз­ личных факторов.

При увеличении давления контакта удельная сила трения возрастает (рис. 40), как правило, линейно до рк« 3000Па, от­ клоняясь затем вверх или вниз в зависимости от вида трения (статического или динамического) и трущейся пары. При этом эффективный коэффициент внешнего трения уменьшается, а ста-

134

* В каждом случае верхняя строчка — статическое значение эффективного коэффициента трения (в момент начала сдвига), нижняя — динамическое значение для установившегося прямолинейного движения.

тические и динамические его значения сближаются (см. рис. 40, табл. 40, 41). С ошибкой до ±5% уменьшения коэффициента аппроксимируются степенными зависимостями, величина по­ казателя степени обычно лежит в пределах 0,8—0,5. Стати­ ческий коэффициент имеет больший показатель степени, что также указывает на сближение числовых значений коэффициен-

135