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

Рис. 40. Зависимость статических ртр.ст и динамических ртр.д удельных усилий трения (а) и статических (Хэф.ст и динамических Цоф-д эффектив­ ных коэффициентов внешнего трения (б) от давления контакта для говя­ дины (I) и свинины (II) по различным материалам:

1 — дюралюмнниП; 2 — нержавеющая сталь; 3 — сталь Ст. 3; 5 — латунь; 6 — фто­ ропласт.

тов при высоких давлениях контакта. Аналогичная картина наблюдается при движении продукта по смоченной водой поверх­ ности. Величины эффективного коэффициента внешнего трения имеют один порядок для всех исследованных продуктов и пар трения. Даже весьма высокие значения коэффициента для фарша докторской колбасы (см. табл. 41) — около 11—15 при малых давлениях контакта 100 Па — хорошо укладываются в назван­ ную степенную зависимость. Измельченное на волчке мясо со средним размером частиц около 3 мм не составляет в этом смыс­ ле исключения.

Материал поверхности влияет на напряжение трения и эффек­ тивный коэффициент внешнего трения (см. рис. 40). Однако расположить материалы в определенной последовательности по сопутствующему им напряжению трения, как это сделано при исследовании адгезии, не удалось. При движении продукта по смоченной поверхности и по следу того же самого продукта различия в напряжениях трения для различных материалов пластин несущественны. Наименьшие отличия, особенно для динамического значения эффективного коэффициента внешнего трения, наблюдаются для тонкоизмельченных видов фарша.

136

Анизотропия мышечных тканей сказывается на величинах напряжения трения и эффективного коэффициента внешнего трения, которые при скольжении по поверхности поперек волокон всегда больше, чем при скольжении вдоль, различие составляет до 20%.

Т а б л и ц а 41

* См. сноску табл. 40.

Оригинальный вид имеют зависимости эффективного коэф­ фициента внешнего трения от скорости смещения, которые обычно

ми контакта. Поскольку мясопродукты можно.рассматривать в качестве полимеров, то для объяснения максимума на кривых трения представляется целесообразным использовать гипоте­ зу В. А. Мустафаева и Ю. Я. Подольского [117]. Они изучали трение полимера по стали при скоростях скольжения от 0,044 м/с

увеличением давления контакта максимум смещается в сторону меньших скоростей, а коэффициент трения уменьшается. Эта термомеханическая гипотеза подходит к фаршу в следующей интерпретации. При малых скоростях реализуется обычное трение, при критической скорости появляется ориентированный граничный слой и начинается выделение жидкости из продукта. При дальнейшем увеличении скорости вследствие повышения

137

температуры на границе раздела фаз вязкость слоя и трение уменьшаются. А. С. Ахматов [9] для скоростных изменений коэффициента трения приводит графики, которые подобны аналогичным для мясопродуктов.

Таким образом экспериментально исследованы коэффициенты трения различных мясопродуктов, полученные данные обобще­ ны в сводных табл. 40 и 41. Установлено влияние на коэффи­ циенты трения различных факторов.

Эффективные коэффициенты внешнего трения (статические) рыб с автоматической записью усилий на диаграммной ленте изучал А. 3. Уманцев [119]. В качестве силового элемента использована пружина. Нить, к которой прикреплена рыба, движется параллельно столу, огибает ролик на 90°, поднимаясь вертикально, огибает ролик подвешенный к пружине на 180°, опускается, огибает третий ролик на 90° и идет горизонтально к шкиву, приводимому во вращение от электропривода. Таким образом, для регистрации усилий нить образует П-образную петлю.

Перед опытом сардины размораживали и доводили темпера­ туру в центре до 2—3° С, скорость смещения по смоченной поверхности была 0,055 м/с. Размеры сардин составляли по длине от 0,225 до 0,35 м, их масса колебалась от 0,09 до 0,11 кг. Статические величины эффективного коэффициента внешнего трения при длительности контакта с нержавеющей сталью 0,60, 180 и 300 с составляют соответственно 0,21; 0,63; 0,81 и 0,90, если протяжка осуществлялась головой вперед, и 0,30; 0,80; 0,98; 1,08 — при протяжке хвостом вперед.

Влияние давления контакта на статические величины ука­ занного коэффициента исследовали на том же приборе для скумб­ рии при длительности контакта 10 с. Для давлений контакта 500, 600, 700 и 750 Па величины эффективного коэффициента

бы — кильки — исследовал на подобном приборе К. Д. Декин [50]. Эксперименты показали, что внутри рыбы образуются структурные связи, которые обусловливают предельное напря­ жение сдвига. Это напряжение больше удельной силы трения при том же давлении контакта. Статические и динамические величины эффективного коэффициента внешнего трения при давлениях контакта 100, 200, 300, 400, 500 Па соответственно следующие: 1,20 и 0,90; 0,95 и 0,75; 0,88 и 0,69; 0,84 и 0,66; 0,80 и 0,65. Однако К. Д. Декин [50] предлагает проводить расчеты по коэффициенту сопротивления сдвигу, который за­ висит от толщины слоя кильки и больше величины эффективно­ го коэффициента внешнего трения на величину

138

Величины эффективного коэффициента внешнего трения клубней картофеля [139] определяли при трении по брезенту, резине, фанере, получив соответственно следующие значения (первая цифра — статический, вторая — динамический коэффи­ циенты): 0,70 и 0,60; 0,60 и 0,53; 0,50 и 0,45. При трении по алю­ минию и гальванизированной стали получены статические величины коэффициента соответственно 0,30 и 0,25. Во время хранения картофеля коэффициент в первые 5 месяцев умень­ шается на 5—10%, затем остается постоянным или несколько возрастает. Прибор позволял менять скорость смещения от 0,00085 до 0,0021 м/с, силу контактирования — от 3,6 до 4,1 Н.

Коэффициент внутреннего трения в сыпучих средах при раз­ личных размерах частиц исследовали [63] теоретически с по­ следующей проверкой на системах, состоящих из стеклянных шариков и кварцевого песка. Установлено [63], что с увели­ чением размера частиц или плотности укладки коэффициент внутреннего трения увеличивается по степенной зависимости вида:

= агКа2+ а3,

засыпали в полый цилиндр, который устанавливали на диск. Усилие измеряли с помощью тензометрической балки. Ско­ рость скольжения имела значения 0,2; 0,6; 1,0 и 1,5 м/с, давление контакта — 186, 297 и 389 Па. На рис. 41 приведены значения указанного коэффициента при скольжении различных круп по нержавеющей стали, обработанной по VI классу чистоты. Влажность круп была около 0,13 кг влаги на 1 кг продукта, сахара-песка 0,0012; углы естественного откоса менялись от 25° для гречневой крупы (ядрицы) до 35° для рисовой; крупа манная и пшено имели угол около 30°, сахар-песок — 33°.

Эффективный коэффициент внешнего трения подсолнечной лузги при брикетировании исследовали [24] при скольжении по стальной поверхности IX и V класса чистоты. Соотношение между этими коэффициентами следующее:

>%т у = ^ . х ( 2 - 2^ и • V ^ I X -

где W — влажность лузги, кг влаги на 1 кг продукта.

139

Для определения коэффициента при различных температу­

рах t и давлениях контакта рк (Па) рекомендуют зависимости:

г

_________________ 1_______________

^ст IX - 1 ,6 +0,0486/+(0.0038—0,00811?) рк-10~5 ’

___________________1________________

Эффективные коэффициенты внешнего трения ядер подсол­ нечных семян влажностью W при давлении контакта рк и ско-

Рис. 41. Зависимость эффективного коэффициента внеш­ него трения от скорости скольжения при различных давлениях контакта:

а — 186 Па; 6 — 297 Па; о —389 Па; г — от давления контакта

при скорости скольжения 1 м/с;

I — пшено; 2 — крупа манная; 3 — крупа гречневая; 4 — рис; 5 — сахар-песок.

140

роста смещения по [109] сведены в табл. 42. Испытания были проведены при температуре 22—25° С, в качестве поверхности скольжения была выбрана плита из отбеленного чугуна, от­ шлифованная по IX классу чистоты, что соответствует поверх­ ности вальцов в прессе; поверхность во время опыта была покры­ та тонким слоем подсолнечного масла.

в валковых машинах оказались зависящими от вида покрытия валков. Наилучший технологический эффект получен при покры­ тии из резины, которая обеспечивает максимальное значение эффективного коэффициента внешнего трения: для риса 0,486, для проса 0,278. Минимальное значение коэффициента полу­ чено для капрона: по рису 0,258, по просу 0,161.

Статические величины эффективного коэффициента внешнего трения стержней початков кукурузы [32] естественной влаж­ ности (10%) определяли на горизонтальном и наклонном трибометрах конструкции ВИСХОМ.

Результаты исследований приведены в табл. 43, наряду с величинами коэффициентов в табл. 43 указаны углы трения:

(^эф.ст ' ’

141