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

Т а б л и ц а 44

•П ервая цифра показывает содержание опилок (%); вторая — порядковый номер по влажности.

Графо-аналитическая обработка экспериментальных данных по рео­ логическим исследованиям глиняной пасты позволила найти обобщенные зависимости для расчета величин свойств:

0О= 2500 ехр [— (29 + ЮОс0) X ],

Р о т н = 1 + 0 , 7 3 3 (1 - Г ) .

Эти уравнения позволяют при известных реологических свойствах продукта определить соотношение компонентов в глиняной пасте, при ко­ тором ее свойства будут численно подобны свойствам натурального про-

148

дукта. Использование такой пасты для тарировки, наладки эксперимен­ тальных стендов и отработки методики проведения опытов (при подобии гидродинамических критериев) позволяет получить вид расчетного урав­ нения для описания соответствующего процесса течения. Уточнение вида уравнения, определение постоянных, входящих в него, производится после исследования процессов течения продукта.

УРАВНЕНИЯ ТЕЧЕНИЯ РЕАЛЬНЫХ ПИЩЕВЫХ ПРОДУКТОВ

Режим течения, т. е. характер распределения скоростей и деформаций по поперечному сечению потока наряду с величинами реологических свойств и типом структуры в значительной степени обусловливает выбор расчетной форму­ лы для определения потерь давления. В соответствии с уравне­ нием Букингэма исследователи пытались представить течение пластично-вязкого тела в виде структурного режима, при ко­ тором центральная часть потока (ядро) движется как твердый стержень с максимальной скоростью, испытывая незначитель­ ные деформации. Наибольшие деформации в ядре возникают в момент начала движения. Размер ядра составляет половину

иболее диаметра всего потока.

Вследующем цилиндрическом слое (промежуточном) ско­ рость изменяется несколько интенсивнее, чем в ядре; в при­ стенном слое скорость уменьшается до нуля, т. е. тончайший слой продукта прилипает к стенке трубы вследствие высокой адгезии. Такой механизм движения может вызывать переме­ щение к стенке мельчайших частиц третьей фазы, особенно заметное, если они обладают пониженной когезионной способ­

ностью к двум другим фазам и повышенной адгезионной спо­ собностью к материалу стенки трубы. Г. В. Виноградов [16] аналогичным образом объясняет перемещение частиц к поверх­ ности, учитывая при этом и эффект Вайссенберга, довольно часто проявляющийся в упруго-пластичных системах. Структурный режим может быть осложнен проскальзыванием продукта от­ носительно стенки, что наблюдается у пластичных высококон­ центрированных грубодисперсных систем, например при дви­ жении измельченного мяса со средним размером частиц 0,003 м и более, если содержание жировых частиц очень мало.

Значительно расширяет представление о режимах течения рассмотрение модели движения «степенной жидкости». На рис. 44 построены эпюры скоростей [21,111] для круглой трубы при различном индексе течения жидкости:

150

где и — локальная скорость, т. е. скорость элементарного слоя, распо ложенного на расстоянии г от оси трубы;

w — средняя скорость потока по уравнению (I—119); R — внутренний радиус трубы;

п — индекс течения.

Рис. 44. Эпюры относительных скоростей при течении по круглой трубе «степенной жидкости», имеющей различный индекс течения п:

которая в наибольшей мере соответствует экспериментам и по которой определяется эффективная вязкость.

151

рентгенограмм не обнаружено проскальзывание продукта от­ носительно стенки и видны три основных слоя: ламинарный у стенки, промежуточный и ядро потока.

Для жидкостей, которые не подчиняются степенному закону, урав­ нение (I—120) можно заменить более общими [135]:

я+1

Первый член в уравнении обычно учитывают при переме­ щении ньютоновских и слабоструктурированных жидкостей. При движении пластично-вязких тел вследствие наличия рас­ порных усилий геометрический напор может работать лишь частично.

Потери давления по длине трубы р являются в большинстве случаев основным членом уравнения, для расчета этой величи­ ны при движении различных продуктов предложено множество уравнений.

Потери давления в местных сопротивлениях рм можно вы­ числить сравнительно точно для течения ньютоновских и слабо­ структурированных жидкостей [133], для пластично-вязких систем методы расчета местных сопротивлений практически отсутствуют.

Инерционные потери давления рт обусловлены неравномер­ ностью движения, т. е. возникают при неустановившемся ре­ жиме движения, что, например, может происходить при пода­ че продукта поршневыми или кулачковыми насосами. Для ньютоновских жидкостей инерционный напор вычисляется по аналитическим уравнениям.

Пятый член уравнения р„ показывает величину противодав­ ления, если продукт вытекает не в атмосферу, а подается в какой-либо технологический аппарат. Например, фарш по тру­ бопроводу поступает в формующую полость котлетного авто­ мата, через которую проходят объемные дозаторы; давление,

153