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

Полная освещенность после интегрирования выражения? (II—39) от О до R:

Величины cos i и г можно выразить через постоянную вели­ чину 2 и переменную R:

Подставляя выражение (II—41) в уравнение (II—40) получим

где S — площадь излучателя.

Следовательно,

z3 +

где / = BS — энергетическая сила света, Вт.

Из соотношения (II—43) следует:

_1____l_ _S_

(II—44)

Е ~ I 2 + г.1

Зависимость — (z2) должна быть линейной, причем наклон

Е

прямой дает 1~1. Таким образом, по экспериментальным зависи­ мостям E(z) можно сразу оценивать мощность ИК-излучения. Кроме того, из той же зависимости можно согласно уравнению (II—44) найти «эффективную» площадь излучателя S, т. е. пло­ щадь некоторого круглого излучателя, дающего ту же освещен­ ность. Зная значения / и S для каждого типа излучателя, можно на практике легко оценивать освещенность объекта по формуле (II—43). Для некоторых промышленных ИК-излучателей экспе­ риментально были определены значения I и S (табл. 58).

216

Т а б л и ц а 58

Из табл. 58 видно, что найденные по экспериментальным данным величины I находятся в строгом соответствии с мощ­ ностью излучателя. Это является практическим подтверждением соотношения (II—50), полученного для круглого излучателя. Эф­

фективные площади излучателей составляют 100—300 см2.

С

Заметим, что согласно уравнению (II—43) при а2 > — можно пользоваться более простой формулой

£

В это выражение значение S не входит. Так как — состав­

ляет не более 100 см2, то формулой (II—52) на практике можно пользоваться при а > 30 см. При этих условиях энергетиче­ ская освещенность объекта мало зависит от геометрии излучате­ ля и в основном определяется потребляемой им мощностью.

Представляет интерес также зависимость освещенности объ­ екта от величины смещения от центра нагревателя. Ее легко рассчитать для простейших случаев. Возьмем излучатель квад­ ратной формы со стороной 2R0 (рис. 64, б). Пусть площадка dS', на которой вычисляем освещенность, сдвинута по отноше­ нию центра излучателя на величину х0 в направлении оси х. Остальные обозначения те же, что на рис. 64, а.

Освещенность площадки dS', создаваемая элементом излуча­ теля dS, определяется выражением (II—38). Из рис. 64, а видно,

что cos i = у , поэтому соотношение (II—38) можно записать в виде:

217

Так как dS = dx dy в декартовых координатах, a z = r(xy)r то полную освещенность можно найти интегрированием выраже­ ния (II—46):

Подставляя уравнение (II—48) в выражение (II—47), находим

V *2+До

можно с точностью до 20% заменить угол его тангенсом (дейст­

Этот результат совершенно аналогичен полученному выше для круглого излучателя [см. уравнение (II—-43) ]. Величины эффективных площадей излучателей, определяемые из соотно­ шений (II—43) и (II—52), практически совпадают.

218

Таким образом, зависимость освещенности объекта от смеще­ ния излучателя в радиальном направлении определяется соот­ ношением (II—50) довольно сложного вида.

При больших 2 (малых х) его можно упростить, приведя к выражению (II—51).

Вычисленные и экспериментальные кривые E(z) согласуются

•одна с другой, что подтверждает полезность формул (II—50)

.и (II—52) для практических оценок.

МЕТОДЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ОПТИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ПИЩЕВЫХ ПРОДУКТОВ

СПЕКТРАЛЬНЫЙ МЕТОД

При исследовании оптических свойств наиболее часто применяют инфракрасные спектрометры и спектрофотомет­ ры. Спектрометры предназначены для получения и регистрации ИК-спектров однолучевым методом, спектрофотометры — для регистрации спектров поглощения различных веществ двухлу­ чевым методом.

Для определения пропускательной способности наиболее це­ лесообразным является использование двухлучевых спектрофо­ тометров, так как работа по однолучевому методу имеет ряд существенных недостатков: необходимость отдельной записи спектра пропускания образца и эталона и трудоемкость обра­ ботки результатов измерения; высокие требования к постоян­ ству коэффициента усиления приемно-регулирующего устройст­ ва (стабильности и линейности); ведение учета изменения пока­ заний прибора в работе; возможность наложения на спектр об­ разца спектра поглощения атмосферных газов.

Принцип действия спектрофотометра при работе по двухлуиевой схеме основан на нулевом методе [17]. Радиация от источ­ ника излучения направляется по двум каналам: в одном канале помещается исследуемый образец, в другом — фотометрический клин и образец сравнения. С помощью прерывателя пучки света из каналов попеременно проходят в монохроматор, разлагаются в спектр и поступают на приемник радиации — болометр. Ког­ да интенсивность пучков в обоих каналах одинакова (что при отсутствии поглощающего образца обеспечивается оптической схемой осветителя), на болометр попадает постоянная тепловая радиация и сигнал на входе усилительной системы не возникает. При наличии поглощающего образца на болометр попадают пуч­ ки различной интенсивности, в результате на входе в усилитель появляется переменный сигнал, частота которого равна частоте прерывателя пучков. Этот сигнал после усиления и преобразо­ вания подается на обмотку электродвигателя отработки, кото-

219