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

Эти константы легко можно вывести из полученных ранее уравнений для крутящих моментов, градиентов скорости, на­ пряжений сдвига. Для комбинированных измерительных по­ верхностей, например для полусфероцилиндрической, вязкост­ ную константу К можно считать по цилиндрической поверх­ ности

При соотношении радиусов 0,7 и более общая ошибка при определении константы по приближенному значению эквива­ лентной длины не превышает 0,5%.

Для удобства расчета на рис. 7 приведены зависимости констант от глубины погружения ротора в продукт.

Предельное напряжение сдвига 0о(Па) определяют по выра­ жению

цисс.

При обработке экспериментальных данных, полученных на вискози­ метре «Реотест», отличия от описанной выше методики будут следующие. Поправка на сферический торец не вводится. Вращающий момент М = = k*a( где k* — константа торзиона определяется тарировкой; а — угол закручивания по шкале прибора). ПНС определяется по формуле (I—34), градиент скорости — по уравнению (I—39), эффективная, или ньютонов­ ская, вязкость — по выражению (I—37). Высота продукта в приборе по­ стоянна и определяется высотой ротора.

Для измерения предельного напряжения сдвига широкое распространение в реологических исследованиях получили вследствие простоты устройства и надежности в работе кони­ ческие пластометры (см. рис. 5, г), сконструированные по мето­ ду акад. П. А. Ребиндера [102].

39

Предельное напряжение сдвига 0о(Па) определяется по глу­ бине погружения конуса и вычисляется по формуле

Глубину погружения конуса обычно измеряют индикатором часового типа. Пружина индикатора оказывает существенное сопротивление перемещению подвижной части прибора (до 0,055 кг), поэтому в формулу (1—54) следует вводить поправку

где тс — величина сопротивления, определяемая тарировкой в каждом частном случае.

Величина тс может быть связана с величиной перемещения

индикатора ft,, (м) отношением 0,3 ft?,’3', эмпирические коэффи­ циенты 0,3 и 0,37 в зависимости от жесткости пружины могут меняться.

Константу конуса можно определить по данным Н. Н. Агра-

нат [4]:

0,1°); случайные — от способа укладки продукта в сосуд, исход­ ной позиции конуса и т. п.

При измерении предельного напряжения сдвига одного и того же продукта конусами с различным углом при вершине часто не получаются одинаковые величины. Тогда следует вы­ брать такой конус, который обеспечивает показания, одинако­ вые с каким-либо другим прибором, например с ротационным вискозиметром.

Для измерения предельного напряжения сдвига применяют также сдвигомер Симоняна (см. рис. 5, в). Теория работы при­ бора сравнительно проста. В момент начала движения градиент скорости равен нулю, тогда условие равновесия продукта в цилиндре запишется в виде равенства сил — силы, направлен­

40

ной вдоль стенки поверхности трубы, и движущей силы давле­ ния, прикладываемой к поршню:

Устойчивость показаний сдвигомера А. А. Симоняна при определении ПНС обеспечена достаточной поверхностью сдви­ га (около 170 см2), а общая ошибка эксперимента не превышает 10%. Систематические ошибки зависят от точности тарировки мембраны и ее механических характеристик; в процессе эксплуа­ тации прибора они могут увеличиваться. Случайные ошибки обусловлены качеством укладки продукта в измерительную тру­ бу и скоростью вдвигания поршня.

Жидкообразные продукты. Сдвиговые свойства высоковяз­ ких жидкообразных продуктов часто измеряют ротационными вискозиметрами. Большое распространение получили специаль­ ные приборы, применяемые для измерений в широком диапазоне изменения вязкости. Основным сдвиговым свойством жидкообразиых систем является вязкость, которая характеризует силу сопротивления между двумя элементарными слоями при отно­ сительном их смещении, т.е. при наличии градиента скорости [см. уравнение (I—7)]. Вязкость весьма интенсивно изменяется при увеличении температуры, зависит от природы и строения веществ, концентрации дисперсной фазы и т. д.

Вязкость ньютоновских и жидкообразных систем (таких, как топленый жир) измеряют преимущественно капиллярными и шариковыми вискозиметрами [14, 106]. Теоретически приборы обоснованы. Более универсальными считаются капиллярные, так как они дают возможность исследовать аномалию вязко­ сти, меняя давление истечения, т. е. получить зависимости ё(0). Шариковыми вискозиметрами измеряют эффективную вязкость. Эти приборы относятся к интегральным с неоднородными поля­ ми скоростей деформаций.

Капиллярные вискозиметры Оствальда и Уббелоде (рис. 8, а, б) представляют собой U -образные трубки, в одно колено ко­ торых впаян капилляр. У вискозиметра Оствальда определенное количество жидкости из левого шарика от метки А до В пере­ текает в правый в результате гидростатического давления. В вискозиметре Уббелоде для истечения жидкости необходимо в одном колене создать давление или вакуум. Удобен также

41

вискозиметр для вязких жидкостей (рис. 8, в), работающий в горизонтальном положении, что исключает поправки на гидро­ статическое давление столба жидкости. Для истечения жид­ кости через капилляр создается разрежение. Чтобы поддержать любую, заранее заданную температуру исследуемой жидкости, вискозиметры помещают в водяную баню или термостат.

Рис. 8. Капиллярные вискозиметры:

Из шариковых вискозиметров, выпускаемых промышлен­ ностью, наиболее распространены вискозиметры Гепплера (рис. 8, г). Хотя закон Стокса, которым описывается движение шарика, в данном случае соблюдается частично, эти приборы позволяют довольно точно измерять вязкость. Шарик движется в наклонной трубке, образуя узкую щель со стенкой. У структу­ рированной жидкости при проходе через щель структурные связи разрушаются, поэтому точного воспроизведения резуль­ татов в двух последовательных замерах может и не быть.

Для вискозиметрических исследований не рекомендуется применять «условные» приборы типа вискозиметра Энглера.

В последнее время получают распространение вискозиметры с колебательным движением рабочего органа и ультразвуковые,

42