Файл: Петров И.К. Технологические измерения и приборы в пищевой промышленности учебник.pdf

Скачать файл
Заказать решение

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 10.04.2024

Просмотров: 239

Скачиваний: 1

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

 

 

 

 

 

 

Т А Б Л И Ц А ІЗ

 

 

 

 

 

 

Вязкость ц

Продукт

Качественный

показатель-

сП

П а с

 

 

 

 

 

 

Сахарный

раствор

Содержание

саха­

Г

60

57,2

0,0572

 

 

ра, %

 

 

65

142,8

0,1428

 

 

 

 

 

70

460,0

0,4600

Патока*

 

Содержание

сухих

 

78 и 42

12,2-Юв

12,2-Ю3

 

 

78 и 55

6,72-10»

6,72-103

 

 

и редуцирующих

 

83 и 42

200-10»

200-1О3

 

 

веществ, %

 

 

83 и 55

100-10»

100-103

 

 

 

 

 

20

2,168

0,002168

Водно-спиртовой

Содержание

спир­

 

40

2,867

0,002867

 

60

2,642

0,002642

раствор

 

та, %

 

 

 

 

 

80

1,998

0,001998

 

 

 

 

 

100

1,221

0,001221

 

 

 

 

 

20

2,0

0,0020

Виноградный сок

Содержание

сухих

 

30

3,2

0,0032

веществ, %

 

 

40

6,2

0,0062

 

 

 

 

 

 

 

 

 

50

15,0

0,0150

 

 

 

 

 

Сухое

1,51

0,00151

 

 

 

 

 

Фруктовое

2,079

0,002079

Вино

 

Сорт

 

 

Крепленое

2,353

0,002353

 

 

 

 

 

Белый

3,128

0,003128

 

 

 

 

 

мускат

 

 

 

 

 

 

 

6,35

95

0,095

Томатный

сок**

Содержание

сухих

 

11,2

450

0,45

 

 

веществ, %

 

 

17,6

2500

2,5

 

 

 

 

 

25,0

4300

4,3

 

 

 

 

 

40

6,9

0,0069

Сливки

 

Жирность, %

 

 

50

21,6

0,0216

 

 

 

 

 

60

90,3

0,0903

*При t = \ r c .

**При * = 3 0 ° С .

В практике используется понятие

к и н е м а

т и ч е с к о й

в я з к о с т и , которая представляет собой

отношение

динамиче­

ской вязкости к плотности жидкости. В СИ кинематическая вязкость имеет размерность м2 /с. В пищевой промышленности вязкость измеряется часто в условных единицах — градусах ВУ (или градусах Энглера), которые представляют собой отношение времени истечения определенного объема анализируемой жидко­ сти ко времени истечения того же объема дистиллированной воды:

градусы ВУ = — .

(366)

Связь между динамической вязкостью, плотностью и граду­ сами ВУ выражается следующей приближенной формулой:

р =

/

0,0631\

ft.

(367)

(0,07319° ВУ -

- q ^ - j

В настоящее время

выпускается ряд

общепромышленных

и специализированных

приборов — в и с к о з и м е т р о в ,

которые

по принципу действия могут быть подразделены на капилляр­ ные, шариковые, ротационные, вибрационные (в том числе уль­ тразвуковые) .

В зависимости от режима работы вискозиметры могут быть циклического и непрерывного действия, по функциональному назначению — показывающими, регистрирующими, бесшкальны­ ми и др.

При измерении вязкости жидкостей следует иметь в виду зна­ чительное влияние на нее температуры, что требует введения соответствующих поправок.

§ 2. КАПИЛЛЯРНЫЕ ВИСКОЗИМЕТРЫ

Капиллярные вискозиметры, или вискозиметры истечения, получили весьма широкое распространение в лабораторной прак­ тике благодаря высокой точности, широкому диапазону измере­ ний и сравнительной простоте. В последние годы появились ка­ пиллярные вискозиметры, предназначенные также для автома­ тического контроля и регулирования вязкости в ходе технологи­ ческих процессов. Используются они чаще всего для контроля вязкости относительно чистых и однородных жидкостей, не со­ держащих крупных взвешенных частиц и газовых включений, например негазированных вин и фруктовых вод, водно-спирто­ вых растворов и т. п.

Действие капиллярных вискозиметров основано на исполь­ зовании закона Пуазейля для истечения жидкости из капилляр­ ных трубок, который записывается в следующем виде:

ltd4

 

Q = — Ар,

(368)

где Q—объемный расход жидкости, вытекающей из трубки,

м3 /с!

d— диаметр трубки, м;

 

jj, — динамическая вязкость жидкости, Па-с;

 

/ — длина трубки, м;

 

Ар — разность давлений между концами трубки, Па.

 

При постоянном значении величин Q, d и / формула для оп­ ределения вязкости принимает вид:

ц = /СДр.

(369)

Таким образом измерение вязкости сводится к измерению пе­ репада давлений между концами капиллярной трубки, через ко­ торую протекает анализируемая жидкость. При этом истечение

жидкости может происходить под действием силы тяжести или внешнего давления из цилиндрических трубок круглого сечения, а также из плоских щелей произвольной формы. Известны так­

же капиллярные вискозиметры,

в

которых

 

замеряется

 

время

истечения

постоянного количества

анализируемой

жидкости

т.

В этом случае динамическая вязкость

 

 

 

 

 

 

 

 

(370)

 

 

 

 

ц = /(т Дрт.

 

 

 

 

 

 

 

 

На рис. 163 показана схема капиллярного вискозиметра. Ше­

стеренчатый насос 1 обеспечивает

подачу строго постоянного ко­

 

 

 

 

 

 

 

личества

анализируе­

 

 

 

 

 

 

 

мой

жидкости,

 

кото­

 

 

 

 

 

 

 

рая

проходит через

ка­

 

 

 

 

 

 

 

пиллярную

трубку

8.

 

 

 

 

 

 

 

Перепад

давлений

ме­

 

 

 

 

 

 

 

жду

входом

и

 

выхо­

 

 

 

 

 

 

 

дом

капиллярной

тру­

 

 

 

 

 

 

 

бки

замеряется

с

по­

 

 

 

 

 

 

 

мощью

чувствительно­

Рис.

163.

Схема

капиллярного

вискозиметра.

го

 

дифференциально­

го

манометра

2,

 

шка­

 

 

 

 

 

 

 

ла

 

которого

 

может

 

 

 

 

 

 

 

быть

отградуирована

 

 

 

 

 

 

 

в

единицах

вязкости.

 

 

 

 

 

 

 

Диаметр d и длина. /

 

 

 

 

 

 

 

капиллярной

 

. трубки

 

 

 

 

 

 

 

выбираются

в

зависи ­

 

 

 

 

 

 

 

мости от

пределов

из­

 

 

 

 

 

 

 

мерения

и рода

анали­

 

 

 

 

 

 

 

зируемой

 

жидкости.

 

 

 

 

 

 

 

Для

обеспечения

 

по­

 

 

 

 

 

 

 

стоянства

 

температу­

 

 

 

 

 

 

 

ры трубка вискозимет­

 

 

 

 

 

 

 

ра,

 

как

правило,

уста­

 

 

 

 

 

 

 

навливается

в

 

термо­

 

 

 

 

 

 

 

стате

с

автоматичес­

 

 

 

 

 

 

 

ким

 

регулированием

Рис.

164.

Схема

вискозиметра

для высоко­

температуры..

 

 

 

 

вязких продуктов.

 

 

 

 

Имеется

ряд

 

кон­

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

струкций

 

капилляр­

ных вискозиметров построенных по указанной схеме. Пределы измерения их от 0,001 до 10 Па-с. Погрешность измерения лабора­

торными приборами (типа

В П Ж и В Н Ж ) ± 0 , 3 % ;

погрешность

измерения автоматическими

приборами достигает

± 3 — 5 % .

Для исследования реологических свойств высоковязких про­ дуктов (патоки, масел, теста) применяются специальные виско­ зиметры, одна из схем которых приведена на рис. 164. Внутри массивного корпуса 5 с постоянной скоростью вращается чер­ вяк 6 и продавливает испытуемый продукт из сосуда 4 в изме-

рительную трубку 2 и через выходной вентиль 1 в наружный при­ емный трубопровод или приемную емкость. Высота подъема ана­ лизируемого продукта в измерительной трубке 2 служит мерой его вязкости и отсчитывается по шкале. Термометр 3 служит для контроля температуры и введения соответствующих поправок. Погрешность измерения подобными устройствами ± 5 % .

§ 3. ШАРИКОВЫЕ ВИСКОЗИМЕТРЫ

Вискозиметры этой группы получают сравнительно широкое распространение в ряде отраслей пищевой промышленности для измерения вязкости как прозрачных, так и непрозрачных жидко­ стей. С помощью шариковых вискозиметров измеряется вязкость метановой бражки (ацетоно-бутиловое производство), сахарных растворов и многих других продуктов.

В основе принципа действия шариковых вискозиметров ле­ жит теория Стокса, справедливая в применении к движению шариков малого диаметра в жидкостях, и заключающаяся в том, что шар, падающий, в достаточно вязкой среде, приобретает по­ стоянную скорость движения за сравнительно короткий проме­ жуток'времени. Формула динамической вязкости Стокса — Ладенбурга, учитывающая влияние стенок и дна цилиндра, в кото­ ром происходит падение шарика, имеет вид:

 

11 = — г 2

v

g

,

(371)

 

^

9

s

l+2,4(d/D)

 

где

p. — вязкость, Па • с;

 

 

 

 

р1

г—радиус

шарика, м;

 

 

 

 

и р 2 — плотность материала шарика и жидкости, кг/м3 }

 

 

v — скорость равномерного падения шарика, м/с;

 

d — диаметр шарика, м; D — диаметр цилиндра, м.

Из данной формулы видно, что измерение вязкости анализи­ руемой жидкости может быть сведено к измерению скорости па­ дения в ней шарика или к времени прохождения шариком фикси­ рованного участка пути. В последнем случае зависимость вязко­ сти от времени падения шарика принимает вид:

(.і = Кг,

(372)

где К — постоянная прибора, Па;

 

т — время, за которое шарик проходит фиксированное расстояние,

с.

Принципиальная схема автоматического устройства для изме­ рения вязкости с отсчетом времени падения шарика приведена на рис. 165. Автоматический подъем шарика / в исходное положе­ ние производится восходящим потоком исследуемой жидкости, создаваемым шестеренчатым насосом 2 с электродвигателем 3. Одновременно с подъемом шарика насос пройзвбдит отбор про­ бы жидкости. В момент касания шариком верхней ограничиваю­ щей сетки насос отключается и шарик падает в неподвижной среде. Измерение сводится к отсчету с помощью индукционных катушек 7 времени, за которое шарик проходит фиксированный участок пути. При прохождении шарика через них возникает

Смотрите также файлы