Изучение реологических свойств пищевых масс методом
advertisement
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ НИЖЕГОРОДСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ им. Р.Е. Алексеева ДЗЕРЖИНСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ (ФИЛИАЛ) Кафедра «Процессы и аппараты химической и пищевой технологии» Изучение реологических свойств пищевых масс методом ротационной вискозиметрии Методические указания к лабораторным занятиям по дисциплине «Физико-механические свойства сырья и готовой продукции» для студентов специальностей 260601 «Машины и аппараты пищевых производств»; 260602 «Пищевая инженерия малых предприятий» всех форм обучения Нижний Новгород 2011 Составители: В.А. Комаров, М.Н. Чубенко УДК 664.002.612 Изучение реологических свойств пищевых масс методом ротационной вискозиметрии: метод. указания к лабораторным занятиям по дисциплине «Физико-механические свойства сырья и готовой продукции» для студентов специальностей 260601 «Машины и аппараты пищевых производств»; 260602 «Пищевая инженерия малых предприятий» всех форм обучения /НГТУ им. Р.Е. Алексеева; Сост.: В.А. Комаров, М.Н.Чубенко. – Н.Новгород, 2011. – 16 с. Приведены общие сведения о реологических свойствах пищевых масс. Описаны кривые течения идеальных и реальных жидкостей. Представлена методика определения и порядок расчета реологических характеристик, дан метод определения вязкости. Редактор В.И. Бондарь Подп. в печать . . 2011. Формат 60 × 84 1/16. Бумага газетная. Печать офсетная. Усл. печ. л. 1,0. Уч.-изд. л. 0,7. Тираж 100 экз. Заказ . Нижегородский государственный технический университет им. Р.Е. Алексеева. Типография НГТУ. 603950, Нижний Новгород, ул. Минина, 24. © Нижегородский государственный технический университет им. Р.Е. Алексеева, 2011 2 ВВЕДЕНИЕ Многие технологические операции пищевых производств связаны с механическим воздействием на продукт, находящийся в упругопластичном или вязкопластичном состоянии. При производстве хлебобулочных изделий это – замес теста, деление теста на куски, формование тестовых заготовок и т. д. При производстве кондитерских изделий к таким операциям относятся смешивание, пластификация массы и формование отливкой, выпрессовыванием, резкой и пр. Большое значением имеет также межоперационное транспортирование полуфабриката по трубам и на различных конвейерах. Во всех перечисленных случаях определение режимов работы технологического оборудования и корректировка производственной рецептуры обуславливается физико-механическими и в первую очередь реологическими свойствами перерабатываемых или транспортируемых пищевых масс, полуфабрикатов, готовых изделий. При создании совершенных технологических процессов, позволяющих получить готовый продукт наивысшего качества, необходимо практически в каждом конкретном случае изучать целый комплекс физико-механических параметров, которые характеризуют поведение пищевых масс под действием механических нагрузок со стороны рабочих органов машин и агрегатов. Большое значение в пищевой промышленности имеет объективная оценка качества пищевых продуктов и полуфабрикатов. В связи с этим создание и применение методов и приборов для объективного контроля качества не только обеспечивают в ряде случаев замену органолептических показателей, но и создают предпосылки для разработки автоматизированных систем управления технологическими процессами пищевых производств. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ РЕОЛОГИИ ПИЩЕВЫХ ПРОДУКТОВ Интенсификация и оптимизация процессов переработки пищевых материалов, разработка объективных методов контроля и средств автоматизации, повышение качества выпускаемых изделий могут быть обеспечены только на основе глубокого изучения производственных процессов с учетом реологических свойств текстуры пищевых масс. Все пищевые продукты представляют собой сложные многокомпонентные дисперсные системы, обладающие внутренней структурой и специфическими физико-химическими свойствами. Среди комплекса физических свойств реологические являются основополагающими. Пищевое сырье, полуфабрикаты и получаемые из них готовые продукты обладают разнообразными реологическими свойствами, которые зависят от многих факторов: химического состава, температуры, влажности, интенсивности и продолжительности механического и теплового воздействия. Пищевые материалы, являясь продуктами органической природы, то есть 3 биологически активными материалами, подвергаются биохимическим, микробиологическим, коллоидно-химическим процессам, изменяющим их структуру и механические свойства. Исследование и применение в производстве различного сочетания таких воздействий могут обеспечить заданный уровень реологических характеристик в течение всего технологического процесса, что позволит стабилизировать выход изделий и получать готовые к употреблению продукты постоянного, заранее заданного качества. Рассмотрим пищевые материалы как системы, обладающие сложным внутренним строением. Элементы системы – это основные реологические свойства, между которыми существуют материальные, энергетические и информационные связи. Реологическими, или структурно-механическими, называются механические свойства материалов, проявляющиеся в процессе их деформации, течения и разрушения. Реология как наука о деформации и течении реальных тел исходит из феноменологического поведения тел при механическом нагружении. Она исследует только результирующие эффекты сопротивления материалов действующим на тело нагрузкам, оставляя вне поля зрения глубокие причины взаимодействия между структурными образованиями, молекулами и атомами материала. Под действием внешних сил происходит деформация, то есть изменение формы и размеров тела. Величина и характер деформации зависят от свойств материала и способа приложения внешних сил: направления и скорости приложения усилий. В зависимости от направления приложения усилий в телах возникают различные виды деформаций: сдвиг, растяжение, сжатие, изгиб, кручение. Деформация сопровождается возникновением внутренних сил взаимодействия между элементами тела, мерой интенсивности которых является напряжение. Реологически разные виды тел при равных приложенных усилиях проявляют различное деформационное поведение. Примерами простого поведения материала при нагружении являются идеальные тела Гука, Ньютона и Сен-Венана, символизирующие основные свойства материалов: упругость, вязкость и пластичность. Упругость – это способность тела после деформирования полностью восстанавливать первоначальную форму или объем. Упругость тел характеризуется модулем упругости Е (при растяжении, сжатии, изгибе) или G (при сдвиге), а механическое поведение упругого тела подчиняется закону Гука σ = Е·ε, τ = G·γ, (1) где σ – нормальное напряжение, Па; Е – модуль упругости (при растяжении – сжатии), Па; ε – линейная деформация; τ – касательное напряжение, Па; G – модуль упругости (при сдвиге), Па; γ – угловая деформация. Механической моделью упругого твердого тела является пружина (тело Гука). 4 Вязкость – способность тела оказывать сопротивление относительному смещению его слоев, мера интенсивности сил внутреннего трения. Истинно вязкая ньютоновская жидкость характеризуется тем, что возникающие в ней напряжения пропорциональны скорости деформации: τ = η· , (2) –1 где - скорость деформации, с ; η – ньютоновская вязкость, Па·с. Механической моделью вязкой жидкости является демпфер (поршень в жидкости), который называется телом Ньютона. Для неньютоновских жидкостей вязкость является функцией от скорости сдвига, поэтому ее называют «кажущейся» или эффективной вязкостью ηэф, определяемой как эф . (3) Пластичность – способность тела под действием внешних сил необратимо деформироваться без нарушения сплошности. Пластическое течение начинается при величине напряжения, превышающей предел текучести, или при сдвиговых деформациях – при напряжении, превышающем предельное напряжение сдвига τ0. Модель идеально пластического тела изображается в виде пары трения и определяется как тело Сен-Венана. Пищевые материалы, такие как хлебопекарное тесто, кондитерские массы, находятся между двумя предельными состояниями – твердым идеально упругим телом и истинно вязкой жидкостью. Поэтому они называются реологическими телами. Основные виды деформаций приведены на рис. 1. Деформации делят на упругие, то есть исчезающие после снятия нагрузки, и необратимые, не исчезающие после снятия нагрузки. Необратимая деформация – это результат вязкого или пластического течения материала. При этой деформации часть механической энергии, поступившей извне, переходит в тепло. При вязком течении скорость деформации прямо пропорциональна напряжению, поэтому деформация постепенно накапливается в материале и после снятия нагрузки не восстанавливается. Пластическая деформация возникает при напряжении, превышающем предел текучести, до достижения которого материал ведет себя как упругий. Принято считать, что пластическая деформация развивается мгновенно, поэтому скорость сдвига (первая производная деформации сдвига по времени) при τ = τ0 не существует. Для описания деформационного поведения исследуемого материала и вычисления значений реологических характеристик по экспериментальным данным строят графики основных реологических зависимостей: деформация – функция от времени при постоянном напряжении; напряжение – функция от времени при постоянной деформации; скорость деформации – функция от времени при постоянном напряжении; деформация – функция от напряжения; скорость деформации – функция от напряжения. На рис. 1 первый ряд графиков представляет собой зависимость деформации от времени γ = f(t) при постоянном напряжении сдвига τ = const. 5 6 Рис. 1 . Основные виды деформации, графические зависимости и механические модели реологических тел Большой интерес представляет изучение процесса развития деформации не только при приложении напряжения, но и при снятии напряжения (пунктирная линия на графиках). По этим кривым можно получить несколько независимых друг от друга деформационных характеристик материала: модули мгновенной упругости и упругого последействия, эффективную вязкость, пределы текучести и прочности. Исследование структурно-механических свойств пищевых продуктов по кривым динамики деформации проводятся методом тангенциально смещаемой пластины на приборах Вейлера – Ребиндера или Толстого, а также на ротационных вискозиметрах Воларовича. Этот метод применим для исследования свойств различных пищевых материалов, от слабо структурированных золей и суспензий до твердообразных тел с высокопрочной структурой. Второй ряд графиков на рис. 1 – это зависимости деформации от напряжения для твердообразных тел (кривые а, б и в). Для характеристики жидких и сложных вязкоупругих тел представлены реограммы, или кривые течения – зависимости скорости деформации от напряжения (кривые г – д, ж – к). Как видно из рис. 1, твердые тела обладают линейной или нелинейной упругостью. Для идеально упругого тела Гука зависимость γ = f(τ) – линейная и реологической константой является модуль упругости G (график а на рис. 1). Для нелинейного упругого (негуковского) твердого тела G = τ/γ ≠ const. При этом модуль упругости является функцией деформации и носит название эффективного модуля упругости Gэф (график б на рис 1). Упругие тела после снятия нагрузки, отдавая накопленную энергию, мгновенно возвращаются в исходное состояние. Для упругих тел с замедленной деформацией характерно то, что при разгрузке деформация изменяется не мгновенно, а с запаздыванием, то есть наблюдается упругое последействие. Состояние равновесия достигается через определенное время (график в на рис. 1). Для характеристики жидкостей используют реограммы – кривые течения. Реограмма ньютоновских жидкостей представляет собой прямую линию (график к), проходящую через начало координат. Все кривые течения, которые отклоняются от прямой линии, характерны для неньютоновских жидкостей. Неньютоновские жидкости можно разбить на следующие три группы: 1. Системы, для которых скорость сдвига зависит только от напряжения. К этой группе относятся такие неньютоновские материалы, как дилатантные и псевдопластические жидкости, параметры течения которых не зависят от времени. На графике и (второй ряд рис. 1) показаны кривые течения дилатантных и псевдопластичных жидкостей, у которых эффективная вязкость изменяется с увеличением скорости деформации. Эффективная вязкость является интегральной характеристикой, которая описывает равновесное состояние между процессами восстановления и разрушения структуры. Реологическим уравнением течения псевдопластических и далатантных материалов является уравнение Оствальда-де-Виля 7 К n , (4) где К – коэффициент консистенции, n – индекс течения. При n < 1 это уравнение описывает течение псевдопластических жидкостей, а при n > 1 – дилатантных. 2. Системы, в которых связь между напряжением и скоростью сдвига зависит от времени действия напряжения. Вязкость таких систем называется реодинамической вязкостью. К ним относятся тиксотропные, у которых напряжение сдвига и эффективная вязкость уменьшаются в процессе сдвига, и реопексивные, у которых напряжение сдвига и эффективная вязкость увеличиваются со временем. 3. Твердообразные системы, обладающие свойствами как твердого тела, так и жидкости. Характерным признаком таких систем является наличие предельного напряжения сдвига или предела текучести. На графике ж (рис. 1) показана кривая течения вязкопластической (бингамовской) жидкости. После превышения предела текучести наблюдается линейная зависимость между скоростью и напряжением сдвига. Для характеристики этого вида течения применяется уравнение Бингама 0 пл , (5) где τ0 – предельное напряжение сдвига (предел текучести); ηпл – пластическая вязкость. Под действием напряжения τ < τ0 в материале развивается только упругая деформация. На графике д (рис. 1) представлены кривые зависимости скорости деформации от напряжения для нелинейных вязкопластичных материалов. Реальные материалы, или реологические тела, имеют сложный комплекс свойств, являющихся определенной комбинацией упругости, вязкости, пластичности, но проявляющих их в конкретных условиях в различной степени. Упруговязкопластичными свойствами обладают материалы, поведение которых изображено на графиках рис. 1. Для этих систем характерно упругое последействие (развитие деформации при постоянном напряжении) и релаксация напряжений при постоянной деформации. Простейшее реологическое уравнение состояния вязкоупругих жидкостей (рис 1, з), известное как уравнение Максвелла, имеет вид 1 , (6) где λ = G/η – величина, обратная периоду релаксации. Период релаксации характеризует скорость «рассасывания» напряжений, быстроту процесса перехода системы из неравновесного термодинамического состояния, вызванного внешним воздействием, в состояние равновесия. Чем меньше период релаксации, тем быстрее происходит этот процесс. Для наглядного представления деформационного поведения реальных тел, обладающих сложными реологическими свойствами, используют механические модели, представляющие собой комбинации простейших 8 элементов: Гука, Ньютона, Сен-Венана. Элементы могут соединяться между собой последовательно и параллельно. В нижней части рис. 1 показаны механические модели реологических тел. Составить механическую и математическую модели реальных упруговязкопластичных тел, правдоподобно описывающих упругое изменение формы тела, вязкое и пластическое течение, релаксацию напряжений, упругое последействие, весьма сложно. Очень часто попытки отразить все свойства реальных тел в их совокупности приводят к чрезвычайно сложным и поэтому неприемлемым на практике реологическим моделям. Поэтому в каждом конкретном случае следует выбирать модель, которая отображает наиболее существенные свойства материала в рассматриваемой задаче. Исследование реологического поведения пищевых масс на основе анализа полученных экспериментально кривых динамики и кинетики деформации, кривых релаксации напряжений, кривых нагружения, а также реограмм имеет целью определить наиболее существенные реологические характеристики материала и на их основе получить механические и математические модели деформационного поведения реальных масс. Изучение деформационного поведения материалов позволяет установить не только количественное соотношение между деформацией, скоростью деформации и напряжением, но и механизм молекулярно-кинетических явлений, происходящих в процессе деформации. На основе анализа механического поведения различных пищевых материалов разработана реологическая классификация пищевых продуктов, представленная на рис. 2. Все пищевые материалы разбиты на две основные группы: твердые и жидкие – с постепенным переходом между ними от идеально упругих гуковских тел через упруговязкопластичные к истинно вязким ньютоновским жидкостям. Совокупность объектов реологических исследований в хлебопекарной, макаронной, кондитерской и других отраслях пищевой промышленности охватывает широкий диапазон свойств материала, начиная от твердых хрупких тел (сухие макаронные изделия) и заканчивая маловязкими жидкостями (фруктовые соки без мякоти). Сложными структурномеханическими свойствами обладают твердожидкие структурированные системы, к которым относится тесто, многокомпонентные кондитерские массы и т.п. На рис. 2 отражены также основные реологические свойства пищевых материалов. Материалы, реологические свойства которых со временем существенно не изменяются, независимо от длительности процессов деформации и течения, называются реологически стационарными или реостабильными. К ним, в частности, относятся истинно упругие и истинно вязкие материалы. Остальные материалы называются реологически нестационарными или реодинамическими. 9 Рис. 2. Реологическая классификация пищевых продуктов Установление принадлежности пищевых продуктов к тому или иному виду реологического тела позволяет обоснованно выделить свойства, подлежащие изучению. При идентификации свойств того или иного материала большое значение имеют текстурные признаки, которые непосредственно связаны с реологическими свойствами. Эту связь можно проследить по табл. 1, в которой представлена классификация некоторых пищевых продуктов по реологическим свойствам. Исследования пищевых продуктов могут быть успешными при условии правильного выбора метода исследований и прибора. Этот выбор во многом определяется степенью проявления вязких, упругих или пластичных свойств. Кривые течения различных материалов определяются экспериментально с помощью вискозиметров ротационного и капиллярного типа. Принцип действия ротационных вискозиметров основан на сдвиге материала, находящегося в зазоре между двумя поверхностями, например цилиндрическими, одна из которых движется, а другая - неподвижна. При этом напряжения сдвига определяются величиной момента, приложенного к вращающейся цилиндрической поверхности, а скорость сдвига – угловой скоростью вращения. 10 Таблица 1. Классификация пищевых продуктов по текстурным признакам и реологическим свойствам Классификация продуктов Наименование продуктов Типичные реологические (текстурный признак) свойства Хрупкие, твердые Шоколад, печенье, крекеры, Жесткость, предел прочвафли, экструдированные ности, модуль упругости продукты, карамель, сухари, сушки, макароны, хлебцы Упругопластичные Хлеб, пшеничное тесто, Предел прочности, модуль мармелад, зефир, пастила, упругости, предельное напряконфеты, твердый жир, жение сдвига, адгезия пряники, клейковина, желатин Вязкопластичные Ржаное тесто, песочное Вязкость, адгезия, претесто, сметана, майонез, дельное напряжение сдвига желирующие продукты, (пластическая прочность) полуфабрикаты кондитерского производства ЦЕЛЬ РАБОТЫ Определение зависимости напряжения сдвига от скорости сдвига τ = ƒ( ) и эффективной вязкости от скорости сдвига ηэф = ƒ( ). ПРАВИЛА БЕЗОПАСНОЙ РАБОТЫ Выполнять работу необходимо в халате. Начинать работу следует только после получения допуска к лабораторной работе и ознакомления с правилами безопасной работы на установке. При заливке исследуемого материала в вискозиметр не допускать перелива и пролива. В случае боя стеклянной тарной посуды и оборудования осколки надо собрать с помощью совка и щетки в мусорное ведро. При порезах рану нужно промыть водой, убедиться в отсутствии осколков в ранке, продезинфицировать ранку йодом из медицинской аптечки и наложить повязку. Пробовать исследуемый материал на вкус запрещается. Необходимо соблюдать в лаборатории чистоту и порядок, аккуратно убирать рабочее место. После окончания работы надо сдать рабочее место, разновесы, секундомер лаборанту или преподавателю. ОПИСАНИЕ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЙ УСТАНОВКИ Схема ротационного вискозиметра представлена на рис. 3. Измерительная часть вискозиметра выполнена в виде двух соосных цилиндров, из которых внутренний цилиндр 7 установлен неподвижно, а наружный цилиндр 3 укреплён на валу 8 с коническим хвостовиком. Вал 8 установлен в шариковых подшипниках в корпусе 2, который закреплён на опорной плите 1. 11 Внутренний цилиндр 7 в верхней части имеет центрирующий двойник 6, снабженный двумя вертикальными центрирующими стойками 5 с выступающими штифтами. На опорной плите 1 жестко установлены основания центрирующих стоек 4 с отверстиями, в которые входят соответствующие штифты центрирующих стоек 5. Пространство между цилиндрами заполняется исследуемой массой. Цилиндр 3 приводится во вращение посредством грузов (для удобства расчётов рекомендуется грузы брать одинаковыми), подвешенных на концах нити, перекинутой через блоки 11 и намотанной на барабан 10, расположенный на валу 8. Блоки 11 установлены на специальных держателях 12, прикреплённых к опорной плите 1. Напряжение на поверхности внутреннего цилиндра всегда значительно меньше, чем на поверхности внешнего цилиндра, и скольжение массы не наблюдается. Остановка прибора и пуск его в ход осуществляются с помощью тормозного приспособления 9. При исследовании пищевых масс широкое применение нашли ротационные вискозиметры РВ-4, РВ-8, разработанные М.П. Воларовичем. Необходимо отметить, что, кроме отечественных приборов, широкое применение для научно-исследовательских целей нашли ротационные вискозиметры, выпускаемые в Германии, и в частности модель «Реотест-RV». Рис. 3. Схема ротационного вискозиметра РВ-4: 1 – опорная плита; 2 – корпус; 3 – наружный цилиндр; 4 – основания центрирующих стоек; 5 – вертикальные центрирующие стойки; 6 – центрирующий двойник; 7 – внутренний цилиндр; 8 – вал с коническим хвостовиком; 9 – тормозное приспособление; 10 – барабан; 11 – блоки; 12 – держатели 12 МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ РАБОТЫ Наружный цилиндр заполняют исследуемой массой, укрепляют на оси вращения и вставляют в него внутренний цилиндр. При этом важно, чтобы его ось строго совпадала с осью вращения внешнего цилиндра. Это достигается предварительной настройкой прибора. Часть массы, вытесненной при внедрении цилиндра, удаляется, и поверхность исследуемой массы выравнивается так, чтобы глубина погружения внутреннего цилиндра была везде одинакова. Измерения начинают с постепенного нагружения системы. При этом вначале подвешивают на концы нитей очень малые грузы, немного превышающие трение подшипников, под действием которых система еще не приходит в движение. Затем увеличивают массу грузов mmin до величины, при которой наружный цилиндр начинает вращаться. Для определения эффективной вязкости внешний цилиндр приводят во вращение, применяя грузы, превышающие величину mmin, массу грузов увеличивают ступенями. При этом необходимо следить за поведением массы в зазоре между цилиндрами. Нагружение прекращают при отрыве массы от поверхности внешнего цилиндра, в результате чего груз получает ускорение. При каждом значении массы груза замеряют частоту вращения цилиндра. Для ротационных вискозиметров группы цилиндр-цилиндр, если в стационарном режиме течения скорость сдвига является некоторой функцией напряжения сдвига = ƒ(τ), угловая скорость вращения цилиндра связана со скоростью сдвига: 2 1 f ( ) 1 d , 2 (7) 1 где ω1 – угловая скорость вращения внутреннего цилиндра; τ1 и τ2 – касательные напряжения у поверхности соответственно внутреннего и наружного цилиндров. Напряжения сдвига определяются через вращающий момент: 1 М ; 2LR12 2 М , 2LR22 (8) где L – длина цилиндра; М – вращающий момент; R1 и R2 – радиусы внутреннего и внешнего цилиндров. Если известен вид реологического уравнения = ƒ(τ) и может быть найден интеграл выражения (4), то можно определить коэффициенты реологического уравнения. Например, в случае степенного закона = kτ m 1 2 k M 1 k m 1d 2 1 2m 2L m 1 1 2 m 2 m . R2 R1 (9) Коэффициенты k и m можно найти из экспериментальной зависимости между ω1 и М. 13 2 R τ Из сравнения выражения для τ1 и τ2 видно, что 1 2 . Поэтому, если τ 2 R1 R2 1 , то есть зазор δ между цилиндрами очень мал, поле напряжений в R1 образце приближается к однородному. Тогда скорость деформации и напряжение в образце могут быть вычислены из соотношений 1 R1 ; М . 2LR12 (10) ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ ЭКСПЕРИМЕНТА В том случае, если предельное напряжение сдвига отсутствует, напряжение сдвига рассчитывают по формуле τ2 Rm g , Па, 2 2 π .R2 h (11) где R - радиус барабана, м; m- масса груза, кг; R2 - радиус внешнего цилиндра, м; h - глубина погружения внутреннего цилиндра в массу (h = 0,12 м); g - ускорение свободного падения (g = 9,81 м /с2). Для расчета скорости деформации необходимо применять следующую формулу: γ 2 2 π R2 n -1 ,с , R2 R1 (12) где n - частота вращения цилиндра, об/с; R1 к R2 - радиусы внутреннего и внешнего цилиндров соответственно, м. Эффективную вязкость определяют по формуле эф 2 , Па·с. 2 (13) При расчете по формуле (9) поле напряжений принимают однородным, краевые эффекты не учитывают. Радиус барабана R = 0,0315 м. Радиус внутреннего цилиндра R1 = 0,013 м. Радиус внешнего цилиндра R2 = 0,015 м. По результатам вычислений строят зависимости τ = ƒ( ) и ηэф = ƒ( ), и по рис. 4 определяется характер жидкости. 14 τ 4 2 1 3 Рис.4. Классификация жидкостей: 1 – ньютоновская вязкая жидкость; 2 – псевдопластические пищевые материалы; 3 – дилатантные пищевые материалы; 4 – тела Бингама. ВЫВОДЫ В выводах охарактеризовать тип аномально вязкой жидкости. ОТЧЕТ О РАБОТЕ Отчет должен содержать: титульный лист, название и цель работы, схему установки с обозначением оборудования и приборов, расчетные уравнения, таблицу расчетных и опытных данных, полученные графические зависимости, выводы. КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ 1. Что такое реология? 2. Какие свойства относятся к реологическим? 3. Приведите примеры идеальных тел. В чем заключается отличие реального тела от идеального? 4. Дайте определение упругости, пластичности, вязкости. 5. Что такое эффективная вязкость? 6. Перечислите основные виды деформаций. 7. Что такое реограмма и с какой целью она применяется? 8. С какой целью в реологии используют механические модели? 9. Классификация неньютоновских жидкостей. 10. Методы экспериментального определения реологических характеристик жидкостей. 15 11. Метод определения реологических свойств на ротационных вискозиметрах. 12. Типы ротационных вискозиметров. 13. Как учитываются краевые эффекты при расчете реологических характеристик на ротационном вискозиметре? СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 1. Структурно-механические характеристики пищевых продуктов / А.В. Горбатов, A.M. Маслов, Ю.А. Мачихин и др.; под ред. А.В. Горбатова. – М.: Легкая и пищевая промышленность, 1982. – 296 с. 2. Мачихин, Ю.А. Инженерная реология пищевых материалов / Ю.А. Мачихин, С.А. Мачихин. – М.: Легкая и пищевая пром-сть, 1981. – 216 с. 3. Максимов, А.С. Реология пищевых продуктов: лаб. практикум / А.С. Максимов, В.Я. Черных. – СПб.: ГИОРД, 2006. – 176 с. 16
