Тема 6. Основы инженерной реологии

6.1 Принципы инженерной реологии

Инженерная реология является технической механикой реальных тел или дисперсных систем. Базируясь на классической реологии, она ставит задачи изучения свойств существующих продуктов, разработку методов расчета процессов течения их в рабочих органах машин и аппаратов и прогнозирования и контроля качества продукции в процессе их изготовления.

Инженерная реология пищевой промышленности - наука о приложении к расчётам и конструированию машин и аппаратов пищевой промышленности, управлению технологическими процессами переработки пищевых продуктов.

Инженерная реология даёт необходимые инженеру сведения из теоретической реологии, знакомит с результатами реологических испытаний пищевых материалов, методами расчёта пищевых машин и аппаратов с учётом реологических особенностей перерабатываемого ими продукта и предлагает принципы объективного приборного контроля качества продуктов и управления технологическими операциями и процессами.

В инженерной реологии пищевых производств можно условно выделить четыре части:

1. общая реология пищевых материалов (содержит основные сведения из общей теоретической реологии);

2. реометрия пищевых материалов (рассматривает экспериментальные методы и результаты измерения реологических свойств пищевых материалов, особенности их проявления при взаимодействии перерабатываемых продуктов с рабочими органами машин и каналов аппаратов);

3. реодинамика (посвящена расчётным моделям, дающим количественную теоретическую оценку результатов взаимодействия пищевых сред с рабочими органами машин и каналов аппаратов и позволяющим проводить необходимые технологические расчёты машин - производительность, потребляемая мощность и т. п.);

4. управляющая реология (реологические основы оптимизации, интенсификации, контроля и управления в пищевой промышленности).

Реализация поставленных перед инженерной реологией задач позволяет:

• стабилизировать качество и выход изделий;

• иметь готовые продукты постоянного, заранее заданного качества;

• научно обосновывать понятия существенных аспектов качества;

• рассчитывать, совершенствовать и интенсифицировать технологические процессы;

• использовать высокопроизводительное, непрерывно действующее автоматически управляемое оборудование;

• научно-обоснованно «конструировать» те или иные виды пищевых продуктов;

• расширять производство продуктов высокой степени готовности к употреблению и т.д.

Из сказанного выше, наряду с другими, можно выделить три основные задачи инженерной реологии:

• оценка качества;

• управление технологическими показателями структуры;

• расчет рабочих органов машин и аппаратов.

Общими для этих и других реологических задач будут следующие предпосылки. Любой процесс как непрерывную смену явлений во времени следует рассматривать не только комплексно, но и по наиболее характерным признакам. При этом описания явлений, которые выражают внешнюю форму внутренней природы материала, должны объективно отражать характерные внутренние связи. Для получения интегральных уравнений и выводов из них основываются на гипотезах, рассматривающих материал с макроскопической точки зрения в качестве сплошной деформируемой среды, с непрерывным распределением основных физических свойств и скоростей деформаций.

Для того чтобы объективно оценить качество изделий - в частности нежность, консистенцию и др. - определяют самые разнообразные механические характеристики: сопротивление резанию струной или лезвием, продавливаемость через отверстие, растяжимость, разжевываемостъ и т. п. Наиболее полное представление о качестве продукта может дать группа физических свойств, которая проявляет зависимость от биологического и химического состава (рецептуры) и определяется внутренним строением продукта. К одной из групп таких свойств, как показали исследования последних лет, могут быть отнесены реологические.

Примечательно, что характеристики сырых изделий предопределяют основные показатели готовых продуктов. Кроме того, небольшие изменения качественных характеристик должны вызывать существенные изменения числовых показателей величин свойств, которые регистрируются приборами. Оценка качества осуществляется либо путем приборного измерения структурно- механических характеристик сырых и готовых продуктов в определенных

физических величинах, либо путем сенсорной (органолептической) оценки, т. е.

116

субъективной оценки сопротивляемости деформации и консистенции продукта. Развитие квалиметрии и психореологии позволило обосновать показатели качества продуктов и разработать некоторые математические принципы построения обобщенных показателей качества.

При современном уровне развития науки и техники многие технологические процессы можно полностью механизировать и автоматизировать. Существует множество машин непрерывного действия: тесто- и фаршеприготовительные агрегаты, устройства для непрерывного смешивания и измельчения, весовые и объемные дозаторы, насосы для межоперационного транспортирования сырья, конвейеры и прочее. Эти устройства допускают компоновку их в непрерывную линию. Однако продукты одного вида даже не имеют постоянного химического состава и отличаются, хотя и незначительно, по механическим, физическим и химическим характеристикам. В процессе переработки продуктов необходимо непрерывно корректировать величины определяющих характеристик с тем, чтобы получить продукт заранее заданного высокого качества.

Управление технологическими показателями структуры может осуществляться самыми различными методами: путем внесения различных добавок, в том числе поверхностно-активных веществ, использованием специальных насадок для ориентации частиц и макромолекул, созданием различного напряженного состояния, варьированием интенсивностью и длительностью механического воздействия (вымешивания, измельчения) и др. При прочих равных условиях механическое воздействие и «отдых» после него очень часто завершают процесс формирования структуры.

Практически все механические процессы воздействия на дисперсные системы изменяют их технологические показатели, что графически представляется кривой с явно выраженным экстремумом (минимум или максимум). Экстремальному значению соответствуют наилучшие показатели сырья и готовых продуктов. При наличии датчиков и приборов с обратной связью к обрабатывающей машине или аппарату по этим экстремальным значениям можно регулировать процессы переработки. Датчики, кроме того, должны обеспечивать корректировку рецептуры (химического состава) обрабатываемого объекта. При изменении рецептуры, интенсивности или длительности механического воздействия структурно-механические характеристики дисперсных систем (предельное напряжение сдвига, эффективная вязкость, липкость и др.) претерпевают существенные изменения. Автоматизация процессов обработки и управления качеством продуктов основывается на измерении и регулировании величин наиболее чувствительной структурно-механической характеристики при определенной рецептуре изделия.

Технологические машины различных конструкций, предназначенные для осуществления одного и того же процесса, различаются степенью воздействия на перерабатываемую массу, что приводит к получению промежуточных и конечных продуктов, обладающих неодинаковыми структурно-механическими характеристиками и структурой, и получению готовой продукции разного качества. Знания влияния отдельных машин на свойства полуфабрикатов позво­ляют выбирать наиболее целесообразные конструкции для выработки определенного продукта и подбирать оптимальные режимы его переработки.

При расчете рабочих органов машин структурно-механические характеристики определяют поведение продукта в условиях напряженного состояния и позволяют связать между собой напряжения, деформации или скорости деформаций в процессе приложения усилий. Они не являются «чистыми» константами материала и существенно зависят от формы и размеров тела, скорости нагружения, состояния поверхности, влияния окружающей среды, температуры, структуры и множества других факторов. Структурно-механические характеристики, измеренные на разных приборах, могут не иметь одинаковых значений. Поэтому при их использовании для расчета машин необходимо стремиться к тому, чтобы эпюры скоростей и деформаций были бы подобны и одинаковы по величине, это же относится и к величинам характеристик.

При известных характеристиках можно вычислить значения напряжений или деформаций и в итоге получить необходимые параметры процесса или аппарата, т.е. выполнить прочностные и технологические расчеты. При этом особое значение в расчетном аппарате реологии имеет вид интегрального уравнения, которое связывает между собой посредством постоянных величин - свойств - напряжения и деформации для каждого конкретного продукта. Выбор такого уравнения из множеств других обусловлен соответствием теоретической или эмпирической, дифференциальной или интегральной зависимости течения продукта реальной кривой течения, т.е. реальным условиям. Нередко ошибки при определении структурно-механических характеристик и их использовании для расчета заключаются в том, что для обобщения опытных данных принимают мо­дели, не соответствующие течению реального объекта. Здесь необходимо отметить, что для измерений следует использовать приборы, имеющие теоретическое обоснование. В паспорте серийно выпускаемых приборов обычно дают расчетные уравнения и константы течения для какой-либо одной жидкости. Если исследуемая жидкость относится к аномально вязкой системе, то эти уравнения и константы необходимо получить из соответствующих законов тече­ния. Поэтому все константы прибора, приведенные в паспорте, следует проверять, а приборы градуировать.

Следует отметить то, что разработанный математический аппарат реологии, как правило, достаточно адекватно описывает процессы деформирования и течения ньютоновских и ряда неньютоновских жидкостей при ламинарном или подобных ему режимах в каналах простейших геометрических форм. Теория перестает работать при изменении режима движения (турбулентный режим), для каналов сложной или неправильной геометрической формы, в широком диапазоне изменения определяющих процесс независимых переменных. Кроме того, большинство технологических сред пищевой промышленности представляют собой неньютоновские жидкости, аномально-вязкие тела. Для описания их поведения при воздействии внешних сил возникает необходимость определения поправочных коэффициентов к теоретическим уравнениям или установления эмпирических зависимостей на базе экспериментальных данных.

6.2 Реодинамика пищевых масс

Одним из важных направлений технического прогресса в различных отраслях (мясная, молочная, рыбная) агропромышленного комплекса является совершенствование существующих и создание новых механизированных и поточно-автоматизированных линий на основе использования новейших достижений науки и техники. Внедрение линий обеспечивает значительный рост производительности труда, улучшение санитарно-гигиенических условий производства, повышение качества готовой продукции.

Создание автоматизированных технологических линий невозможно без использования средств межоперационного транспорта и транспортных систем по перемещению структурированных жидкообразных и твердообразных (вязкопластичных) продуктов.

Наиболее рациональным видом транспорта является трубопроводный. Стоимость трубопроводного транспорта в несколько раз дешевле остальных видов транспорта (например, транспортировка фарша по трубам в пять раз дешевле транспортировки его с помощью тележек, исключение составляют спуски, но для них необходима вертикальная поточность технологического процесса). В ряде случаев (например, при транспортировке жидкообразных продуктов на большие расстояния) трубопроводный транспорт — единственно возможный. Закрытая система трубопроводного транспорта обеспечивает высокое санитарно- гигиеническое состояние производства, высокое качество продукта.

На проектируемых и многих действующих предприятиях, перерабатывающих биотехнологическое сырье, переходят к трубопроводному транспорту. При внедрении такой системы транспортировки у проектировщиков и работников промышленности встречаются затруднения, связанные с расчетом трубопроводов и выбором насосов.

Устройство напорного трубопроводного транспорта конструируют на основе данных гидравлического или реологического расчета, устройства безнапорного транспорта — на основе эмпирических сведений, полученных при эксплуатации подобных систем.

Если расчетный аппарат по теории жидкообразного потока в настоящее время имеет практически законченную форму, то теоретические разработки по движению пластично-вязких систем менее универсальны. Для расчета течения «твердообразного» потока (мясной фарш, жиры при температуре, близкой к застыванию) имеются уравнения, полученные на основе экспериментальных данных и теории подобия. Некоторые расчетные уравнения можно применять только в определенных пределах изменения переменных.

При транспортировке биотехнологического сырья и продуктов важным вопросом является расчет и выбор побудителя движения — насоса. Для работы на заданную трубопроводную сеть с большой долей надежности можно выбрать на­сосы, применяющиеся для перемещения маловязких структурированных жидкостей (расплавленный жир, бульон, кровь, рассол), так как теория лопастных и объемных насосов, использующихся для этих целей, разработана достаточно подробно. Для перекачки пластично-вязких сред вопросы расчета и выбора насосов в общем виде не решены, имеются лишь частные теоретические разработки по некоторым насосам или видам перемещаемого продукта. При конструировании этих насосов надо учитывать особенности свойств перемещаемой среды и в первую очередь наличие предельного напряжения сдвига. Это свойство продукта может обусловливать сводообразование перед рабочим органом, что является причиной уменьшения подачи продукта. Поэтому поступление продукта в насос должно быть принудительным или продукт через широкое окно должен поступать непосредственно на рабочие органы насоса под действием силы тяжести. Вместо этих способов или в дополнение к ним часто применяют разрежение в начале рабочей зоны насоса. Для перекачки пластично- вязких тел предложены различные конструкции насосов, которые в том или ином сочетании в качестве рабочих органов используют эксцентричный ротор с лопатками, винт, кулачок и пр.

Течение по трубам реологически сложных дисперсных систем, к которым относятся структурированные жидкости и системы, а также пластично-вязкие

120

продукты, происходит при условии создания в продукте давлений, достаточных для преодоления внутренних и внешних сопротивлений.

В основе гидравлических расчетов трубопроводов лежат уравнения напряжений и деформаций, связывающие между собой приложенные извне давления с реологическими характеристиками продуктов, кинематическими и геометрическими факторами.

Общими для гидродинамики пластично-вязких масс являются уравнения расхода (подачи), полученные из условия неразрывности:

V_C = V/t;

Mc = pV;

Gc = p-g-Vc,

где Vc Мс, Gc — соответственно объемный [м³/с], массовый [кг/с] и весовой [Н/с] секундный расход; V— объем продукта [м³], перемещаемый через живое сечение потока за

время t [с]; p — плотность продукта, кг/м³; g — ускорение свободного падения (= 9,8 м/с²).

Объемный расход связан с геометрическими размерами трубопровода и кинематикой течения продукта в нем:

w -p-d²

4

где w — средняя скорость продукта, м/с; d — внутренний диаметр, м.

Продукт считают сплошной, неразрывной средой с непрерывным распределением физических свойств, деформаций и скоростей деформаций, что позволяет использовать аппарат математического анализа, приложенного к непрерывным функциям. При расчете трубопроводного транспорта определяющую роль играют три группы факторов:

• геометрические — площадь живого сечения (диаметр); кинематические — средняя скорость потока или объемный расход; динамические — сопротивление в начале трубы или потери давления вдоль трубы.

К динамическим факторам относятся также реологические характеристики и плотность, которые должны быть известны для каждого продукта.

В общем случае состояние системы описывается пятью дифференциальными уравнениями: неразрывности, движения, диффузии (массопереноса), теплопроводности, состояния.

В соответствии с этим, на практике имеют место три случая расчета трубопроводов, когда определяют одну неизвестную величину, если две остальные известны. По степени сложности расчетов определяемыми величинами будут:

• первый случай — давление в начале трубы (потери давления или напора

вдоль трубы),

• второй — расход жидкости (подача) или средняя скорость продукта,

• третий — диаметр трубы (площадь живого сечения).

В первом и во втором случаях диаметр можно определить из условий оптимальности по стоимостным показателям.

Условно можно выделить четвертый случай, когда при известных трех факторах определяют реологические характеристики.

Существенное значение в выборе метода расчета имеет режим движения продукта по трубе, оцениваемый критерием (числом) Рейнольдса ^е). Он представляет собой безразмерное числовое значение, пропорциональное отношению кинетической энергии потока к работе сил вязкого сопротивления:

w - d - р 4 - V_c - р

Re _ — _ ,

m p-m-d

где d — диаметр трубы, м;

р — плотность жидкости, кг/м³;

Ус — секундный расход, м³/с;

m — динамический коэффициент вязкости, Па-с.

Твердообразные, пластично-вязкие системы имеют структурный режим движения, при котором скорость в тонком слое около стенки (градиентный слой) резко возрастает, в следующем промежуточном слое увеличивается незначительно, а центральная часть потока (ядро) движется, испытывая незначительные деформации за счет ползучести или пластичности продукта. Движение «степенных» жидкостей аналогично, но в ядре потока, в зависимости от индекса течения в большей или меньшей мере, существует градиент скорости.

Структурированные жидкообразные продукты могут иметь ламинарный или турбулентный режим движения, что определяется величиной критерия Рейнольдса. При ламинарном режиме (Re < 2320) жидкость движется в виде слоев, не перемешивающихся друг с другом. Однако для структурированных мясопродуктов (бульон, расплавленный жир и др.) ламинарный режим имеет место при Re < 1400. При турбулентном режиме происходит интенсивное внутреннее перемешивание жидкости. У стенки сохраняется ламинарный слой, толщина которого с увеличением критерия Рейнольдса или скорости потока при

прочих равных условиях уменьшается. Если толщина этого слоя больше высоты выступов шероховатости материала стенки, то трубы считаются гидравлически гладкими, в противном случае — шероховатыми.

Традиционная теория реодинамики, кроме гипотез сплошности и непрерывности, использует следующие допущения и ограничения:

• скорость жидкости на стенке принимается равной нулю; продукт считается несжимаемым;

реологические характеристики неизменны по длине трубы и не зависят от времени (т. е. на течение не оказывают влияния процессы тиксотропии, реопексии и релаксации).

Однако отмечены случаи проскальзывания продукта относительно стенки, т. е. скорость на стенке не равна нулю. Теория предусматривает, например, для степенных жидкостей при индексе течения, равном нулю, «стержневой» режим движения, при котором вся масса перемещается как твердый стержень и скорость на стенке равна среднеобъемной скорости потока, а градиент скорости на стенке стремится к бесконечности.

В последние годы в связи с требованиями практики и для получения более точных данных пытаются учитывать изменения реологических характеристик (вязкости, плотности и др.) по длине трубы и по времени, рассматривая отклонение их величин последовательно по отдельным участкам длины трубы. Особую роль при этом играет непостоянство градиента давления по длине трубы для некоторых сжимаемых пластично-вязких продуктов.

Теория реодинамики для различных по своей текучести систем рассматривает равномерное (силы инерции равны нулю), прямолинейное (центробежные силы равны нулю) движение в горизонтальной трубе. Если рассмотреть условия движения цилиндрического элемента жидкости радиусом R и длиной l, то получим следующее равенство:

p ■ к-R² = 2 • к-R ■ l ■ 0, где в левой части находится разность сил давления, приложенных к торцам элемента, а в правой части - силы вязкого сопротивления, возникающие на боковой поверхности цилиндра. Здесь 0 - касательное напряжение, создаваемое в продукте силой вязкого сопротивления.

В результате преобразования данного уравнения получаем уравнение Пуазейля, решённое относительно величины касательного напряжения:

₀ _ 4 ■ Vc m _ 32■ Vc m ^c к■ R к■ d³ '

Данное уравнение представляет собой основной теоретический закон ламинарного движения ньютоновской жидкости. Однако его используют и для неньютоновских систем, заменяя понятие «вязкость» на «эффективную вязкость».

С учётом равенства, приведённого выше, можно определить вязкость жидкости:

p • p • d⁴

m = — т.

128 •V • l

Характер распределения скоростей и деформаций по поперечному сечению потока, наряду с величинами реологических характеристик и типом структуры, обуславливает выбор расчётной формулы для определения потерь давления.

Традиционно исследователи пытались представить течение пластично- вязкого тела в виде структурного режима, при котором центральная часть потока (ядро) движется как твёрдый стержень с максимальной скоростью, испытывая незначительные деформации. Максимально возможные деформации в ядре возникают в момент начала движения. В следующем цилиндрическом (промежуточном) слое скорость уменьшается несколько быстрее, чем в ядре. В пристенном слое скорость достигает нулевого значения, т. е. тончайший слой продукта прилипает к стенке трубы вследствие адгезии. Такой механизм движения может вызвать перемещение к стенке мельчайших частиц третьей фазы; особенно заметное, если они обладают пониженной когезионной способностью к двум другим фазам и повышенной адгезионной способностью к материалу стенки трубы.

Структурный режим может быть осложнён проскальзыванием продукта относительно стенки, что наблюдается у пластичных, высококонцентрированных грубодисперсных систем: например, при движении обезжиренного творога или измельчённого мяса со средним размером частиц 3 мм и более при малом содержании жировых частиц.

Потери давления при движении по трубе пластично-вязкого продукта можно представить общей функциональной зависимостью:

p = f(l, d, Л, 0о, m Р, w), т. е. число переменных N=8.

В системе СИ имеются три основных единицы измерения: длина - метр (геометрический фактор), масса - килограмм (динамический фактор), время - секунда (кинематический фактор). Для каждой единицы размерности выбирается соответствующая физическая величина в качестве носителя размерности.

К носителям размерности предъявляются следующие требования: им может быть характерная для процесса определяющая величина, стоящая под знаком функции, но не определяемая, расположенная в левой части зависимости. Выбор носителя размерности имеет эвристический характер, и после получения критериальной зависимости она нуждается в экспериментальной проверке.

В представленной зависимости к геометрическим факторам относятся длина l, диаметр d, высота выступов шероховатости А. Потери давления прямо пропорциональны длине, высота выступов при движении пластично-вязких мясных и молочных продуктов по гладким трубам не влияет на процесс - поэтому определяющей величиной принимаем диаметр трубопровода.

К динамическим факторам относятся потери давления, предельное напряжение сдвига, вязкость и плотность. Ввиду того, что степенные зависимости, выстроенные относительно вязкости или плотности малочувствительны к изменению определяющих переменных, в качестве носителя размерности выбираем такой динамический фактор, как предельное напряжение сдвига.

К кинематическим факторам относится среднеобъёмная скорость, которую принимаем в качестве носителя размерности времени.

Путём формирования критериев подобия и преобразования функциональных зависимостей в критериальные получают критериальные уравнения для расчёта трубопроводов при движении по ним пластично-вязких продуктов. В гидравлике ньютоновских или приближенных к ним по свойствам жидкостей используют формулы для воды.

Течение твердообразных пластично-вязких мясных, молочных и рыбных продуктов отличается от течения жидкообразных тем, что кинетическая энергия потока меньше по сравнению с аналогичным потоком жидкообразной системы, т. е. числа Рейнольдса, имеют небольшую величину. Это обусловлено высокой вязкостью и наличием предельного напряжения сдвига. Для описания энергетического баланса потока уравнение Бернулли оказывается неприменимым.

Общее давление робщ, необходимое для обеспечения перемещения твердообразного потока, расходуется на преодоление потерь по длине р, в местных сопротивлениях рм, инерционных рин, на сжатие продукт рсж, противодавления рп, а также на создание кинетической энергии ррк и давления, необходимого для подъема продукта, находящегося в трубе, на определенную высоту (геометрический напор):

Робщ = ±pg-h + р + Рм + Рин + Рсж + Рп + Ррк,

где р — плотность перекачиваемой массы, кг/м³;

h — высота нагнетания продукта, м (положительная величина — восходящий поток, отрицательная — нисходящий).

Первый член в уравнении (±p-g-h) обычно учитывают при перемещении ньютоновских и слабоструктурированных жидкостей. При движении пластично- вязких тел вследствие наличия распорных усилий геометрический напор может работать лишь частично.

Потери давления по длине трубы являются в большинстве случаев основным членом уравнения. Для расчета этой величины при движении различных продуктов предложено множество уравнений.

Потери давления в местных сопротивлениях можно вычислить сравнительно точно для течения ньютоновских и слабоструктурированных жидкостей. Для пластично-вязких систем методы расчета местных сопротивлений практически отсутствуют.

Инерционные потери давления обусловлены неравномерностью движения, т. е. они возникают при неустановившемся режиме движения, что, например, может происходить при подаче продукта поршневыми или кулачковыми насосами. Для ньютоновских жидкостей инерционный напор вычисляют по аналитическим уравнениям.

Пятый член уравнения рсж учитывает потери давления, возникающие вследствие сжатия продукта. При течении ньютоновских жидкостей, которые практически несжимаемы, эти потери не учитывают. Пластично-вязкие продукты сравнительно легко сжимаемы. Методы расчета течения сжимаемой пластично- вязкой системы разработаны, но на ЭВМ они реализуются по довольно сложным программам. Из тех слагаемых наиболее существенная величина — потери давления по длине потока, которые рассчитывают по аналитическим или эмпи­рическим расчетным уравнениям.

Шестой член уравнения рп показывает величину противодавления, если продукт вытекает не в атмосферу, а подается в какой-либо технологический аппарат. Например, фарш по трубопроводу поступает и формующую полость котлетного автомата, через которую проходят объемные дозаторы. Давление, необходимое для заполнения форм дозаторов, будет соответствовать величине против одавления.

Седьмой член уравнения ррк показывает величину давления, необходимую для создания кинетической энергии потока. В простейшем случае — это потери давления со струей, выходящего из трубы продукта. Этот член может иметь существенную величину при высокой (несколько метров в секунду) скорости истечения.

Вид расчетной формулы определяется дифференциальной и интегральной математической моделью, которая описывает течение и деформационное поведение данного продукта.

Течение по трубам жиросодержащих мясопродуктов, в частности

коллоидных фаршей, имеет особенность, которая заключается в

126

перераспределении химических компонентов по живому сечению потока. При испытаниях установок «насос - труба» получена картина распределения жировой фазы в потоке фарша, движущегося по трубопроводу. Установлено появление эффекта «осаливания» внутренних стенок трубопровода - что при длительной эксплуатации приводит к снижению подачи продукта и необходимости удаления жировой плёнки. Одним из методов, снижающих отрицательное влияние осаливания, является подогрев технологического трубопровода. Можно нагревать поверхность трубы либо поток продукта; однако во втором случае следует помнить о необходимости создания малых скоростей движения потока и соблюдения определённого температурного режима (35...40°С) во избежание закупоривания трубопровода и денатурации белковых компонентов системы.

Рассмотрим некоторые реодинамические машины и транспортные устройства для вязко-пластичных пищевых сред.

Рабочие органы большей части оборудования, предназначенные для обработки мясных, рыбных или молочных продуктов, а также вытеснители, создающие напор в перемещаемой среде, взаимодействуют с текучими продуктами и таким образом могут быть отнесены к группе гидравлических или, точнее, реодинамических машин. К группе гидравлических машин, служащие для создания напора с целью вытеснения и транспортирования мясных, рыбных и молочных продуктов по трубам также относят насосы и ряд других конструкций, которые используют в качестве шприцев или дозаторов.

Насос, предназначенный для перекачивания мясных и молочный пластично- вязких продуктов, должен удовлетворять всем санитарно-гигиеническим условиям пищевого производства и учитывать наличие в продукте предельного напряжения сдвига. Исходя из этого, к насосам предъявляют следующие требования:

• насос должен быть изготавливен из инертных к продуктам материалов;

• должен легко разбираться для мойки и стерилизации;

• должен иметь гладкие внутренние поверхности.

Вследствие сводообразования перед рабочим органом насоса продукт может зависать, что нарушает оптимальный режим работы и уменьшает подачу. С целью устранения зависания место входа продукта насоса должно иметь достаточный размер или должны быть установлены дополнительные питающие устройства, обеспечивающие принудительное поступление продукта к рабочим органам насоса. Установка таких устройств (шнеки, лопастные колеса и т. д.) не должна приводить к дополнительному перетиранию продукта.

Сопряжение рабочих органов с конструктивными деталями всасывающего патрубка должно быть герметичным и обеспечивать и поддерживать разряжение в зоне всасывания.

Путь продукта от зоны всасывания до камеры нагнетания должен быть минимальным при небольшой скорости перемещения продукта и неизменном его объеме. Соблюдение этого требования создает хорошие условия для исключения замятия и разрушения структуры продукта. Обратный перепуск (возврат продукта из камеры нагнетания в камеру всасывания — в зону низкого давления) должен быть минимальным. Возврат продукта происходит через узкие щели, образованные рабочим органом насоса и его корпусом или элементами самого рабочего органа. Перемещение через щели сопряжено с воздействием на продукт больших механических градиентов, что вызывает значительные структурные изменения вплоть до глубоких качественных перерождений продукта. Величина щели может увеличиться вследствие износа замыкающих поверхностей рабочего органа и корпуса.

Для уменьшения обратного перепуска насосы совершенствуют по направлениям: взаимозаменяемость отдельных элементов, применение износостойких материалов и обеспечение строгого контроля допусков при изготовлении и эксплуатации насоса.

Механическое воздействие на продукт рабочих органов ряда насосов приводит к разрушению его структурной сетки, уменьшению вязкости и предельного напряжения сдвига. После выхода продукта из насоса во время движения его по трубе, когда приложенные напряжения снижаются, структура восстанавливается и реологические характеристики принимают первоначальные значения. Следовательно, по длине трубопровода поток будет неоднородным. При высоких скоростях движения продукта по трубе (0,5...1,5 м/с) неоднородность проявиться не успевает, а при низких скоростях (менее 0,01 м/с) течение становится неустановившимся. Поэтому для получения равномерного, установившегося движения необходимо, чтобы касательные напряжения на продукт в насосе были меньше аналогичных напряжений в трубопроводе.

При этом следует иметь в виду, что применение повышенных скоростей движения продукта в трубе может привести к нежелательным явлениям. Например, транспортирование измельченного мясного шрота, фарша и других жирсодержащих мясных и молочных пластично-вязких продуктов с повышенными скоростями (выше 0,5 м/с) вызывает обильное выделение внутритканевого жира на стенках трубопровода, вследствие чего живое сечение трубопровода постоянно уменьшается вплоть до образования жировой пробки.

Одним из недостатков насосов объемного типа, используемых для пе­рекачки пластично-вязких мясных и молочных продуктов, является пульсация давления (неравномерность подачи), которая возникает при выдаче дозы продукта, находящегося между двумя пластинами (пластинчатый насос), во

128

впадине между кулачками (кулачковый насос) или зубьями (шестеренный, коловратный, шланговый насосы) и т. д. Пульсации могу: иногда стать причиной выхода из строя трубопровода, его разрыва.

Величина и характер пульсаций определяют выбор типа насоса для перекачки конкретного продукта в конкретном технологическом процессе. Помимо упомянутого, в основе выбора насоса лежат его геометрические, кинематические и динамические факторы, т. е. факторы, определяющие работу насоса в производственных условиях. Наиболее важными характеристиками насоса являются подача, создаваемый напор (давление), полезная мощность и КПД.

6.3 Управляющая реология

При создании механизированных поточных линий необходимо предусматривать непрерывный контроль качества полуфабрикатов. Существующие химические и органолептические методы оценки не позволяют определить качественное состояние пищевых масс непосредственно в процессе технологической обработки. Наиболее перспективными являются реологические методы, поскольку могут быть установлены зависимости между качеством пищевого потока и его свойствами, например вязкостью, которые можно использовать не только для контроля качества, но и для его регулирования в процессе производства.

При этом следует учитывать, что пищевые материалы представляют собой сложные органические многокомпонентные системы, и для контроля их состояния недостаточно измерения какого-либо одного параметра. Поэтому целесообразно применять многопараметрический вычислительный метод.

Определение обобщённого показателя качества многокомпонентного продукта может быть сведено к измерению небольшого числа интегральных параметров (плотности, вязкости, рН, электропроводности и т.п.) и решению уравнения регрессии. Измерение отдельных параметров осуществляется с помощью соответствующих датчиков, информация от которых в аналоговой или дискретной форме поступает на устройство для решения уравнения регрессии - счётно-решающее устройство. Результат решения выдаётся в аналоговой или дискретной форме для дальнейшего использования в системах автоматического контроля и регулирования.

Рассмотрим вопрос управления на примере производства хлеба (хлебобулочной продукции).

Для хлебопекарного теста в качестве параметров могут быть выбраны следующие: вязкость, кислотность и температура.

Зависимость между обобщённым показателем качества теста Х\хз и отдельными его показателями: Х1 (активная кислотность), Х2 (вязкость) и Хз (температура) - можно записать в виде:

Х1,2,з = А + ВХх + СХ2 + DX3, где: А, В, С, D - эмпирические коэффициенты, определённые в предварительных

испытаниях.

Данная зависимость позволяет предложить систему автоматического контроля качества, структурная схема которой представлена на рис. 22. Датчики кислотности DX1, вязкости DX2 и температуры DX3 передают сигналы измерительной информации о текущих значениях основных параметров теста во вторичные приборы ВП1, ВП2 и ВПз. Затем сигналы поступают в счётно-решающее устройство (СРУ). Так как автоматический датчик вязкости DX2 вырабатывает пневматические сигналы, то за вторичным прибором ВП2 установлен пневмоэлектрический преобразователь Пр, который преобразует получаемые сигналы и затем посылает их в счётно-решающее устройство, выдающее результат в удобной для непосредственного восприятия форме.

Одной из наиболее актуальных задач повышения эффективности хлебопекарного производства является автоматизация замеса теста. Процесс непрерывного замеса теста осуществляется на тестомесильных агрегатах, включающих тестомесильную машину непрерывного действия, дозаторы муки и жидких компонентов, контрольно-измерительную аппаратуру.

В процессе работы на тестомесильную машину воздействуют различные возмущения, под действием которых регулируемая величина давления принимает значение, отличное от заданного, поэтому задача автоматического регулирования состоит в том, чтобы вернуть величину регулируемого параметра на

130

стабилизируемое значение. Для этого регулятор производит на объект регулирования управляющее воздействие определённой величины до тех пор, пока давление не будет равно заданному. Регулирующим параметром может быть величина дозирования одного из компонентов, поступающих из дозаторов. Для правильного выбора регулирующего компонента необходимо учесть условия его дозирования и изменение реологических свойств теста в зависимости от различного процентного содержания этого компонента при условии постоянства дозирования остальных компонентов, требуемых по рецептуре.

Рисунок 22 - Структурная схема автоматизированного контроля качества теста

DX\

dx₂

DXз

Исследования показывают, что на консистенцию теста в большей степени влияет соотношение дозировки муки и дрожжевого раствора. Целесообразно выбрать дрожжевой раствор как регулирующий компонент, так как он может дозироваться автоматической дозировочной станцией.

Для осуществления процесса регулирования консистенции замешенного теста необходимо знать функцию:

Ар = Ар (Дп),

где Ар - отклонение выходного давления от стабилизируемого значения, соответствующего заданному значению выходного давления, %;

Дп - отклонение вязкости от значения, соответствующего заданному значению выходного давления, %.

В свою очередь Дп можно связать с требуемым управляющим воздействием - изменением дозирования дрожжевого раствора АСдр, т.е. найти зависимость:

Дп = Дп(АGдp).

Для выявления последней зависимости необходимо провести соответствующие эксперименты. Используя методику расчёта течения в каналах сложной формы, можно, задаваясь различным содержанием дрожжевого раствора, определить соответствующие им величины рабочего давления в месте установки

датчика системы автоматического регулирования.

По результатам расчёта построен график An = Ап(АСдр) (рис. 23). Полученная линейная зависимость применительно к тестомесильной машине как к объекту регулирования является статической характеристикой системы регулирования. Тангенс угла наклона полученной прямой определяет коэффициент передачи объекта Коб. Для рассматриваемого случая Коб = 2,6. Величина давления при нормальном дозировании всех компонентов отличалась от среднего значения, полученного экспериментальным путём, на 12%.

характеристика объекта

регулирования Дп = Дn(ДG )

Др, %

60.

-20

ДG , %

20 др

- Статическая

др

К протеканию процесса автоматического регулирования во времени, т.е. к динамике регулирования, предъявляются определённые

требования. При выборе регулятора и его настройке необходимо учитывать свойства объекта регулирования, характеризуемые отношением t/T (t - время транспортного запаздывания, с; Т - постоянная времени объекта, с).

Величину t определяют по кривым разгона путём измерения отрезка

времени от момента нанесения возмущения до момента реакции датчика

консистенции на это возмущение. Время транспортного запаздывания

обуславливается средней скоростью перемещения теста по месильной емкости.

Постоянную времени, характеризующую интенсивность изменения консистенции,

также определяют по кривым разгона.

Для данного объекта регулирования, состоящего из тестомесильной

машины и дозировочной станции, применим изодромный закон регулирования.

Изодромный, или пропорционально-интегральный (ПИ), регулятор имеет два

параметра настройки: коэффициент передачи регулятора Кр и время изодрома ТИз.

Структурная схема автоматического регулирования приведена на рис. 24.

Сигнал с датчика Д, пропорциональный величине рабочего давления в выходном

патрубке машины, поступает в электронный регулятор. В измерительном блоке

регулятора ИБ, схема которого зависит от типа датчика, электронный сигнал

умножается на постоянный коэффициент и сравнивается с заданным. Установка

заданного значения регулируемого параметра осуществляется задатчиком (обычно

132

проволочный потенциометр). Измерительный блок представляет собой мост переменного тока, выход которого подключён к фазочувствительному усилителю.

При отклонении от заданного значения сигнал разбаланса поступает на электронный блок ЭБ, который усиливает сигнал разбаланса, формирует соответствующий закон регулирования и воздействует посредством выходного элемента ВЭ на пусковое устройство ПУ (обычно магнитный пускатель) исполнительного механизма ИМ. Кроме того, в электронный блок поступают сигналы от бесконтактного датчика положения, что обеспечивает обратную связь (ОС) по положению регулирующего органа.

РО \

S

► им

Рисунок 24 - Структурная схема автоматизированного регулирования

консистенции теста

Основными элементами электрического исполнительного механизма, монтируемого на дозировочной станции ВНИИХПа, являются электродвигатель, редуктор, выходное устройство для механического соединения с регулирующим органом РО и дополнительные устройства, обеспечивающие самоторможение при отключении электродвигателя, остановку механизма в крайних положениях и т.д. Регулирующий орган - поршень, который занимает определённый уровень в стакане дрожжевого дозатора в зависимости от величины рабочего давления в выходном патрубке машины. В схеме также предусматривается указатель положения регулирующего органа УП.

Литература

1. Арет В. А., Николаев Б. Л., Николаев Л. К. Физико-механические свойства сырья и готовой продукции. Учебное пособие. - СПб.: ГИОРД, 2009. - 448 с.

2. Богданов В. Д. Рыбные продукты с регулируемой структурой. - М.: Мир, 2005. - 310 с.

3. Косой В. Д. Инженерная реология. Пособие для лабораторных и практических занятий. - СПб.: ГИОРД, 2007. - 664 с.

4. Косой В. Д., Малышев А. Д., Юдина С. Б. Инженерная реология в производстве колбас. - М.: КолосС, 2005. - 264 с.

5. Косой В. Д., Виноградов Я. И., Малышев А. Д. Инженерная реология биотехнологических сред. - СПб.: ГИОРД, 2005. - 648 с.

6. Кузнецов О. А., Волошин Е. В., Сагитов Р. Ф. Реология пищевых масс: учебное пособие. - Оренбург: ГОУ ОГУ, 2005. - 106 с.

7. Малкин А. Я., Исаев А. И. Реология: концепции, методы, приложения / пер. с англ. - СПб.: Профессия, 2007. - 560 стр.

8. Маслова Г. В., Маслов А. М. Реология рыбы и рыбных продуктов. - М.: Лёгкая и пищевая промышленность, 1981. - 216 с.

9. Мачихин Ю.А., Мачихин С.А. Инженерная реология пищевых материалов. - М.: Легкая и пищевая промышленность, 1981. - 216 с.

10. Падохин В. А., Кокина Н. Р. Физико-механические свойства сырья и пищевых продуктов: учебное пособие. - Иваново, изд-во ГОУ ВПО ИГХТА, Институт химии РАН, 2007. - 128 с.

11. Пирогов А. Н., Доня Д. В. Инженерная реология: учебное пособие. - Кемерово: Издательство КемТИПП, 2004. - 110 с.

12. Родина Т. Г. Сенсорный анализ продовольственных товаров. - М.: Академия, 2004. - 204 с.

13. Сенсорный анализ продовольственных товаров. Курс лекций / Е.Н. Пожарникова, Н.А. Феоктистова, Д.А. Васильев. - Ульяновск, УГСХА, 2008. - 87 с.

14. Урьев Н. Б. Физико-химические основы технологии дисперсных систем и материалов. - М.: Химия, 1988. - 256 с.

15. Шрамм Г. Основы практической реологии и реометрии/Пер. с англ. И. А. Лавыгина; под ред. В. Г. Куличина - М.: КолосС, 2003. - 312 с.

Приложение 1

ГЛОССАРИЙ

Адгезия - свойство, которое основывается на взаимодействии двух различных тел на границе раздела фаз и вызывает сцепление тел.

Адгезионная прочность (адгезионное давление, адгезионное напряжение, давление прилипания, удельное прилипание) - минимальная сила, необходимая для отрыва.

Анизотропный - обладающий неодинаковыми физическими свойствами в разных направлениях измерения.

Аэрозоли и порошки — дисперсные системы, дисперсионной средой которых является газ (воздух), а дисперсной фазой могут быть твердые частицы или капельки жидкости.

Биосинтетические гидроколлоиды (биокамеди) — структурообразователи микробиологического происхождения.

Большие (конечные) деформации - деформации, наблюдаемые по всей длине (объёму) тела._

Внешнее трение - сопротивление относительному перемещению двух находящихся в соприкосновении поверхностей твёрдого тела.

Время релаксации - количественная характеристика скорости релаксации, его значение характеризует скорость приближения состояния тела к равновесному.

Вязкость - мера сопротивления течению; свойство пищевого материала противодействовать сдвиговому течению.

Вязкопластичные (пластичные) жидкости - жидкости, обладающие пределом текучести; с достаточным основанием могут быть отнесены как к жидкостям, так и к твёрдым телам.

Гелеобразователи (студнеобразователи, желеобразователи, желирующие вещества) — вещества, способные формировать при определенных условиях (концентрация, температура и др.) трехмерные структуры геля, относящиеся к конденсационно-кристаллизационным нетиксотропным структурам.

Гель - связаннодисперсная система, в которой частицы связаны друг с другом молекулярными силами и образуют пространственный каркас (структуру).

Гель-точка структурообразователя - концентрация, при которой начинается гелеобразование.

Гидростатическое давление - отношение силы, равномерно распределенной по нормальной к ней поверхности, к площади этой поверхности.

Гуковское тело - идеально упругое тело, связь между напряжением и деформацией которого описывается законом Гука.

Демпфер - устройство для гашения (демпфирования) или предотвращения механических колебаний

Деформация - изменение формы и (или) линейных размеров тела под действием внешних сил, при изменении влажности, температуры и др., при котором частицы или молекулы смещаются одна относительно другой без нарушения сплошности тела.

Дилатансия (положительная) - увеличение объема системы с ростом сдвиговой деформации; характерна для высококонцентрированных суспензий.

Дилатантные жидкости - жидкости, характеризующиеся возрастающей вязкостью по мере увеличения скорости сдвига при определенных интервалах напряжений или скоростях сдвига.

Дисперсионная среда - сплошная, непрерывная фаза дисперсной системы.

Дисперсная система - гетерогенная система, состоящая из двух и более фаз с высокоразвитой поверхностью раздела.

Дисперсная фаза — раздробленная и распределенная фаза дисперсной системы.

Загустители — вещества, которые повышают вязкость пищевых систем, формируя коагуляционные структуры.

Золь - свободнодисперсная система с частицами коллоидных размеров, отдельные элементы которой не связаны друг с другом.

Изотропный - обладающий физическими свойствами, которые остаются неизменными независимо от направления их измерения.

Имитационная реометрия - проведение экспериментов на моделях пере­рабатывающих устройств с использованием методов теории подобия, планирова­ния экспериментов и распознавания образов.

Квазиоднородные материалы - условно однородные материалы, при рассмотрении которых пренебрегают содержащимися в них твёрдыми включениями в силу малости последних.

Кинестезис - чувствительность к давлению и сдвигу определенных рецепторов в мышцах и суставах; оно возникает, например, при вымешивании теста вручную.

Кинестетические признаки продукта - признаки, связанные с мышечными ощущениями.

Коагуляционная структура - вид структуры, образующейся в дисперсных системах путём взаимодействия между частицами и молекулами через прослойки дисперсионной среды за счет сил сцепления Ван-дер-Ваальса.

Коалесценция - самопроизвольное слияние капель дисперсной фазы, приводящее к разрушению эмульсии и разделению ее на два слоя.

Когезия - сопротивление тела разрушению, связанному с преодолением сил взаимодействия между атомами и молекулами на поверхности раздела; характеризует сцепление частиц внутри рассматриваемого материала.

Композиционные структурообразователи - группы, полученные при одновременном использовании двух и более структурообразователей.

Компрессионные (объемные) свойства - группа структурно-механических свойств, характеризующих поведение объема продукта при воздействии на него нормальных напряжений в замкнутой форме или между двумя пластинами.

Конденсационная структура - тип структуры, образующейся из коагуляционной при практически полном удалении жидкой фазы и срастании частиц.

Консистенция - это совокупность реологических свойств продуктов с различной структурой; характеризует степень плотности, твердости продукта.

Коэффициент Пуассона - внутренняя характеристика свойств материала, представляющая собой отношение величины относительной поперечной деформации к величине относительной продольной.

Кривая вязкости - зависимость вязкости от скорости сдвига.

Кривая течения (реограмма) - график зависимости между напряжением сдвига и скоростью сдвига.

Кристаллизационная структура - тип структуры, образующейся из раствора при повышении концентрации или охлаждении путем срастания частиц или молекул при активном химическом воздействии.

Липкость - свойство пограничного слоя вязких или пластичных материалов оказывать сопротивление разделению находящихся в контакте поверхностей.

Макрореология - раздел реологии, в котором все материалы рассматриваются как однородные или лишённые структуры.

Макроструктура (текстура) - составляющая структуры, характеризующая прежде всего технологические аспекты образования и преобразования структуры пищевых продуктов

Малые деформации - деформации между точками, бесконечно мало удалёнными друг от друга.

Метареология - один из разделов феноменологической реологии, где реологические исследования граничат с химией, биологией, физикой, пси­хофизиологией, экономикой и другими науками.

Микрореология - раздел реологии, в котором рассматривается реологическое поведение двух- и многофазных систем в зависимости от реологических свойств их компонентов с учётом квазиоднородности, квазиизотропности и реологического поведения дисперсных материалов.

Микроструктура - составляющая структуры, дающая представление о биологическом аспекте изменения строения продукта.

Мягкость - свойство, противоположное твёрдости.

Напряжение - мера внутренних сил, возникающих в теле под влиянием внешних воздействий на единицу площади, нормальной к вектору приложения силы.

Насыпная плотность - плотность сыпучих веществ, определяемая с учётом наличия пространства между частицами вещества.

Невязкая жидкость - жидкость, не способная создавать и поддерживать напряжения сдвига.

Неньютоновская жидкость - жидкость, не подчиняющаяся закону вязкого трения Ньютона; её вязкостные свойства нельзя описать одним параметром (коэффициентом вязкости), так как вязкость неньютоновских жидкостей является функцией скорости сдвига.

Объёмная деформация - отношение изменения объёма тела к его первоначальному объёму.

Пенообразователи — вещества, способные образовывать защитные адсорбционные слои на поверхности раздела жидкой и газообразной фаз.

Пищевой стабилизатор - любое вещество, продлевающее продолжительность возможного хранения пищевого продукта, в который оно добавлено за счёт уменьшения скорости физико-механических изменений в продукте.

Пищевые клеи (связующие вещества) - вещества, обладающие высокой адгезионной способностью по отношению к поверхности частиц пищевых продуктов и благодаря этому связывающие их в единое целое.

Пены — высококонцентрированные дисперсные системы, в которых дисперсионная среда — жидкость, а дисперсная фаза — газ.

Пластичность - способность тела под действием внешних сил необратимо деформироваться без нарушения сплошности.

Пленкообразователи, глазирователи — вещества, наносимые в виде пленки или тонкого слоя на поверхность пищевых продуктов с целью сохранения их свежести, высыхания, уменьшения массы, а также нежелательного воздействия окружающей среды.

Плотность - одно из компрессионных свойств, определяется как отношение массы к объёму материала.

Поверхностные свойства - группа структурно-механических свойств, характеризующих поведение продукта на границе раздела с другими твердыми материалами при воздействии нормальных (адгезия) и касательных (внешнее трение) напряжений (например, усилие взаимодействия между рабочими поверхностями оборудования и перерабатываемого продукта при отрыве или сдвиге).

Ползучесть материалов (последействие) — изменение с течением времени деформации твёрдого тела под воздействием постоянной нагрузки или механического напряжения.

Предел текучести - критическое напряжение (усилие), ниже величины которого в различных дисперсных системах возможно существование временной сетчатой структуры, предотвращающей деструкцию.

Предельное напряжение сдвига (ПНС) - напряжение, при превышении которого в материале появляются пластические деформации.

Прочность - сопротивление тела действию внешних сил, которые приводят к течению или к их разрушению; способность тела воспринимать нагрузку без разрушения и образования остаточной деформации.

Псевдопластичные жидкости - жидкости, вязкость которых снижается при возрастании скоростей сдвига.

Релаксация - эффект, проявляющийся в уменьшении во времени напряжения, создавшего в теле деформацию.

Реология - наука о деформациях и текучести сплошных сред, обнаруживающих упругие, пластические и вязкие свойства в различных сочетаниях.

Реометрия - количественное описание реологического поведения тел, в частности их реологических параметров в различных условиях: давления, температуры, скорости сдвига (деформации), длительности движения, состава, влияния химических реакций и т.д.

Реопексия (реопектантность) - явление, при котором сдвиговая деформация системы сопровождается ростом касательных напряжений и, соответственно, сдвиговой вязкости.

Реопексная (реопектантная) жидкость - жидкость, проявляющая антитиксотропный (реопексный) характер течения; характеризуется возрастанием вязкости при продолжительном сдвиге, а в состоянии покоя эти жидкости восстанавливают первоначальный, т. е. низкий уровень вязкости.

Сдвиг - вид плоской деформации, проявляющийся как скольжение соседних слоёв материала относительно друг друга вследствие действия на гранях элемента касательных напряжений.

Сдвиговые свойства материала - группа структурно-механических свойств, которые определяют поведение объема продукта при воздействии на него сдвиговых касательных напряжений.

Синерезис - самопроизвольное уплотнение структуры и выделение сыворотки.

Скорость деформации - градиент скорости при установившемся режиме течения под действием непрерывно и постоянно увеличивающегося напряжения.

Структура - это строение продукта, характеризуемое размерами, формой и расположением частиц.

Структурно-механические (реологические) свойства - группа физических свойств, которая проявляет зависимость от биологического и химического состава (рецептуры) и внутреннего строения (структуры продукта).

Структурообразователи - специальные вещества, придающие продукту нужные форму и консистенцию; основные компоненты, формирующие структурную матрицу как нативных, так и дисперсных пищевых продуктов. Обычно не употребляются в качестве пищевым продуктом.

Структурорегулирующие добавки - низкомолекулярные вещества, которые не образуют матричной структуры, но оказывают существенное влияние на функционально-технологические свойства материалов.

Суспензия - дисперсная система с твердой дисперсной фазой и жидкой дисперсионной средой.

Твёрдое идеально-упругое тело - тело, равновесные форма и напряжение которого достигаются мгновенно.

Твёрдость - это комплексное свойство негуковских тел оказывать сопротивление проникновению другого тела вследствие необратимых деформаций.

Текстура - физико-структурные свойства вещества, в частности продукта, воспринимаемые органами слуха, зрения и осязания и вызывающие у человека определенные ощущения при потреблении (откусывании, разжевывании, проглатывании).

Течение - состояние движения среды, при котором изменение скоростей сдвига вызывает изменение противодействующих течению сил внутреннего трения (касательных напряжений).

Тиксотропия - самопроизвольное, развивающееся во времени восстановление структуры после её механического разрушения.

Тиксотропные жидкости - те, которые под воздействием постоянного напряжения постепенно разрушаются, снижая вязкость, и восстанавливают свою структуру всякий раз, когда она остается в покое в течение достаточно продолжительного периода времени.

Ультраструктура — составляющая структуры, дающая представление о химическом, физико-химическом и биохимическом строении структурных элементов.

Упругость - способность тела после деформирования полностью восстанавливать свою первоначальную форму или объем.

Хрупкость - свойство твёрдых тел достигать разрушения при незначительных пластических деформациях.

Число Деборы - безразмерный критерий, показывающий величину соотношения времени наблюдения процесса и времени релаксации системы; может использоваться для определения различия между течением жидкости и твёрдых тел.

Эффективная («кажущаяся») вязкость - вязкость неньютоновских жидкостей.

Эффект памяти (динамическая память состояния) - свойство вещества, определяющее его поведение всеми прошлыми состояниями.

Экссудаты - смолы, выделяемые растениями (гуммиарабик, смола гатти, смола карая).

Эмульгаторы — вещества, делающие возможным или облегчающие получение эмульсий и стабилизирующие последние.

Эмульсия — дисперсная система, состоящая из жидкой дисперсной фазы и жидкой дисперсионной среды.

Приложение 2

Вопросы для самоконтроля и самостоятельной работы

по дисциплине