учеб реология Арет

4.Вязкоупругость при растяжении

5.Шариковый вискозиметр

6.Всесторонне сжатие

7.Вязкость суспензий

8.Ротационный вискозиметр

9.Метод совмещенных характеристик

Тематика курсовых проектов

1.Межоперационный трубопроводный транспорт

2.Шестеренчатые экструдеры

3.Червячные экструдеры

4.Смесители

5.Формующие инструменты

Самостоятельная работа студентов

211

УЧЕБНАЯ ЛИТЕРАТУРА

1.Мачихин Ю. А., Мачихин С. А., Инженерная реология пищевых материалов.–М.:

Легкая и пищ. пром-ть, 1981. –216 с.

2.Реометрия пищевого сырья и продуктов:Справочник/Под ред.Ю.А.Мачихина.-

М.:Агропромиздат.-1990.-271с.

3.Реология. Под редакцией Ф.Эйриха.-М.:Иностр.литературы,1962.- 824 с

4.Азаров Б.М., Арет В.А. Инженерная реология пищевых производств. Отдельное издание, Московский технологический институт пищевой промышленности, Мо-

сква, 1978

5.Горбатов А.В.,, Маслов А.М., Мачихин Ю.А., Мачихин С.А., Косой В.Д. Струк-

турно-механические характеристики пищевых продуктов/ под ред.

А.В.Горбатова.-М.: Легкая и пищевая пром-сть, 1982.-296 с.

6.Левтов В.А.,Регирер С.А.,Шадрина Н.Х. Реология крови.- М.:Медицина.1982.- 272 с.

7. .Мачихин Ю.А., Арет В.А. Формование конфетных масс выдавливанием. От-

дельное издание Центрального института научно-технической информации пи-

щевой промышленности.

Рабочая программа обсуждена на заседании кафедры теоретической механики

(………. протокол N……).

Заведующий кафедрой теоретической механики проф.

Арет В.А.

212

186 Тех/бак от 23 03.2000

Факультет технологии пищевых продуктов

СанктПетербург 2002 г.

Часть 1. Предисловие Специфика пищевой промышленности, особенности расчета и конструирования

оборудования в первую очередь обусловлены многообразием перерабатываемых в этой области промышленности продуктов. В основе расчета механического обору-

дования и разработки технологии переработки сырья лежит реология. Инженерная реология пищевой промышленности - это наука о приложения реологии к расчетам и конструированию машин и аппаратов пищевой промышленности, управлению тех-

нологическими процессами переработки пищевых продуктов. Реология это широкая область науки о течении и деформациях реальных тел.

214

Имеется два взгляда на предмет реологии. Реология в широком смысле — это наука о деформациях и течении различных материалов. В этом определении заключается стремление сравнительно новой науки к обобщению известных сведений наряду с новыми механическими явлениями, эффектами и теориями. При таком взгляде на реологию ее подразделами становятся такие сложившиеся дисциплины как механи-

ка грунтов и сыпучих материалов, сопротивление материалов, гидроаэродинамика,

теория упругости, пластичности, ползучести, т. е. дисциплины механического цик-

ла, в которых отказываются от модели абсолютно твердого тела, широко исполь-

зуемой в курсе теоретической механики.

В более узком смысле реология—это наука о деформациях и течении материа-

лов, проявляющих существенные отклонения от свойства классических моделей ньютоновских жидкостей, твердых упругих гуковских тел и сенвенановских тел су-

хого трения. В таком подходе подчеркивается специфический предмет исследова-

ния, проясняется практическая причина возникновения новой науки — реологии.

Инженерная реология пищи или пищевой промышленности, в том же смысле, как и сопротивление материалов или гидравлика, не представляет собой науку, а являет-

ся учебной дисциплиной, без знания которой образование инженера пищевой про-

мышленности не является сегодня полным, ибо материалы, переработка которых ведется пищевыми машинами, — как правило, не гуковские и не ньютоновские тела и поведение их, и в частности сопротивление воздействию рабочих органов, курса-

ми сопротивления материалов и гидравлики не освещается. Подобные курсы реоло-

гии читаются во многих зарубежных технических учебных заведениях пищевого профиля.

1.Цели и задачи дисциплины.

Инженерная реология пищи дает необходимые инженеру сведения из теоретической реологии, знакомит с результатами реологических испытаний пищевых материалов,

методами расчета пищевых машин и аппаратов с учетом реологических особенно-

стей перерабатываемого ими продукта и предлагает принципы объективного при-

215

борного контроля качества продуктов и управления технологическими операциями и процессами.

В инженерной реологии пищевых производств можно условно выделить четыре части:

1. Общая реология или реология пищевых материалов. Эта часть содержит основ-

ные сведения из общей теоретической реологии, отобранные с целевым назначе-

нием для инженера-пищевика.

2. Реометрия пищевых материалов. В ней рассматриваются экспериментальные ме-

тоды и результаты измерения реологических свойств пищевых материалов и осо-

бенности их проявления при взаимодействии перерабатываемого продукта с рабо-

чими органами машин и каналами аппаратов.

3. Реодинамические расчеты. Этот раздел посвящен расчетным моделям, дающим к ную теоретическую оценку результатов взаимодействия пищевых сред с рабочими о каналами машин и позволяющим проводить необходимые технологические расчеты

(производительность, потребная мощность и т. п.).

4. Реологические основы оптимизации, интенсификации, контроля и управления в пищевой промышленности.

Инженерную реологию пищи целесообразно изучать на последних курсах вуза,

поскольку для ее нормального усвоения нужны как знания из высшей математики,

теоретической механики, сопротивления материалов, гидравлики, так и знания из курсов процессов и аппаратов, общей технологии пищевых производств и опреде-

ленные навыки самостоятельной работы, появляющиеся на старших курсах.

Часть 2. СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ

Раздел 1.

Тема 1. Предмет и задачи инженерной реологии Лекция 1 (часть 1) - 2 час.

Предмет и задачи дисциплины. Роль инженерной реологии в обеспечении контроля, регулирования и управления качеством сырья и готовой продукции. Ин-

216

женерная реология как наука о деформации и течении материалов. Составные части инженерной реологии. Пищевые материалы как предмет изучения инженерной реологии.

Раздел 2.

Тема 2. Научные основы инженерной реологии. Лекция №2 - 2час.

Лекция №2 Общие положения. Понятия и определения. Виды дисперсий. Типы структур и их классификация. Основные термины и определения реологии: аксиомы реологии, деформация, упругость, вязкость, пластичность, адгезия и др. реологические модели простых «идеальных» тел. Основные уравнения напряжений и деформаций «идеальных» тел. Реологические модели сложных реальных тел. Основные уравнения сложных реологических тел. Основные нелинейные эмпирические уравнения напряжений и деформаций для реальных пищевых масс.

Лабораторное занятие (ЛЗ) №1 – 2 час. Самостоятельная работа студента (СРС)- 4 час. Работа с учебником [1] – стр. 1-14; [2]– стр.5-9 – 3 час. Оформление отчета по ЛЗ №2. – 1 час.

Раздел 3.

Тема 3. Основные структурно-механические свойства пищевых продуктов. Лекция №3 - 2час.

Лекция №3 Структурно-механические характеристики пищевых материалов как объективный показатель воздействия. Основные структурно-механические характеристики пищевых материалов: сдвиговые, компрессионные и поверхностные. Сдвиговые свойства пищевых масс: предельное напряжение сдвига, эффективная и пластическая вязкость, период релаксации и др. Компрессионные свойства пищевых масс: модуль упругости, равновесный модуль, относительная и объемная деформации, плотность и др. поверхностные свойства пищевых материалов: липкость и коэффициент внешнего трения. Влияние технологических факторов на структурно-

217

механические свойства пищевых материалов: температуры, влагосодержания, давления, степени измельчения, продолжительности измельчения и др.

ЛЗ №2 – 2 час. СРС- 4 час.

Работа с учебником [1]- стр. 29 – 49; [2] стр.9 -21 – 2 час. Оформление отчета по ЛЗ №2– 2 час.

Раздел 4.

Тема 4. Методы и приборы для измерения структурно-механических свойств

пищевых масс.

Лекция № 4 - 2 час.

Лекция №4 Методология, классификация, классификация методов и приборов для измерения структурно-механических свойств пищевых масс. Приборы для измерения сдвиговых свойств продуктов: капиллярные вискозиметры, ротационные вискозиметры, консистометры, пенетрометры и др., Приборы для измерения компрессионных свойств пищевых масс: приборы для измерения сжатия-растяжения, дефометры, компрессионные акалориметры, приборы для измерения кручения, среза и др. Приборы для измерения поверхностных свойств продуктов: адгезиометры, трибометры и др. Приборы для измерения структурно-механических свойств в технологическом потоке.

ЛЗ № 3- 2 час. СРС- 4 час.

Работа с учебником [1]: стр. 49 – 121, [2] стр.32-61 – 3 час. Оформление отчета по ЛЗ №3 – 1 час.

Раздел 5 Тема 5 Предельное напряжение сдвига пищевых материалов

Лекция № 5 – 2 час.

Лекция № 5. Углубленное понятие предельного напряжения сдвига и его роль в решении проблем формосохранения и складирования пищевых изделий. Вероятно-

218

стный подход. Способы измерения предельного напряжения сдвига. Ротационные приборы. Приборы типа Вейлера –Ребиндера. Конический пластометр Ребиндера. Теория конических пластометров. Теория распознавания образов и приборная инвариантность в реометрии.

ЛЗ № 4 – 2 час СРС- 4 час.

Работа с учебником [1]: стр. 102 – 111– 2 час. Оформление отчетов по ЛЗ № 4 – 2 час

Раздел 6 Тема 6. Реометрия на ротационных вискозиметрах

Лекция №6 – 2 час.

Лекция №6. Конструкции ротационных вискозиметров и принципы измерений. Вывод формулы Маргулеса. Ротационная вискозиметрия степенных неньютоновских жидкостей. Вискозиметрия сред Бингама-Шведова. Теория Павловского. Математическая модель пускового периода.

ЛЗ № 5 - 2 час. СРС- 4 час.

Работа с учебником [1]: стр. 58 – 88 – 2 час. Оформление отчетов по ЛЗ № 5 - 2 час.

Тема 7. Капиллярная вискозиметрия Лекция № 7 – 2 час.

Лекция № 7 Конструкции капиллярных вискозиметров и принципы измерений. Вывод формулы Пуазейля. Вариационные принципы механики в теории капиллярных вискозиметров.. Вывод формулы Рабиновича. Кривые течения в консистентных переменных Рейнера. Вискозиметрия степенной жидкости, среды БингамаШведова, Гершеля-Балкли.

ЛЗ № 6 - 4 час СРС- 4 час.

219

Работа с учебником [1]: стр. 88-102 – 2 час. Оформление отчетов по ЛЗ № 6 – 2 час

Раздел 8.

Тема 8 Реодинамическая теория экструдеров Лекция № 8 – 2 час.

Лекция № 8. Метод совмещенных характеристик формующего органа и нагнетателя. Течение пищевых сред в различных формующих каналах матриц. Линейная теория червячных экструдеров. Вывод формулы Буссинеска для червячных экструдеров. Расчет экструдеров для неньютоновских пищевых сред.

ЛЗ № 7-2час СРС- 6 час.

Работа с учебником [1]: стр. 331-352; [2] стр.179-186 - 3 час. Оформление отчетов по ЛЗ № 7 – 3 час

Раздел 9.

Тема 9. Реодинамические расчеты трубопроводов , контроль процессов и каче-

ства продуктов по структурномеханическим характеристикам.

Лекция № 9 – 2 час

Лекция 9. Общие положения. Перспективы развития трубопроводного транспорта для перемещения сырья и полуфабрикатов. Основы теории реодинамических расчетов трубопроводов. Примеры расчетов трубопроводов и насадок для жидких, твердых и вязко – пластичных пищевых масс.

Актуальность проведения контроля за технологическими процессами и качеством продукции. Автоматизированный контроль качества продуктов.

Связь между структурно-механическими свойствами продукта и сенсорной оценкой качества. Оптимизация технологических процессов на основе инженерной реологии. ЛЗ № 8- 2 час.

СРС- 4 час.

Работа с учебником [1]: стр. 289-313 [2] стр. 195-200 –2 час.

220