Конечная цель – получить продукт стабильного хорошего качества и оптимизировать отдельные процессы и производство в целом, достичь максимальной производительности. Для этого необходимо знать: структурно-механические свойства объекта обработки и изменение этих свойств в ходе технологического процесса (производства); влияние отдельных стадий и факторов (механических, технологических) на свойства объекта.
Рассмотрим эти процессы на примере производства сладкой соломки, осуществляемой на комплексно-механизированной линии (КМЛ).
На линии тесто после замеса подвергается обработке в загрузчике (медленной подаче теста в трубе диаметром 150 мм.), отлежке, выпрессовыванию из матрицы пресса в виде соломки диаметром 6-7 мм., транспортированию соломки и гидротермической обработке (обварке ее).
Таким образом тесто соломки подвергается различным механическим воздействиям и может менять свои СМС, что необходимо учитывать для оптимального и качественного ведения процесса.
Объектом оценки СМС было тесто разной стадии обработки:
1). Тесто после замеса
2). Тесто после 40 минут отлежки
3). Тесто после прохождения загрузки
4). Тесто после пресса
Прежде всего необходимо выбрать реологическую модель теста или уравнение для того, чтобы предсказать поведение теста, его ответную реакцию на приложение к нему напряжения в процессе дальнейшей технологической операции.
Для установления модели возможно использовать, например, ротоционный вискозиметр и построить кривые течения, отображающие взаимосвязь между напряжением и скоростью сдвига.
Зная модель, можно предсказать поведение теста при обработке в различных машинах, а так же изменение свойств теста при воздействии механических факторов.
Влияние механических и технологических факторов на свойства теста соломки
Наиболее важным показателем является вязкостная характеристика, обуславливающая структуру теста, поведение при обработке, в конечном счете качество продукции.
Изменение вязкости изучали при скоростях свдига, имеющих место в реальных условиях.
Все образцы обладают аномальной вязкостью (изменяющейся по степенному закону). При этом быстрое уменьшение при малой скорости сдвига и малое изменение при большой скорости сдвига.
У теста после пресса наибольшая вязкость (как получившее большее воздействие в прессе). Меньшая вязкость теста после замеса (меньшее воздействие).
Самая малая вязкость у теста после отлежки (внутренне напряжение слабое, тесто более пластичное с меньшей вязкостью).
Деформация. Виды деформации.
Деформация – изменение линейных размеров тела, при котором частицы смещаются друг относительно друга без нарушения сплошности тела. Способность деформироваться под действием внешних сил – основное свойство реальных тел.
Деформация бывает двух видов:
Упругая – обратимая, исчезает после снятия нагрузки, после прекращения действия силы
Вязкая и пластическая – необратимая, остаточная, не исчезает после снятия нагрузки.
При этой деформации часть механической энергии превращается в тепловую.
Упругая деформация может быть:
А). мгновенная – протекает со скоростью звука и описывается законом Гука (закон идеально упругого тела)
Б). запаздывающая – протекает во времени, возникает и исчезает с монотонно убывающей скоростью.
Необратимая деформация – вязкое и пластичное течение материала. При вязком течении деформация пропорциональна напряжению по закону Ньютона. После снятия нагрузки не восстанавливается.
Пластическая – возникает при напряжении, превышающем некоторую предельную величину (предел текучести), до достижения которой материал ведет себя как упругий.
Простой сдвиг упругой призмы.
Сдвиг – важный вид деформации, рассматривается как плоская деформация, параллельная неподвижной плоскости вследствие действия на гранях элемента (параллелепипеда) касательных напряжений. При простом сдвиге слои не деформируются, а только скользят один относительно другого. Различие в реологических свойствах проявляется только при деформации, которая изменяет форму тела, например при простом сдвиге.
При простом сдвиге сталь, пластилин, вода будут вести себя различно.
Стальная призма находится под действием силы, приложенной к верхней горизонтальной грани с площадью F. Эта сила Р называется сдвигающей или тангенциальной, вызывает перемещение верхней грани призмы по отношению к нижней на величину Δl, называемой смещением. Δl тем больше, чем больше сила Р и высота призмы Н и тем меньше, чем больше поверхность F.
– смещение
или градиент сдвига
Выражение
τ =
– касательное напряжение сдвига.
Напряжение сдвига – сопротивление тела
действию силы, приложенной по касательной
(тангенциальной).
Закон Гука: какова сила, таково и удлинение или сила, пропорциональная вызывающему ее напряжению.
Вязкое течение или идеальная вязкая жидкость по Ньютону рассматривает призму из воды, которая расположена между двумя пластинами: нижняя неподвижна, верхняя смещается со скоростью υ.
– градиент
скорости сдвига
Этот градиент сдвига будет соответствовать напряжению сдвига Р и коэффициенту вязкости η.
τ = η*γ – уравнение Ньютона говорит о пропорциональности касательного напряжения градиенту скорости. Вязкость η ньютоновских жидкостей постоянна и не зависит от градиента скорости сдвига или градиента скорости.
Р – сила сопротивления между двумя элементарными слоями
F – площадь поверхности сопротивления этих слоев, м2
Η – коэффициент динамической или абсолютной вязкости, который характеризует величину усилий, возникающих между двумя слоями при их относительном смещении.
γ-
градиент скорости; γ=
,
с-1
– изменение интенсивности скорости по
нормали к ее вектору. Скорость сдвига
различна для различных слоев.