книги из ГПНТБ / Куликов, С. Я. Сопротивление материалов учеб. пособие

куттеровании (размельчении) А.И.Пелеев и Г.В.Бакунц на консистометре Гепплера получили зависимость между о

носительной деформацией фарша ( S ) и продолжительно­ стью деформирования ( ~fc ) при постоянном напряжении:

А

t ~" (45.15) где Д - линейная вязкость фарша

£- предельное сопротивление фарша при перемешивании.

Вобщем виде показана формула относительной дефор мации фарша при одноосное сжатии:

(46.15) где О - период релаксации напряжений в фарше.

В работе также предложен прибор, который будучи установлен в чаше куттера в производственных условиях позволяет измерить и автоматически регистрировать изме­ нение свойств фарша.

Ю.А.Мачихиным и В.А.Аретом был исследован процесс формования пралиновых конфетных масс. При этом были и чены реологические свойства нескольких сортов конфетны масс. Изменение удельного веса ( ^ ) пралина от да ления (Р ) описывается эмпирическим уравнением:

628

.где CL » В - эмпирические коэффициенты.

В условиях всестороннего сжатия в пралиновых мас­ сах наблюдаются процессы релаксации и ползучести. Эти процессы можно разделить на два периода: первый, наи­ более важный для практики формования описывается эмпир ческими уравнениями:

6- e<,p-fa^ е.)./о-3/Г]

(48.15)

(49.15)

© * _ напряжение в массе в мом^ит времени

гдв

6^ - начальное напряжение

£- относительная деформация и момент времени

£- начальная относительная деформация

Ар,Bp, Ап, Вп - эмпирические коэффициенты.

В работе А.В.Горбатоза и В.Д.Косого / 15, 26/ про-^ ведены исследования структурно-механических свойств кол­ басных фаршей в зависимости от самых разнообразных фак торов: времени старения, температуры, давления, влаж­ ности, продолжительности куттерования. В результате этой

629

работы был изготовлен ротационный прибор для исследова­ ния реологических свойств колбасных фаршей. Прибор поз­ воляет находить реологические свойства под давлением и вакуумом, замерить боковое и осевое давление.

Полученные зависимости позволяют реализозать основной принцип физико-химичес­

кой механики - получение продукта с заранее заданными механическими свойствами.

Результаты проведенных исследований послужили осно­ вой выбора оптимального дозирования в автомате АКП-240

для зыработки колбас: к изделий и легли в основу при п

ектировании поточно-механкзкрозаняой линии для выработки сосисок без оболочки.

Ю.А.Мачихин и Д.Н.Лунин изучали процесс перемешива­ ния зысокоз эких конфетных масс, при этой ими было оп

делено оптимальное время перемешивания по изменению рео­ логических свойств пралиновых масс, причем эти свойства При исследовании реологических свойстз, связанном с изуче- чекксм процесса формования мелкоштучных хлебобулочных из­ делий типа розанчик, нами были проведены соответствующие эксперименты. Как извзстно, пшеничное тесто является Е^ко-упруго-пластичной коллоидной системой, характери­ зуемой некоторым модулем сдвига, эффективной вязкостью, периодом релаксации и

630

другими реологическими характеристиками.

Ванную роль при обработке теста имеет фактор вре мени. Что это действительно так, мо:.:ко убедиться на с дующем простом примере; если взять округленный кусок теста и вдавить в него инородное толо, продержав его

тесте определенный отрезок времени, -то в HSii оста­ нется углубление (после того как тело убрано),вызван­ ное деформацией тоста. Но если такой же образец тесга бросить (хотя и с большей силой, чей та с которой в ливали тело) на плоскость, со на тесте почти т оста­ нется следов деформации. 3 первое случае тесто ведет себя как вязко-пластичнее, во второй - как упругое тел и это поведение эаьяскт от продолжительности действия нагрузки.

В первом случае, задерживая инородное тело на не­ которое время в тесте, мы даем возможность части возн нувших напряжений прорелаксировать, т.е. рассосаться и поэтому после снятия нагрузки только часть (упругая) деформации восстанавливается, пластическая кз часть де­ формации переходит в остаточную и с сраняется.

Во втором случае при мгновенном ударе время дейс вия нагрузки (доли секунды) несоизмеримо со временем р лаксации напряжений теста (секунды), и напряженке з эт случае не успевает прорелаксировать, а деформация вос­ станавливается почти полностью. При этом, чем больше отношение времени воздействия нагрузки к времени релак­ сации напряжений, тем большая часть начальной деформаци переходит в пластическую (остаточную). Остаточные дефор­ мация имеют место и при малом, в сравнении с периодо релаксации напряжений, временем действия нагрузки, но

они будут весьма невелики.

Характерной особенностью для исследуемого теста

631

должно быть сохранение нанесенной деформации в виде р сунка розочки. Этот рисунок должен быть достаточно гл боким, широким, рельефным. Изделие с рисунком недоста­ точным по глубине, ширине или рельефности считается де фектным.

Вопросами сохранения рисунка при формовании вязко- пластично-упругих масс посвящены работы О.Г.Лунина. В них изучалось влияние продолжительности действия нагруз­ ки на качество изделия при формовании затяжного бискв Проведенные опыты показали, что поведение теста (упруг или пластичное) зависит от отношения времени действия нагрузки ко времени релаксации.

3 настоящей работе для выяснения количествелных ха­ рактеристик процесса релаксации напряжений в пшеничном тесте, нами были поставлены соответствующие опыты.

Исследования проводились в условиях всестороннего сжатия в замкнутом объеме и в условиях близких к реа т.е. имеющих место в процессе формования изделий.

Напряжения, возникающие в тестовых заготовках в пр

цессе формования изделий не превышают величины порядка

-2

80 t 100 кв.м , а проводившиеся ранее исследования ре­ лаксации напряжений в тестовых массах различными автора

ми определялись при достаточно больших начальных напряж

2

ниях ©*е (от 300 до 2500 кв.м"). При проведении экспе­ риментов по методике, предложенной вышеуказанными авто­ рами, было обнаружено, что во время опыта напряжения ле первоначального уменьшения в дальнейшем возрастали, что, как было выяснено, связано о процессом газообразо вания и повышения, в связи с этим, давления в цилинд

С учетом вышеуказанного была смонтирована установ­ ка (рис.16.15), отличающаяся от применяемых ранее, со­ стоящая из следующих углов: двух цилиндров (2) с водя­ ными рубашками, соединенными с термостатом для поддержи вания в них постоянной температуры, двух поршней (X),

632

.датчиков давления ( 3 ) , нагрузочного устройства (4) о фиксатором ( 5 ) , усклитэля типа 8 АНЧ (б) и осцил­ лографа типа RFT (?).

Рис.16.15.

Схома установки для исследования релак­ сации напряжений при малых .агрузках.

Основной рабочий узел состоял из цилиндра о в ной рубашкой, поршня, соединенного с нагрузочным ус ройством и датчика давления, вмонтированного вдаоi линдра.

На трехалейфовом осциллографе RFT снимали ки нетику напряженного состояния теста в обоих цилиндр (отметчик времена позволял фиксировать развитие про са во времени). На осциллограмме регистрировались с налы трех шлейфов: один показывал изменение напряже ний & (давление на мембрану датчика) в тесте при постоянной деформации £ 0 , второй отражал повышение давления 6" в замкнутом объеме за счет процесса

633

образования в тесте ао врем эксперимента, третий шлейф был соодинен с электронным отметчиком времени и показывал отсчет времени от начала опыта t в с Применяемые датчики предварительно тарировались на сп циальной устакозке.

Исследовали образцы теста различной влажности ( в интервале 34-37%) и с разным содержанием сдобы (жира сахара) при постоянной влажности ( W=- 35,6$). Иссл дуемое тесто двумя равными порц.:ями помещали в оба линдра. В одном цилиндре поршень подводили до сопри новения с тестовой маосой и стопорили, в другом те деформировали поршнем, связанным о нагрузочным устрой вом (винт-гайка), до создания давления 80 *• ЮС к .м"*2 Для обеспечения наибольшей точности в измерениях и у транения возможных случайных ошибок каждый эксперимен (для теста одной влажности) повторяли до 4-х раз.

Анализ осциллограмм позволил для каждого образца теста различной влажности и разной рецептуры построи зависимость Q"~j{ftJ при постоянной деформации £ 0 На рис.17.15 дано графическое изображение этой зависи

654

Кривая (с) получена для случая ксгда ла релак­ сацию напряжений накладывается процесс газообразозаиин в :гесто, кривая (б) фиксирует только повышение дав­

ления з процессе газообразования в теси в течение экс­ перимента и, наконец, крилая (э) являквдчся результатом вычитания значений точек на крявгас (а) к (б), показыва­ ет процесс релаксации напряжений в условиях трехосного напряденного состсяккя в "чисток виде".

(50.15)

При анализе полученных кривых релаксации напряжений обнаружено, что процесс релаксации напряжений можно раз­ делить на два периода: I-кй период - ког,а релаксация напряжений идет со значительной скоростью и 2-й - когда скорость изменения напряжений невысока.

3 тосте с различной влажностью процесс релаксации напряжений в первом периоде идет с разными скоростями.

Так, если в тесте влажностью W = 36,0/* напряжения за

-2 2

20 сек релаксирует от 88,3 кн.м до 63,7 кн.ы", то в

тесте влажностью равной 34% напряжение падает за тот же

2

период времени с 88,3 до 73,5 кн.м".

Второй период течения релаксационного процесса для теста различной влажности происходит практически с одина­ ковой скоростью.

Проведенные исследования релаксационного процесса

635

ных процессов связано с разными величинами модуля Е и вязкости теста ,т.к.период релаксации Q =JL

Обработку экспериментальных данных для первого пе­ риода течения релаксационного процесса проводили мето­ дом наименьших квадратов. В результате получена эмпири ческая формула:

0 = °~Rp-t-Bft (51.15)

где ~Ь - текущее время;

Ар и Bpэмпирические коэффициенты, зависящие от влажности рецептуры теста, температуры окружающей среды и т.д.

Значения эмпирических коэффициентов для *еота раз­ личной влажности приведены в таблице 2.15.

Следует заметить, что с помощью эмпирической форм лы (51.15) можно рассчитать также скорость релаксации напряжений для любого значения времени

2

С & (Яр+Bpt) - (52.15) Это выражение получено путем дифференцирования

уравнения (51.15).

Изучение релаксации напряжений в условиях близких к реальным показало, что в этом случае наряду с рел цией напряжений происходят и другие сопутствующие про цессы, такие как растекание теста, процессы поверхнос ного натяжения и прочие. При этом было обнаружено, ч релаксация напряжений происходит со значительно большей скоростью, чем в условиях всестороннего сжатия.

Для первого периода процесса релаксации напряжений в условиях близких к реаль ;ым, также как и для случ исследования процесса релаксации напряжений в замкнутом

636

объеме (трехосное напряженное состояние) были получе­ ны эмпирические зависимости вида:

Величины эмпирических коэффициентов Ар и Bp для р занчикового теста различной влажности я скорости нагру

Скорость релаксации определяется как:

04,15)

Полученные значения spejxssK, в течение которого пр исходит процесс релаксация к&яржеЖЛ е &ш<$йхь№& с ростью следует учитывать зри форшфсгашго ЙЗДШКЙ чип розанчик.

Проведенные испытания по кзготовдшию рС9ШШ&бЗ,

65?