реалогия мустафина

Тамақ өндірісінде өндірілетін шикізаттардың, жартылай өңделген өнімдердің және дайын өнімдердің әртүрлі физика – механикалық қасиеттері бар.

Тамақ өнімдердің өңделу процестері басқа процестерге қарағанда өндірісте көптүрлігімен және үлкен қиындылықтарымен ерекшеленеді.

Реологияда екі бірін – бірі жоққа шығаратын түсініктер: “қатты идеальды серпімді дене” және “тұтқырсыз сұйық”. Бірінші түсініктегі дене бірқалыпты пішінді және тез арада кернеуі ұлғаяды.

Сұйық тұтқырсыз деп аталады. Кернеудің изотропы ағын жағдайына қарай сол сияқты егер де сұйық қозғалыс кернеуін ұстап тұру әдісі. Соңғы денелердің арасы идеальды серпімді қатты денелер және тұтқырсыз сұйықтармен табиғатта үлкен көлемді денелердің аралық мінездері.

Ағымның негізгі түрлері мен модельдерін тамақтың массадағы реология қасиеттерінде қарастырайық. Мұндағы математикалық заңдылықтары Ньютондық ағымдарынан алынған.

Аралық үш моделі белгілі: идеальды – серпімді дене, идеальды – созылымды дене, идеальды тұтқырлық.

Идеальды – серпімді дене жүйе болып табылады, пішіндеуге кеткен энергияны, денеде жиналып және өнімді қайта түсіруге қайтарылады.

Реологиялық зерттеулерге негізгі процесстерге келесілер жатады:

•Тамақ массаның айдауышы, нан өндірісіндегі білезік нан және макрон қамырларыкондитер массасы, жентек ет, пасталар және т.б, әртүрлі жұмыстық органы: шнектер, біліктер, теунжерлер, алты тістілер және т.б.

•Өнімдерге керекті пішіндерді келтіру, бірқалыпты үлкен көлемді тесіктерден және бұл жағдайда жылдамдықтың бірқалыпты матрицада болуы өте қажет.

•Өнімге керекті пішіндеу мен рельфтік суретті серпімді – тұтқырлы созылымды масса штамптайды.

•Тұтқырлы және тұтқырлы созылымды массаны әртүрлі кескінді құбырларда тасымалдау ұзындығы және диаметрі; екі немесе бірнеше компоненттерді араластыру арқылы бірқалыпты қоспа алынады.

•Жартылай өнделген өнімдерді кесу.

•Ұнтақтау, бөлу, брикеттеу (сықпалау), таблеткалау және басқа да процестер.

41

Ресейде реология және реологиялық әдістерін әртүрлі материалдардың структура – механикалық қасиеттерін зерттеп, тез және кең дамыды, созылымдылығын, механикалық материалдардың физика – химиялық пайдасын және де әртүрлі технологиялық есептердің сұрақтарын шешті.

Реологиядағы дисперсті жүйелер мен физика – механикалық механикада фундаментальды еңбектерімен жағдай жасағандар: П.А.Ребиндера, Г.В.Виноградова, М.П.Валаровича, Б.В.Дерягина; тұтқырлы созылымды ағынның теория жағынан А.А.Ильюшина, А.М.Гуткина; реологиялық массаның аймақтарында жұмыс істегендер Л.Я.Ауэрмана, Б.А.Николаева, А.В.Горбатова, И.А.Рогова, А.М.Маслова және т.б.

Бақылау сұрақтары?

1.Тамақ өнімдерін және шикізаттардың физика-механикалық қасиеттердің факторларын жазып және айтып беріңіз?

2.Сұйық тұтқырсыз дегеніміз не?

ДӘРІС №10 Реологиялық құрал – жабдықтар түрлері және тағайындау

Қолданылатын әдістер мен құрал – жабдықтардың мақсаттары бойынша зерттеліп, шарттар қойылады. Бұл құрал – жабдықтар тағамдық материалдардың физика – механикалық қасиеттерін өлшеуге арналған. Олар төрт топқа бөлінеді:

1.Өнеркәсіптік құрал – жабдықтар (сұйықтар тұтқырлығын анықтайтын аспап және сұйықтар консистенциясын анықтайтын аспап) ағындағы массаның қалыптауыш қасиеттері және технологиялық машиналарда міндетті түрде қондырылады.

2.Массаны анықтайтын құрал – жабдықтар технологиялық процестің қадамын бақылауға арналған. Мұндай құрал – жабдықтар өндірістік технологиялық лабораториялармен жабдықталған. Ондай құрал – жабдықтарға пенетрометрлер, пластографтар, адгезиометрлер және тағы басқа түрлері жатады.

3.Өндірістік лабораторияларда тереңдетілген сынақтар жүргізуге арналған құрал – жабдықтар. Бұл құрал – жабдықтарға фаринографтар, экстенсографтар, конусты пластометрлер, капелярлы сұйықтар тұтқырлығын анықтайтын аспап.

42

4. Құрал – жабдықтар зерттеу мақсаттарына арналған, материалдардың өзіне тән физикалық қасиеттерін өлшеу. Бұл топқа жататын құрал – жабдықтар тағамдық массаларының реологиялық қасиеттерін олардың құрамы мен арнайы қойылған әртүрлі технологиялық параметрлерін алуға арналған.

Реологияда физика – математикалық қасиеттерін зерттеуге арналған құрал – жабдықтар абсолюттік, салыстырмалы және шартты. Бірінші топтағы құралдар зерттеу сипатына қарай абсолютті өлшем деп аталады. Екінші топтағы құралдың жұмысы эталондық материалдардың алдын – ала тарировка – мінездемесімен жүзеге асуы тәжірибені шартты түрде жүргізілуінен белгілі.

Эксперимент дәрежесінде салыстырмалы белгі, тарировтық графикте абсолюттік оңай болып есептелінеді. Үшінші топтағы құралдардан өзіндік берілген құбырға шартты мөлшерлегішін алады. Бұл берілген ерекшеліктері әртүрлі массаларды салыстыруға қолданылады, сонымен қатар өндірісте сыналатын материалдың процестерімен басқа да технологиялық факторларының әсер етіп зерделенуі шартты мінездемелердің сапалы сипаты бар және олар машиналар мен жабдықтарды есептеуге қолданылмайды. Басындағы екі топтан алынған қондырғылардың берілгендері, теориялық дәлелденген, олар бағалы тағамдық массаның сапалық көрсеткіштері болып, машинаның жұмыстық түйінін есептеуге және өңдеудің оңтайлы тәртібін таңдайды.

Реологиялық әдістермен зерттеулердің құрамдарын екіге бөлеміз. Интегралды, ағынның жиынтық әсерін анықтауға және дифференциалды дисперстік жүйенің әрбір ағымның уақытын деформация кезінде қадағаламайды. Сонымен қатар техникадағы өлшегіш құралдар: біртекті және біртексіз өріс болып, кернеу мен деформация болып бөлінеді.

Біртекті кернеу өрісі, бір түрлі кернеудің кішкентай қимасының үлгісінде алынады. Шарттардың сақталмауы біркелкі емес кернеу өрісі мен деформацияға әкеледі.

Құралдарды реологиялық зерттеулерде интегралды және дифференциалды бөлу ол шартты болып табылады, өйткені конструкциялық қоюлануына байланысты.

Біртекті өріс кернеуіндегі интегралды құралдар сұйықтар тұтқырлығын анықтайтын аспабын және жұмыстық органға түсіп орналасқан құралдарын қосады.

Сұйықтардың тұтқырлығын анықтайтың аспаптын жаңа типі тегіс – конустық болып келеді. Аспабымыз тегіс плитадан, жылдамдығының ауысып айналуы арнайы өлшенетін құрылғымен, плитаның бетінде бос

43

айналатын конус орнатылған. Тегіс пен конустың арасына материал үлгісі кедергі жасайды.

Айналу моменті, жүк ілінген конусты келтіреміз, плитаның айналу жылдамдығы теңеледі, айналу конусы болуын қамтамасыз етеді.

Біртексіз өріс кернеуінің интегралды құралдарына капилярлы сұйықтар тұтқырлығын анықтайтын аспаптар жатады. Бұл типті құралдар кең таралған, кішкентай заттардың тұтқырлығын зерттеуде, бірақ та кейбір жағдайларда вискозиметрлер жоғары тұтқырлықты материалдардың қасиетін зерттеуге қолданылады. Интегралды құралдарға сонымен қатар біртекті созылғыш материалдардың құралдарын жатқызу болады.

Дифференциалды құралдарға ратационды вискозиметрлер жатады, зерттелген заттардың массасы, жылдамдығы жеңіл қаралады. Бұл құралдардан созылымды және серпімді деформацияның шекаралық шегі жақсы байқалады.

Заттың реологиялық қасиеттерін анықтағанда құралдардың зерттеу әдістерін таңдаған кезде, өңдеу машиналарындағы шарттарын есептеу қажет.

Азық – түлік өнімдерін зерттеу кезінде кең тараған ратациондық, кампилярлы және шариктік викозиметрлер.

Тағамдық материалдардың реологиялық қасиеттерін зерттеу кезінде кең таралған құралдарды қарастырайық.

Бақылау сұрақтары?

1.Реологиялық құрал-жабдықтардың түрлері?

2.Сұйықтардың тұтқырлығын анықтайтын аспапты айтып беріңіз?

ДӘРІС №11

Вискозиметрлер

Вискозиметр – (лат. Viscosus – тұтқыр) заттың тұтқырлығын өлшейтін құрал. Тұтқырлық пуазамен өлшенеді (Па*С).

Вискозиметрдің түрлері:

-капиллярлы;

-ротационды;

-құламалы шарикті;

-ультрадыбысты.

Капиллярлы. Вискозиметрдің жұмыс принципі Пуазёйлл заңы бойынша анықталады. Ол берілген сұйық көлемінің ағу уақытын және газдың жіңішке капилляр арқылы өтуін анықтайды. Көбінесе резервуардағы сұйық өз салмағы әсерінен ағады, осы себептен тұтқырлық, капиллярдан ағатын

44

сұйық пен өте жуан түтіктен ағатын сұйықтың ауытқу қысымына пропорцоиналды болады. Капиллярлы вискозиметр жоғарғы дәлділігімен және әмбебаптылығымен ерекшеленеді. Осы құралдың көмегімен 10 мк Па*с (газдар)-дан 10 к Па*с дейінгі тұтқырлықты анықтауға болады.

Капиллярлы вискозиметрді ет-сүйекті бульон мен іш майдың, қанның, күнбағыс және соя майларының, сабын ерітінділерінің, миндаль және арахис майларының, кондитерлік майлардың, жүгері крахмалы мен өсімдік майларының тұтқырлығын анықтағанда қолданады. Капиллярлы вискозиметрлер тұтқырлығы аз заттарды өлшеуге пайдаланады. Капиллярлы вискозиметрлердің теориясы бойынша қойылатын талаптар мен қолдану шегі:

-қабырғадағы сұйық жылдамдығы нөлге тең болады, өнім созылмайтын күйге ие болады;

-өнімнің реологиялық ерекшеліктері ұзындығы бойынша өзгеріссіз және уақытқа байланысты емес.

Капиллярлы викозиметрлер туралы мәліметтердің негізгі ғылыми ерекшеліктері мен объектілігі – турбулизация ағынының жоқ болуы, мұндағы қозғалыс режимі ламинарлы және құрылымды болу керек. Қозғалыс режимі Рейнольдс критерийімен анықталады.

Рейнольдс критерийі 150-ден аспау керек, ал сұйықтың ағылу ұзақтығы 100 с кем бомауы керек (шыны капиллярлы вискозиметрге арналған көрсеткіш).

Капиллярлы вискозиметрге барлық тәжірибедегі анықталатын сұйық шығыны тұрақты, не болмаса капиллярдағы қысымның тұрақты түсуі орын алады. Тұрақты шығынды вискозиметрде капилляр соңғысының арасындағы қысымның түсуі өлшенсе, тұрақты қысымдағы құралда өнімдік материалдың шығыны өлшенеді. Бұл құралда өнімдік материал капилляр арқылы ағады, ал тұтқырлық оның жылдамдығы, қысым берілуі және капилляр өлшемі бойынша анықталады. Әр вискозиметр мынадай бөлшектерден тұрады: анықталған өнімнің сыйымдылығын, калибрленген капилляр, ағу жылдамдығы мен температураны анықтайды.

Капиллярлы вискозиметрлер U тәрізді түтіктермен белгіленеді, оның бітелуіне капилляр орналасады. Олардың арасындағы айырмашылық келесідей: убеллод құралында сұйық ағылу үшін өз бетімен қысым тудыру қажет, ал Оствальд құралында сұйықтың ағылуы бір коленадан басқасына гидростатикалық қысым әсерінен өтеді. Өз құралында капиллярдың тік орналасу себебі, тұтқырлығы жоғары сұйықтармен жұмыс жасаудың қаншалықты қиын екенін көрсетуде. 1-суретте Пелемлер вискозиметрінің сызбасы көрсетілген. Мұнда сұйық шарик араласатын шілген түтікте орналасады. Олардың арасын бір ғана тесік бөліп тұрады. Анықталатын қасиеттері шариктің құлау уақытымен өлшенеді.

Капиллярлы вискозиметр әдісі реологиялық қасиеттері жоғарғы тұтқырлыққа ие заттардың (әртүрлі пластмассалар, конфет массалары) тұтқырлығын өлшеуде кең қолданысқа ие.

45

Ротационды вискозиметрлер тағамдық өндірістерде, технологиялық зертханаларда, ғылыми-зерттеу институттарда, оқу орындарында кең қолданылады. Ротационды вискозиметрлер қалыпты шикізат, жартылай фабрикаттарды және дайын өнімдерді, сондай-ақ технологиялық процестерді бақылау мен сапасын қадағалауда үлкен рөл атқарады. Тәжірибеде ротационды вискозиметрдің әдістемесі өте оңай, сондықтан олар қалыпты шикізат өнімдерін, жартылай фабрикаттарды, өндіріс өнімдерінің реологиялық қасиетін анықтауда кең қолданылады. Ротационды вискозиметрлерде қадағаланатын материал диапазонының қасиеті өте көлемді: бұлар – сироптар, сүт, ашытқылар, крем, шоколад пен конфет массалары, фарш және ірімшік массалары.

Ротационды вискозиметрдің басқалардан айырмашылығы, олар тұтқырлығы жоғары материалдарды анықтағанда эксплуатацияға өте сенімді және экспресс-өлшеу үшін де қолданыла береді, сондай-ақ технологиялық процестерді толық жүйелі түрде басқарады. Өлшеу процесінің негізгі шарты - өнімнің қозғалысы ламинарлы болуын қадағалау болып табылады. Тағамдық материалдың реологиялық ерекшеліктері температураға тәуелді екенін ескеріп, өлшенетін зазордағы өнімнің температурасын қадағалау қажет және де осы температураның тұрақтылығын сақтау керек.

Ротационды вискозиметрмен жұмыс істегенде қойылатын негізгі талаптар: құралдың метрологиялық сипаттамасына сай болуы керек және құрал жұмыс істегенде жоғарғы дәлдікте, өте сенімді болуы керек.

Қорыта айтқанда, вискозиметрлердің өндірісте, технологиялық процестерде, тағам өнімдерінің тұтқырлығын өлшеуде маңызы зор. Капиллярлы вискозиметрлер тұтқырлығы аз тағамдық бұйымдарды өлшеуге қолданылса, ротационды вискозиметр жағылмалы майдың (60 0С), мұндай өнімдерін, ерітілген силикаттың, металдардың (2000 0С) жоғарғы тұтқырлықты лактардың және клейлердің тұтқырлығын өлшеуде қолданады. Бұлардан басқа ультрадыбысты вискозиметрлер жиі кездеседі. Оның жұмыс істеу принципі анықталатын ортаға жүктелетін молнитострикционды материалдың тербеліс жылдамдығын өлшеуге негізделген. Вискозиметрлердің, жалпы, тамақ өндірісінде өнімнің реологиялық қасиеттерін сипаттауда маңызы зор.

1-өлшейтін резервуарлар; 2-капиллярлар; 3-қабылдағыш бөліктер; 4- қоректенгіш резервуар; 5-термостатирующая рубашка.

1-сурет. Шыны капиллярлы вискозиметр

46

1- шарик; 2- түтік сұйықпен бірге; 3,4,5- түтіктегі сақиналы белгілер; 6- термостатты сұйықты монша; 7- термометр; 8- штуцер; 9- деңгей;

2-

3- сурет. Геплердің “құламалы” шарик вискозиметрі

Геплердің “жылжымалы” шарик вискозиметрінің жұмыс жасау принципі Стокс заңына негізделген. Ондағы тұтқырлық – вискозиметр трубкасындағы метка арасындағы құламалы шарик жылдамдығымен анықталады. Бұл вискозиметрдің өлшем өнімділігі – 6*104-250Н*сек/м2., шығыны +- 1-3%.

Бақылау сұрақтары?

1.Вискозиметр дегеніміз не?

2.Вискозиметрдің түрлерін атаңыз?

3.Капилярлы вискозиметрдің жұмыс процесін айтыңыз?

4.Ротационды вискозиметрдің жұмыс процесін айтыңыз?

ДӘРІС №12 Материалдардың созылу және сығылу қасиеттері

Реологияда кең қолданылатын заттардың негізгі физика-механикалық қасиетіне деформация жатады.

Деформация – бұл сыртқы күштің әсерінен заттардың пішіні мен мөлшерінің өзгеруі. Сыртқы күш ылғалдылық, температура және тағы басқа көрсеткіштер өзгерген кезде пайда болады. Ол кезде заттардың бүтіндігі бұзылмай тек бөлшектері немесе молекулалары бір-біріне қатысты араласып

48

кетеді. Біртекті созылу және сығылу кезіндегі қатынасты деформация заттың абсолютті мөлшерінің бастапқы мөлшеріне қатынасын білдіреді.

Ал қозғалу кезіндегі қатынасты деформация, заттың үйкеліс күшінің әсерінен болатын қозғалысының абсолютті қозғалысының оның қалыңдығына қатынасы болып табылады.

Өнімнің қасиеттері және объективті нақтылығы оның сапасын анықтауға мүмкіндік береді. Сондықтан реологияда нақты өнімнің қуаты мен деформациясын оның тұрақты көлемі мен қасиеті арқылы байланыстыратын теңдіктерге көп көңіл бөлінеді.

Өнімге түсірілетін қуат түріне қарай оның реологиялық қасиетін, өзара бір-бірімен байланысты үш топқа бөлуге болады. Олар қозғалу қасиеті, компрессионды қасиет және беткі қасиет.

Компрессионды қасиеттер созылу және сығылу кезінде өнімнің сапасына баға беру және машиналар мен аппараттардың жұмыс органдарын тексеру үшін қолданылады. Оларға жанама қысым коэффициентін Пуассон коэффициентін және серпімділік модулін жатқызуға болады. Олар сызықтық немесе көлемдік деформация кезінде заттардың мінез-құлқын зерттейді.

Созылу және сығылу процестері заттардың сызықты немесе көлемдік деформация кезінде пайда болады.

Созылу дегеніміз заттардың тартылу күштердің әсерінен көлемінің ұзаруы. Созылуды зерттеу үшін экстенсограф құрамы қолданылады. Ол ішіндегі цилиндрге қамырды горизонталды бағытта орналастырып, тік бағытта жылжитын күш арқылы деформацияланады.

Жұмыс принципі. Қамырды бірдей консистенцияға келтіріп, араластырады, сосын оларды бөлшектерге бөліп, валкалардың көмегімен цилиндрлік форма береді. Ол формалар арнайы ыдыстарда 45 минут жату керек. Тәжірибені жүргізу үшін қамырлы цилиндрді ұстағыш аппаратқа орнатылады. Қамырды ауыстыру кезінде скоба ұстайды. Рычаг электр двигательдің көмегімен қозғалады және зерттелетін цилиндрдің перпендикуляр осі және өне бойы вертикальді бағытталған зерттелетін цилиндрдің перпендикуляр өсін өне бойы ауыстыру вертикальді төмен жүруіне ауысады. Қамырдың созылуы үшін беріктік күш рычаг арқылы механизмге беріледі, оған жазылғыш рычаг қосылады. Тіркелетін құрылым бір уақытта двигательмен қосылады. Минутына 390 мин жылдамдықпен қозғалатын қағазға қамырдың қисық созылу эктенсогралмасы салынады. Қамырлық жгут үзілген кездегі бастап тіркеу аппартаты автоматты түрде өшеді. Рычагты жүйенің құбылыстарын жібіту үшін майлы амартизаторлар қолданылады.

Тылқылдақ – пластикалық материалдардың созылғыштығын сынау үшін МТИПП приборы қолданылады. Деформация жүргізу үшін диаметрі 10 мм, ұзындығы 100 мм болатын және концетрленген тұз немесе қант ерітінділерінің бетінде жеңіл жүзетін мөлшерлері тұрақты болып келетін үлгілер қолданылады. Олардың максимальды абсолютті ұзартылуы 300 ммге дейін жетеді.

49

Прибордың құрылысына келетін болсақ: ішіне ерітінді құйылатын ваннадан және ерітінді бетінде жүзетін үлгінің екі ұшын бекітетін қысқыштардан тұрады, өлшейтін бөлігі арнайы өлшеуіш ленейкадан тұрады. Ал жіктеуіш механизмнің құрамына стержен, жүк, жіптер, роликтер және кронштейндер кіреді.

Жұмыс істеу принципі. Қамырдан алынған өнімді пружиналы типті қысқыштарға бекітеді де, стерженге жалғанған жіптерге жүк ілінеді. Фиксатор көмегімен стержень босатылған кезде жүктердің көмегімен үлгі ұзарады. Деформация үлгі үзіліп кеткенше жүргізіледі. Деформация біткеннен кейін стержен қайтадан өз орнына келіп, бекітіледі де, ұзару көлемі жазылады.

Сығылу дегеніміз заттардың сызықтың немесе көлемдік деформациялануы кезінде ұзындығының ауырлық күшінің әсерінен қысқаруы.

Өнімнің құрылымын оның деформация процесіндегі сапалық және технологиялық көрсеткіштері мен мінез-құлқы көрсетеді. Оларды түсіндіру үшін қисық ағымды немесе деформациялы реограммалар қолданылады. Реограмма берілген нақты өнімнің қандай реологиялық дене түріне жататынын білуге мүмкіндік береді.

Бақылау сұрақтары?

1.Созу-сығу қаситтерін айтыңыз?

2.Деформация дегеніміз не?

3.Созылу дегеніміз не?

4.Сығылу кезіндегі әсер ететін күштерді айтыңыз?

ДӘРІС №13

Адгезия қасиеті

Негізгі терминдер мен анықтамалар.

Адгезионді-желімді тақырыптың терминделген неологизмге жатқыза алмаймыз. Адгезия терминін 1924 жылы Бехольд пен Нейман желімден тақырыптарының механикалық мінездемесіне қосымша ретіндену спецификалық, молекулалық тіркесуді түсіндіру үшін енгізілген. Дегенмен, бүгінгі таңда терминдер ғылыми әдебиеттерде қоданылса да, оларда мамандықтардың және семантикалық дәлдігі толық ашылмайды.

Басылымдарда және нормативті-техникалық құжаттарда кездесетін желім терминдерінің және одан туындаған сөздер мен сөз тіркестерінің көп мағыналығы мен дәмсіздігі авторлардың терминологиялық ұқыпсыздығына негізделген, яғни бұл – лексикография және тіл мәдениетінің мәселесі. “Желім”-дік тақырыбының көпшілік қолданыстағы терминдік төменде келтірілген.

Адгезия терминіне келсек, оның көп мағыналығы мен анықталмағандығы ХVII-XVIII ғасырлардағы температура және жылу

50