Реология — один из быстро развивающихся в последние годы разделов механики. Особенно наглядно это развитие видно на примере пищевой индустрии. Возможности реологии в использовании результатов научных исследований для решения практических инженерных задач весьма широки: это выбор рациональных режимов и оптимизация технологических процессов; получение расчетных зависимостей, необходимых для проектирования и модернизации оборудования; разработка методики расчета машин и поточных линий; подбор рациональных материалов для изготовления отдельных деталей и узлов машин; контроль качества полуфабрикатов, готовых изделий и технологических процессов, а на основании этого — получение исходных данных для создания автоматизированных систем управления.
Для решения этих вопросов необходимо знать структурно-механические свойства перерабатываемых масс, а если они не определены ранее, то уметь правильно выбрать приборную оснастку, методику исследования, а также наиболее приближенные к реальным условиям переработки уравнения реологического поведения пищевых масс. Значительную помощь в этом окажет научным и практическим работникам классифицированный и обобщенный материал, изложенный в книге.
Авторы приводят конкретные зависимости реологических характеристик пищевых масс от вида нагружения, скорости сдвига, температуры, влажности, давления и других технологических и механических параметров, а также примеры применения этих зависимостей на практике.
Книга предназначена для инженерно-технических и научных работников пищевой, мясной и рыбной промышленности; может быть полезна студентам вузов.
Таблиц 96. Иллюстраций 113. Список литературы — 259 названий.
Предисловие
Для решения задач, поставленных перед пищевой промышленностью на ближайшие годы, необходимо создание нового оборудования и новой технологии. Разработка рациональных конструкций и выбор оптимальных режимов переработки пищевых материалов могут быть обеспечены только на основе глубокого изучения производственных процессов, с учетом физико-механических свойств перерабатываемой массы.
Переработка различных пищевых материалов сопровождается сложными физико-химическими, биологическими и механическими процессами, изучение которых позволяет организовать эффективный и объективный контроль качества и управление технологическим циклом производства. Большинство процессов в пищевой промышленности связано с переработкой дисперсных систем, суспензий, коллоидных растворов, различных упруго-пластично-вязких материалов. Реологические исследования позволяют глубже познать физику явления, происходящего при обработке пищевых материалов.
Физико-механические свойства могут быть использованы в расчетах процессов, которые необходимо производить при создании новых конструкций машин и реконструкции существующих, а также для выбора наиболее рациональных режимов работы оборудования и оптимальных технологических схем производства. Реологические свойства материалов можно использовать в качестве контролируемых параметров при создании автоматизирован-
til-TV г»тлг»тот1* лгттп о тз ттлимо ид-отттттио HJTJT
агрегатами, производственными участками, при автоматизированном контроле качества продукции, а также в АСУ ТП. Реология позволяет управлять структурой и качеством продуктов путем внесения добавок, изменения режимов и способов механической и технологической обработки.
Сырье, перерабатываемое на пищевых предприятиях, полуфабрикаты и получаемые из них готовые продукты обладают весьма разнообразными физико-механическими свойствами. Процессы переработки пищевых материалов отличаются от процессов в других производствах своим многообразием и большой сложностью. Один перечень сырья, готовых продуктов и процессов занял бы много страниц. Поэтому, естественно, авторы стремились на отдельных примерах показать общие методы и приборы для исследования реологических свойств пищевых масс и процессов их переработки, а также привести примеры по использованию результатов исследований при проектировании технологического оборудования.
Свойства пищевого сырья и продуктов зависят от таких факторов, как температура, влажность, величина и продолжительность механического воздействия, а также от сроков хранения, транспортирования, способа получения данного продукта и многих других причин. Поэтому можно встретить весьма разнообразные данные о реологических характеристиках, относящихся к одному и тому же продукту, так как при определении этих данных не соблюдались одинаковые условия, применялись различные приборы и ме-
тодики. Очевидно, обеспечить одинаковые условия практически невозможно, поэтому необходимо указывать, каким методом, при каких параметрах и на каких приборах получены реологические характеристики пищевых материалов.
К основным процессам, в изучение которых реология призвана внести существенный вклад, можно отнести следующие:
нагнетание пищевых масс, таких, как хлебопекарное, бараночное и макаронное тесто, кондитерские массы, фарши, пасты и др., различными рабочими органами: шнеками, валками, плунжерами, шестернями и т.п.;
выпрессовывание масс через формующие отверстия матриц для придания изделиям необходимой формы, причем часто выдавливание производится одновременно через большое количество отверстий, и в этих случаях обеспечение равномерности скоростей истечения из всех отверстий по фронту матрицы является весьма важным;
штампование упруго-пластично-вязких масс для придания изделиям требуемой формы или нанесения рельефного рисунка;
транспортирование вязких и вязко-пластических масс по каналам различного профиля, длины и диаметра;
смешивание двух или нескольких компонентов для получения однородных смесей;
резание полуфабрикатов и готовых продуктов;
дробление, сепарирование, брикетирование, таблетирование и некоторые другие процессы.
В Советском Союзе реология и реологические методы получили быстрое и широкое развитие при изучении структурно-механических свойств различных материалов, при решении вопросов, связанных с пластичностью, ползучестью и Лизико-химической ме-
ханикой материалов, а также при решении разнообразных технологических задач. Этому способствовали фундаментальные труды по реологии дисперсных систем и физико-химической механике П. А. Ребиндера, Г. В. Виноградова, М. П. Воларовича, Б. В. Де-рягина; по теории вязко-пластичного течения — А. А. Ильюшина, А. X. Мир-заджанзаде, А. М. Гуткина, а также-работы в области реологии пищевых масс Л. Я- Ауэрмана, Н. И. Назарова, О. Г. Лунина, Б. А. Николаева^ А. В. Горбатова, И. А. Рогова, А. М. Маслова, Б. М. Азарова и др.
Настоящая работа представляет собой обобщение основных результатов теоретических и экспериментальных исследований в области реологии пищевых масс и ее приложение к расчету технологических процессов и оборудования, а также к разработке систем автоматического регулирования работы агрегатов и контроля качества продукции. В основу книги положены многолетние исследования авторов и их сотрудников, выполненные в-Московском ордена Трудового Красного Знамени технологическом институте пищевой промышленности.
Авторы стремились изложить материал в форме, доступной для широкого круга работников пищевой промышленности, и, исходя из этого, считали целесообразным дать основные понятия и определения реологии. Привлечение работников пищевой промышленности к реологическим исследованиям позволит намного ускорить изучение свойств многочисленных и разнообразных пищевых масс и процессов их переработки.
Авторы приносят искреннюю благодарность д-ру техн. наук А. В. Горбатову, д-ру техн. наук Л. Я- Ауэрману и канд. техн. наук О. А. Уракову за ценные рекомендации, способствовавшие улучшению рукописи.
Предисловие 3
Основные понятия и определения реологии .......... 5
Реологические уравнения течения . . 9
Реологические механические модели . 14 Течение неньютоновских материалов по
каналам разной формы..... 21
Течение в круглом канале ... 22 Течение между плоскими параллельными пластинами..... 24
Течение в прямоугольном канале . 24
Течение в канале кольцевого сечения 25
Течение в вискозиметрических системах 26
Назначение и типы реологических приборов .......... 32
Капиллярные вискозиметры .... 34
Ротационные вискозиметры .... 37
Сдвигомеры........ 45
Конические пластометры .... 47
Приборы растяжения — сжатия ... 49
Адгезиометры........ 51
Вибровискозиметры...... 53
Технологические приборы .... 56
Непрерывнодействующие приборы . . 59
Зависимость вязкостных свойств материалов от температуры, влажности и
жирности......... 62
Кондитерские массы..... 62
Материалы хлебопекарного производства ........ 74
Макаронное тесто..... 84
Другие материалы..... 85
Влияние механической обработки . . 87
Кондитерские массы..... 87
Тесто......... 89
Тиксотропные свойства..... 90
Зависимость вязкостных свойств материала от избыточного давления . . 94
Кондитерские массы..... 94
Тесто......... ЮО
Влияние вибрации...... Ю9
Кондитерские массы..... ПО
Тесто......... 114
^г. Свойства материалов при растяжении —
сжатии......... П7
Свойства материалов при сдвиге и изгибе 128
Пенетрационные свойства . . . . 130
Поведение пищевых материалов под действием всесторонней нагрузки . . . 134 Изменение плотности материалов в зависимости от давления.....140
Релаксация напряжений и ползучесть в пищевых массах.......144
! Основные понятия и определения . . 157
Адгезия кондитерских масс .... 159
Адгезия тестовых масс..... 166
Внешнее трение некоторых пищевых материалов ......... 174
Течение пищевых масс по коротким каналам. Расчет формующего устройства 179 Расчет шнековых нагнетателей . . 183 Расчет производительности и мощности шестеренных нагнетателей .... 185 [ Расчет валковых устройств .... 187 Расчет процесса течения пищевых масс по длинным трубопроводам ... 191 Формование тестовых заготовок конусообразной формы.......193
Течение упруго-вязко-пластичного материала в поле центробежных сил . . 194 Контроль качества перемешивания пищевых масс по их реологическим свойствам ..........195
Автоматизированный контроль качества теста.......... 198
Заключение........200
Список использованной литературы . . 202 Предметный указатель.....211
Цена: 300руб.
