Разработка и исследование реометра для контроля процесса производства молочных продуктов

• Автор: Шилов, Антон Валерьевич
• Шифр специальности: 05.18.12
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Кемерово
• Количество страниц: 140 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

Глава 1 ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1.1 Основные понятия и определения.

1.2 Молоко как полидисперсная система.

1.3 Структурообразование в белковых системах молока,

методы и приборы для его контроля.

1.4 Методы и приборы для изучения реологических свойств

молока и молочных продуктов

1.4.1 Капиллярные вискозиметры.

1.42 Ротационные вискозиметры.

1. Метод шариковой реометрии.
1.4.4. Колебательные реометры
1.5 Заключение по главе.
Глава 2 ОБОСНОВАНИЕ МЕТОДА ИССЛЕДОВАНИЯ И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЙ УСТАНОВКИ
2.1 Выбор и описание метода реологических исследований
2.2 Устройство установки и принцип работы.
2.3 Обоснование выбора конструктивных параметров установки
Выводы по главе.
Глава 3 ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА СВЕРТЫВАНИЯ МОЛОКА ВИБРАЦИОННЫМ МЕТОДОМ.
3.1 Исследование процесса сычужного свертывания
3.2 Исследование процесса кислотносычужного свертывания
3.3 Исследование процесса кислотного свертывания молока
Выводы по главе
Глава 4 КОНТРОЛЬ КАЧЕСТВА ГОТОВЫХ МОЛОЧНЫХ ПРОДУКТОВ
4.1 Разработка методики реометрического контроля готовых молочных продуктов
4.1.1 Определение основных реологических характеристик сметаны.
4.1.2 Исследование реологических свойств кисломолочных продуктов в зависимости от механичекого разрушения структуры и срока реализации
4. Исследование тиксотропных свойств сметаны.
4.1.4 Разработка новой методики контроля вязкости молочных
консервов.
Выводы по главе
Глава 5 ИССЛЕДОВАНИЕ И РАЗРАБОТКА КОНСТРУКЦИИ ВИБРАЦИОННОГО РЕОМЕТРА
5.1 Устройство и принцип работы вибрационного реометра
Выводы по главе.
Выводы и результаты
Список использованной литературы


Основное допущение механики сплошной среды состоит в том, что вещество можно рассматривать как непрерывную, сплошную среду, пренебрегая его молекулярным (атомным) строением, и одновременно считать непрерывным распределение в среде всех её характеристик (плотности, напряжений, скоростей частиц и др. Классическая реология как наука о течении и деформации реальных тел ставит задачей изучение структурно-механических свойств существующих продуктов и разработку методов расчёта процессов их течения в рабочих органах машин для получения готовых изделий заданного качества [9, 2]. Физико-химическая механика как наука о способах и закономерностях формирования структур дисперсных систем с заранее заданными свойствами решает следующие задачи: установление существа образования и разрушения структур в дисперсных и нативных системах в зависимости от совокупности физико-химических, биохимических, механических и других свойств; исследование, обоснование и оптимизация путей получения структур с заранее заданными реологическими свойствами; разработка способов приложения установленных закономероностей для расчета машин и аппаратов и оперативного контроля основных показателей качества [9]. Макрореология может рассматриваться как часть механики сплошных сред. Она занимает промежуточное положение между гидромеханикой и теориями упругости, пластичности и ползучести []. Она устанавливает зависимости между действующими на тело механическими напряжениями, возникающими деформациями и их изменениями во времени. Микрореология исследует деформации с учетом физико-химических процессов и течение в микрообъёмах, например в объёмах, соизмеримых с размерами частиц дисперсной фазы в дисперсных системах или с размерами атомов и молекул [, ]. Наиболее важной реологической величиной, определяющей состояние материала, является вязкость (внутреннее трение) - свойство текучих тел (жидкостей и газов) оказывать сопротивление перемещению одной их части относительно другой при простом сдвиге. Она является основным свойством для жидких тел, а также у пластичных тел после превышения предела текучести. Физический смысл вязкости можно рассмотрель на примере ламинарного течения жидкости между пластинами (рис. Пластина А неподвижна, пластина В перемещается с постоянной скоростью под воздействием сдвиговой силы Е. При этом с1у - скорость сдвига элементарного слоя, м/с; бу - толщина этого элементарного слоя, м []. Рис. Выраженную графически зависимость между касательными напряжениями т и скоростью сдвига у называют кривой течения. Кривые течения графически показывают законы поведения различных материалов при сдвиговом течении [, , 1] (рис. Рис. Ньютоновские жидкости (кривая течения 2). К ним с определенной долей условности можно отнести молоко, сливки, сыворотку []. Реологическая модель ньютоновской жидкости может быть представлено уравнением И. Т = Т]-у, (1. Г] - динамическая (ньютоновская) вязкость, Па с; у — скорость сдвига, с1. Аномально-вязкая жидкость (неньютоновская жидкость или среда) - жидкость, вязкость которой зависит от скорости сдвига у (интенсивности механического воздействия) [3, 6, 2]. Кисломолочные напитки (варенец, ряженка, йогурт, простокваша, кефир, кумыс) и сгущенные молочные консервы относятся к аномально-вязким (псевдо-гитастичным) жидкостям (кривая течения 3) []. В этих молочных продуктах вязкость не остается постоянной, а уменьшеныпается с повышением скорости сдвига у. Сметана по сравнению с выше назвашштми средами имеет коагуляционноконденсационную структуру с преобладающими тиксотропными свойствами [2]. Ее можно отнести как к аномально-вязким, так и к вязкопластическим молочным продуктам в зависимости от интервала скорости сдвига []. Творог может быть отнесен к аномально-вязкой жидкости. Он имеет тиксо-тропную структуру. Наличие жидких прослоек между частицами творога уменьшает прочность структуры, тем самым придавая ей пластичность и эластичность []. В'уп, (1. В - консистентная переменная (аналог вязкости), Па-с; у - скорость сдвига, с'7; п - индекс течения (характеризует степень неньютоновости жидкости) (0 < n < 1).