На ротационном вискозиметре РВ-8

Цель работы:

углубить теоретические знания по структурно-механическим свойствам пищевых материалов, изучить конструкцию прибора РВ-8

и методику измерения характеристик, определить предельное напряжение сдвига и эффективной вязкости мясного фарша

В условиях все возрастающих масштабов производства мяса и мясопродуктов повышаются требования к качеству сырья и готовой продукции. Решение данной проблемы возможно путем применением приборов для постоянного контроля свойств сырья на этапах его обработки, что позволит исключить выпуск некачественной продукции. В этой связи применению приборной технике придается большое значение.

Наиболее полное представление о качестве сырья, продукта дают свойства определяемые их структурой. Под структурой понимают внутреннее строение продукта и характер взаимодействия между отдельными ее элементами (частицами), которые определяются химическим составом, биохимическими показателями, дисперсностью частиц, агрегатным состоянием, температурой и рядом технологических факторов.

В инженерной реологии поведение материала в условиях напряженного состояния описывается реологическими характеристиками, как-то: напряжение, деформация, скорость деформации, вязкость, упругость, пластичность и др., которые входят в группу показателей продукта и которые принято называть структурно-механическими свойствами.

Структурно-механические свойства (СМС) по виду приложения усилия или напряжения к продукту делят на три группы: сдвиговые, компрессионные и поверхностные.

Среди них сдвиговые свойства наиболее полно отражают внутреннюю сущность материала при воздействии на него сдвиговых, касательных напряжений, поэтому их принято считать основными. С их помощью рассчитывают течение продуктов по трубам, в рабочих органах машин и аппаратов, определяют необходимые условия для перемещения продукта. Кроме того, они позволяют судить о качестве продукта и степени его обработки, т.е. дают возможность обосновать оптимальные технологические и механические условия процесса. Оснащение технологического оборудования приборами позволяет их контролировать и регулировать, обеспечивая тем самым постоянное и стабильное качество готовой продукции.

К сдвиговым свойствам продуктов относятся: предельное напряжение сдвига , Па; эффективная вязкость , Па·с; пластическая вязкость , Па·с; период релаксации , с.

Одним из важных показателей, определяющих качество вареных колбасных изделий, является консистенция, характеризуемая структурно-меха-ническими свойствами, в частности сдвиговыми свойствами, которые наиболее полно и точно определяют рациональные и оптимальные параметры обработки мясных продуктов на стадиях технологического процесса.

Определение сдвиговых свойств пластично-вязких материалов, к которым относится мясной фарш, возможно с помощью вискозиметров. Наибольшее применение в пищевой промышленности получил ротационный вискозиметр типа РВ-8 конструкции М.П. Волоровича.

Ротационные вискозиметры - первичные, теоретически обоснованные приборы, позволяющие получать практически однородные поля напряжений и деформаций при сколько угодно малых и гигантских деформациях сдвига и определять для вязко-пластичных материалов предельное напряжение сдвига и вязкость .

В ротационных вискозиметрах, в виду малого зазора между рабочими органами, характер течения продуктов близок к простому сдвигу, что упрощает обработку опытных данных. Диапазон материалов, свойства которых определяются на ротационных вискозиметрах, достаточно широк: мясные фарши вареных и ливерных колбас, паштеты, сиропы, кондитерские массы, сыры и т.д.

По методу проведения испытаний ротационные вискозиметры подразделяют на две группы: приборы с постоянной скоростью деформации и приборы с постоянным напряжением сдвига. У приборов первой группы, вращающий момент определяют по углу закручивания упругого элемента, на котором закреплен внутренний цилиндр - ротор. У второй группы - ротор вращается за счет подающих грузов.

Рабочие органы ротационного вискозиметра, как правило, состоят из двух коаксиально расположенных цилиндров, внутреннего и внешнего, разного диаметра, один из которых закреплен неподвижно, а второй соединен с приводом и может вращаться вокруг своей оси с различной частотой. По форме, рабочие органы ротационных вискозиметров могут быть цилиндрическими, сферическими, коническими или дисковыми. Рабочие органы могут быть также комбинированными, т.е. состоять из нескольких различных поверхностей.

В ротационном вискозиметре РВ-8 внешний цилиндр неподвижен, а внутренний является подвижным. Исследуемая масса при испытаниях помещается в зазор между цилиндрами.

Определение значений величин предельного напряжения сдвига и эффективной вязкости _эф исследуемых продуктов производят по формулам, представленным ниже.

При исследовании структурно-механических свойств с помощью ротационных вискозиметров на показания прибора влияют: размеров и форма рабочих органов, выбор математической модели для обобщения экспериментальных данных, форма торца цилиндра, толщина слоя материала и величина градиента скорости. Поэтому при исследовании конкретного вида материала первоначально необходимо ознакомиться с рекомендациями по вышеуказанным моментам, которые можно найти в монографиях, справочниках, посвященных данному вопросу.

Ротационные вискозиметры, по сравнению с другими обладают рядом преимуществ: они надежны в эксплуатации; могут применяться как для экспресс-измерений, так и для непрерывного измерения.

Требования, предъявляемые к ротационным вискозиметрам: в рабочем зазоре прибора движение продукта должно иметь ламинарный режим; должны иметь термостатирующий сосуд; устройства обеспечивающие контроль температуры продукта в измерительном зазоре; просты для заправки и очистки рабочих органов.

В настоящее время для определения сдвиговых свойств пищевых продуктов применяются отечественные ротационные вискозиметры РВ-4, РВ-8, Ротационный вискозиметр МТИММПа (МАПБ), РМ-1, РМ-2 и др. Среди приборов зарубежных фирм представляют интерес ротационные вискозиметры «Реотест RV», «Реотест RN» производства Германии, которые позволяют определять сдвиговые свойства пищевых продуктов в широком диапазоне и др.