Капиллярная вискозиметрия пшеничного теста методом исключения входовых потерь давления Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

УДК 65.33

Капиллярная вискозиметрия пшеничного теста методом исключения входовых потерь давления.

Арет В.А.,Щербаков А.С. [email protected]

Санкт-Петербургский государственный университет низкотемпературных и пищевых

технологий

Произведены реологические исследования теста из пшеничной муки методом исключения входовых потерь давления на капиллярном вискозиметре.

Ключевые слова: реология, тесто, капиллярный вискозиметр

Capillary viscometry of wheat flour dough using exception method of ingoing pressure losses.

Aret V.A., Scherbakov A.S. [email protected]

Saint-Petersburg state university of refrigeration and food engineering

Rheological investigation of white wheat flour dough using exception method of ingoing pressure losses at the capillary viscometer were carried out

Keywords: rheology, dough, capillary viscometer

Среди множества типов вискозиметров для исследования вязкостных свойств пищевых масс в первую очередь следует рекомендовать капиллярные и ротационные вискозиметры, потому что теория обработки данных измерений на этих приборах наиболее детально разработана. В опытах на капиллярных вискозиметрах обычно измеряются объемный или весовой расход протекающей среды и перепад давления при известных длине и диаметре капилляра. Отслеживая допущения при выводе формул расчета, можно сделать следующий вывод: как правило, не учитываются местные (входовые и выходные) потери давления. Корректные данные можно получить, проводя опыты на двух одинаковых по входу, выходу и радиусу капиллярах разной длины [1].

Экспериментальная установка изображена на рисунке 1.

Рис.1. Экспериментальная установка.

1- Площадка поршня, на которой создается давление Р;

2 - поршень;

3 - цилиндр;

4 - капилляр;

5- груз;

6 - линейка;

7 - трос.

Грузом 5 посредством троса 7 создается давление на площадку поршня 1, которое приводит в движение поршень 2 внутри рабочего цилиндра 3, длинной l (Рис 1). Внутри цилиндра находится тесто из пшеничной муки высшего сорта и воды. Мука с водой смешана в равных пропорциях. Под действием силы F (Рис 2), пропорциональной весу груза 5, тесто начинает вытесняться из цилиндра, проходя по капилляру 4, длинной L и диаметром d (Рис. 2). Для оценки расхода без учета потерь давления на входе опыты проводились при разных длинах капилляра L1 и L2.

F - сила, действующая на поршень, Н; l - расстояние между поперечными сечениями цилиндра; L1, L2 - длины короткого и длинного капилляра, м;

D - диаметр цилиндра; d - диаметр капилляра, м.

Для капилляров длинной L1 и L2 была проведена серия опытов с использованием грузов массой от 2,75 кг до 16 кг. Для каждого опыта замерялось время t перемещения поршня в рабочем цилиндре на длине l, после чего рассчитывалось давление, создаваемое на тесто и объемный расход.

(1)

где р1, р2 - давление в начальном и конечном поперечных сечениях капилляра; l - расстояние между поперечными сечениями цилиндра.

Объемный расход можно непосредственно определить через время прохождения поршня на выделенном участке цилиндра по формуле

(2)

(3)

где и - скорость перемещения поршня за время t.

Результаты опытов приведены на рисунке 3., для определения зависимости объемного расхода от давления без учета потерь на входе в программе Mathcad было построено три графика для капилляров длинной LI, L2 и ДЬ .

Рис.3. Графики зависимости объемного расхода от давления

Уравнение расхода для степенной жидкости имеет следующий вид

1 1

’3 Г" .2 ГrV _ п7гЯъ (RAp^

Q = -

nR

w О

3/7 +1

n

\2Lk J

(4)

Так же с помощью программы Mathcad можно решить систему нелинейных уравнений для двух точек кривой и определить значения коэффициентов n и k.

В результате расчетов получены индекс течения n = 0,35 и коэффициент консистенции k=128.

Список литературы

1. Арет, В.А. и др. Реологические основы расчета оборудования производства жиросодержащих пищевых продуктов / В.А. Арет, Б. Л. Николаев,

Л. К. Николаев. - СПб.: СПбГУНиПТ, 2009. - 537 с.

2. Рейнер М. Деформация и течение. - М.: Гос. науч.-техн. изд-во нефт. и горно-топлив. пром-сти, 1963. - С. 381

3. Steffe, J. F. Rheological Methods In Food Process Engineering. Second Edition, 1996, pg. 428.