Капиллярная вискозиметрия пшеничного теста методом исключения входовых потерь давления.
УДК 65.33
Капиллярная вискозиметрия пшеничного теста методом исключения входовых потерь давления.
Арет В.А.,Щербаков А.С.
valdurtera@rambler.ru
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. valdurtera@rambler.ru
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.
Рис.2. Расчетная схема вискозиметра. 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 υ – 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 L1, L2 и .
Рис.3. Графики зависимости объемного расхода от давления
Уравнение расхода для степенной жидкости имеет следующий вид
11
Q
R3 w 2
n
d
n R3 R p n
w0 k
3n 1 2Lk
(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.
Капиллярная вискозиметрия пшеничного теста методом исключения входовых потерь давления.
Арет В.А.,Щербаков А.С.
valdurtera@rambler.ru
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. valdurtera@rambler.ru
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.
Рис.2. Расчетная схема вискозиметра. 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 υ – 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 L1, L2 и .
Рис.3. Графики зависимости объемного расхода от давления
Уравнение расхода для степенной жидкости имеет следующий вид
11
Q
R3 w 2
n
d
n R3 R p n
w0 k
3n 1 2Lk
(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.