Определение адгезионных характеристик продуктов

Цель работы:

1. Определить адгезионные характеристики продуктов;

2. Построить кривые изменения адгезионного напряжения от времени обдува, напора воздуха, и напряжения контакта.

Задачи:

1. Произвести расчет адгезии продукта в зависимости от показателей - времени обдува, напора воздуха, и напряжения контакта.

2. Построить графики зависимостей:

− адгезионного напряжения от времени обдува;

− адгезионного напряжения от напора воздуха;

− адгезионного напряжения от напряжения контакта.

Теоретические сведения

Адгезия p_o (Па )– слипание разнородных твердых или жидких тел, соприкасающихся своими поверхностями.

Условно адгезия делится на специфическую (собственно адгезию) и механическую.

Специфическая адгезия является результатом межмолекулярного сцепления материалов по поверхности контакта.

Механическая адгезия возникает при проникновении адгезива в поры субстрата и удержании его вследствие механического заклинивания.

На формирование адгезионной связи между пищевым и конструкционным материалами решающее влияние оказывают:

− их реологические свойства,

− шероховатость поверхности субстрата,

− длительность и напряжение контакта,

− температура адгезива и субстрата,

− способ и скорость отрыва,

− а также наличие между адгезивом и субстратом граничного слоя, нанесенного при помощи смазки, напыления или покрытия.

Роль адгезии и трения в процессах пищевых производств

Во всех механических и термомеханических процессах пищевых производств происходит контактное взаимодействие обрабатываемого материала с поверхностью рабочих органов машин, устройств и аппаратов. Учет поверхностных свойств пищевых материалов (в частности, адгезии и трения) необходим при изучении и совершенствовании многих технологических процессов. Следует учитывать прилипание пищевой массы к рабочим органам смесителей (лопаткам, шнекам, лопастям разной формы, корпусу), а также к лентам, ковшам и трубам при транспортировании, особенно материалов, содержащих сахаристые вещества.

Направления воздействия на характеристики поверхностей субстрата (конструкционного материала) и поверхностей адгезива (пищевого продукта):

− подбор материала субстрата в зависимости от его функционального назначения для ослабления или усиления адгезионного взаимодействия с пищевым объектом (применение антиадгезионных материалов и покрытий или материалов, обладающих повышенной адгезионной способностью);

− создание пограничного (промежуточного) слоя путем нанесения твердо- или жидкообразного покрытия на поверхность контакта (смазка маслом или мучной заваркой, подсыпка мукой или крахмалом, создание пленки конденсата и т.д.);

− направленное изменение физического состояния поверхности адгезива (например, предварительный обдув воздухом, подсушивание или какая-либо термовлажностная обработка);

− внесение в пищевой продукт добавок (незначительное изменение рецептуры введением, например, поверхностно-активных модификаторов);

− изменение энергетических уровней поверхностей соприкосновения адгезива и субстрата (например, создание в зоне контакта двойного электрического слоя путем наложения постоянного электрического поля).

Определение адгезионных характеристик пищевых продуктов.

Зависимость адгезионного напряжения теста армянского матнакаша к разным конструкционным материалам от напряжение контакта имеет следующий вид:

σ_а=А+В σ_к (3.1)

где А и В – эмпирические коэффициенты (табл. 1)

Таблица 1 – Эмпирические коэффициенты

Материал субстрата	А	В
Сталь Ст 3	2,57	0,83
Дюралюминий Д-16	2,73	0,57
Органическое стекло	2,09	0,47
Фторопласт-4	2,59	0,81

Предложено уравнение линейной регрессии, устанавливающее зависимость адгезионного напряжения теста армянского матнакаша от ряда факторов при воздействии на физическое состояние поверхности адгезива путем обдува воздухом:

σ_а=А₀+А₁t+А₂Δр+А₃σ_к (3.2),

где s_в – адгезионное напряжение, кПа;

t – время обдува, с; (от 1 до 35 с шаг 5 с)

Dp – напор воздуха, Па; (от 49 до 490 шаг 100 Па)

s_к – напряжение контакта, кПа; (от 1до 3 кПа шаг 0,5 кПа)

А₀,А₁,А₂,А₃ – коэффициенты регрессии (табл. 2).

Таблица 2 – Коэффициенты регрессии

Материал субстрата	А0	А1	А2	А3
Сталь Ст.3	2,523	-0,109	-1,882	0,763
Дюралюминий Д-16	2,727	-0,127	-2,002	0,877
Органическое стекло	2,793	-0,119	-2,052	0,983
Фторопласт-4	2,331	-0,122	-1,241	0,915
Бельтинг	1,054	-0,068	-1,870	0,530

Определения угла скольжения и коэффициента трения.

Внешнее трение – взаимодействие между телами на границе их соприкосновения, препятствующее относительному их перемещению вдоль поверхности соприкосновения. Определяется по уравнению Б.В. Дерягина:

P=f(P_к +p_o S_o) (3.3)

где P – сила взаимодействия, Н;

f – истинный коэффициент внешнего трения;

P_к – нормальная нагрузка, Н

p_o - удельное усилие прилипания (адгезионное напряжение, Па)

S_o – площадь контакта двух тел, м²

Зависимость коэффициентов трения рыб от нормального давления, температуры тела и продолжительности неподвижного контакта:

1. Чем больше масса рыбы, тем меньше коэффициент трения.

2. Чем выше температура тела, тем слабее её консистенция и тем больше площадь фрикционного контакта.

3. С увеличением продолжительности неподвижного контакта увеличивается коэффициент трения рыб по различным поверхностям.

Угол скольжения – это угол наклона плоскости, при котором положенная на неё рыба начинает скользить вниз под действием силы тяжести, преодолев силу трения о плоскость.

Коэффициент трения – это тангенс угла скольжения.

Угол скольжения и коэффициент трения зависят от вида рыбы, ей состояния и размера, а также материала поверхности скольжения.