- •Реологические основы расчета оборудования производства жиросодержащих пищевых продуктов
- •Список основных условных обозначений
- •Предисловие
- •Введение в инженерную реологию пищевой промышленности Основные общие понятия инженерной реологии пищевой промышленности и место реологии среди родственных дисциплин
- •Краткий исторический обзор развития реологии
- •Глава 1. Общая реология
- •1.1. Формализации Лагранжа и Эйлера
- •1.2. Законы сохранения вещества, количества движения и энергии
- •1.3. Дифференциальные уравнения неразрывности, движения и энергии
- •1.4. Тензор напряжений
- •1.5. Тензор скоростей деформаций
- •1.6. Вязкость, упругость, различные реологические эффекты
- •1.7. Реологические уравнения и уравнения состояния
- •Реологические уравнения
- •1.8. Вязкоупругость
- •1.9. Общая классификация реологических моделей пищевых сред
- •1.10. Микрореология
- •Глава 2. Реометрия
- •2.1. Классификация приборов и методов реометрии
- •2.2. Приборная инвариантность, имитационность и обработка данных в реометрии
- •2.3. Теория капиллярных вискозиметров
- •Реологические свойства казеина
- •2.4. Теория ротационных вискозиметров
- •2.5. Теория конических пластометров
- •2.6. Элементы теории различных реометров
- •2.7. Некоторые результаты реометрии пищевых сред
- •Значения коэффициента динамической вязкости меланжа,
- •Значения коэффициента динамической вязкости животных жиров,
- •Реологические свойства фаршей
- •Эталонные характеристики мясного фарша
- •2.8. Связь между структурно-механическими характеристиками и сенсорной оценкой качества продуктов
- •Глава 3. Реодинамика
- •3.1. Резание пласта вязкопластичного продукта
- •3.2. Течение пищевых сред по наклонной плоскости
- •Уравнения расхода жидкости
- •3.3. Течение пищевых сред в трубах прямоугольного сечения
- •3.4. Течение в различных рабочих каналах пищевых машин и аппаратов
- •3.5. Упрощенная линейная теория червячных нагнетателей
- •3.6. Уточненная гидродинамическая теория червячных нагнетателей
- •Значения поправочных коэффициентов kv и kр расходно-напорной характеристики червячного нагнетателя
- •Расчет поправочных коэффициентов для гидродинамической теории червячных нагнетателей в программе MathCad
- •3.7. Расчет червячных экструдеров по методу совмещенных расходно-напорных характеристик
- •3.8. Вероятность формосохранения пищевых изделий
- •3.9. Сопротивление движению лопасти смесительного аппарата
- •Глава 4. Экспериментальные исследования реологических характеристик жиросодержащих пищевых продуктов
- •4.1. Общие сведения
- •4.2. Методика проведения исследований
- •4.3. Обобщение результатов реологических исследований
- •4.4. Смеси мороженого
- •4.5. Маргарины
- •4.5.1. Маргарины с содержанием жира 82 %
- •4.5.2. Маргарины с содержанием жира от 40 до 75 %
- •4.6. Кулинарные жиры
- •4.7. Пищевой топленый свиной жир
- •4.8. Мясной студень
- •4.9. Плавленые сыры
- •4.10. Кисломолочные продукты
- •4.10.1. Сметана с содержанием жира 20 %
- •4.10.2. Кисломолочный напиток «Бифидок»
- •4.10.3. Кисломолочный напиток «Ряженка»
- •4.10.4. Кисломолочный напиток кефир «Фруктовый»
- •4.10.5. Кисломолочный напиток кефир «Детский»
- •4.11. Сливочный сыр сладкий
- •4.12. Творог
- •Список литературы
- •Приложение к гл. 4
- •Результаты экспериментальных исследований влияния температуры продукта и градиента скорости на реологические характеристики маргарина брускового «Росинка»
- •Глава 5. Учебно-методический материал
- •5.1. Вопросы и задания для самоконтроля и дистанционного обучения по инженерной реологии
- •5.2. Информационные технологии обучения – примеры программ для персональных компьютеров
- •Желаем удачи!
- •Желаем удачи!
- •Желаем удачи!
- •5.3. Вариант рабочей программы дисциплины «Инженерная реология»
- •Раздел 3
- •Тема 3. Основные структурно-механические свойства пищевых продуктов.
- •Раздел 4
- •Тема 4. Методы и приборы для измерения структурно-механи-ческих свойств пищевых масс.
- •Раздел 5
- •Тема 5. Предельное напряжение сдвига пищевых материалов.
- •Раздел 6
- •Тема 6. Реометрия на ротационных вискозиметрах.
- •Раздел 7
- •Тема 7. Капиллярная вискозиметрия.
- •Раздел 8
- •Тема 8. Реодинамическая теория экструдеров.
- •Раздел 9
- •Тема 9. Реодинамические расчеты трубопроводов, контроль процессов и качества продуктов по структурно-механическим характеристикам.
- •Часть 2. Лабораторный практикум
- •Часть 3. Список литературы
- •5.4. Некоторые единицы измерений
- •Заключение
- •Список рекомендуемой литературы
- •Предметный Указатель
- •Глава 1. Общая реология 20
- •Глава 2. Реометрия 71
- •Глава 3. Реодинамика 153
- •Глава 4. Экспериментальные исследования реологических характеристик жиросодержащих пищевых продуктов 191
- •Глава 5. Учебно-методический материал 301
- •Реологические основы расчета оборудования производства жиросодержащих пищевых продуктов
Министерство образования Российской Федерации
Санкт-Петербургский государственный университет низкотемпературных и пищевых технологий
В. А. Арет, Б. Л. Николаев, Г. П. Забровский, Л. К. Николаев
Реологические основы расчета оборудования производства жиросодержащих пищевых продуктов
Учебное пособие
Рекомендовано Учебно-методическим объединением по университетскому политехническому образованию в качестве учебного пособия для студентов высших учебных заведений, обучающихся по направлению подготовки бакалавров и магистров 551800 – «Технологические машины и оборудование» для дисциплины «Технологическое оборудование при производстве жировой продукции»
Санкт-Петербург 2003
УДК 665.1/.3
ББК 35.782
А 40
А 40
ISBN 5-89565-091-0
Значительный объем экспериментальных данных жиросодержащих про-дуктов в широком интервале изменений градиента скорости и касательного напряжения при различных фазовых состояниях продукта (в застывшем состоя-нии, в стадии плавления и расплавленном виде) позволяет получить представ-ление о существенном изменении реологических характеристик исследуемых жиросодержащих продуктов, что имеет важное значение при расчете оборудо-вания и выборе рациональных режимов его работы.
Приведенные примеры компьютерных контрольных программ позволят легко составлять новые контрольные работы с использованием персональных компьютеров. Кроме того, появляется возможность составления обучающих программ.
УДК 665.1/.3
ББК 35.782
Рецензенты
Кафедра расчетов и конструирования пищевых производств Московского государственного университета пищевых производств (доктор техн. наук, проф. С. А. Мачихин)
Доктор техн. наук, проф. Е. А. Куклев (Санкт-Петербургская академия граж-данской авиации)
Одобрено к изданию редакционно-издательским советом университета
ISBN 5-89565-091-0
Санкт-Петербургский государственный университет низкотемпературных и пищевых технологий, 2003
В. А. Арет, Б. Л. Николаев, Г.Б. Забровский, Л.К. Николаев, 2003
Список основных условных обозначений
аi, bi, ci |
– переменные Лагранжа |
i, j |
– тензор деформаций |
|
– тензор скоростей деформаций |
V |
– объем, м³ |
v |
– скорость, м/с |
Р, F |
– силы, Н |
p |
– давление, Па |
U |
– внутренняя (потенциальная) энергия, Дж |
А |
– термический эквивалент работы, Дж |
сv |
– удельная теплоемкость пищевой среды при постоянном объеме, Дж/(кгК) |
λ |
– коэффициент теплопроводности пищевой среды, Вт/(мК) |
η |
– коэффициент динамической вязкости, Пас |
|
– плотность, кг/м3 |
|
– коэффициент кинематической вязкости, м2/с |
Е |
– модуль Юнга (модуль упругости первого рода), Па |
G |
– модуль сдвига (модуль упругости второго рода), Па |
D |
– коэффициент диффузии, м2/c |
|
– касательное напряжение, Па |
|
– скорость сдвига, с–1 |
i, j |
– тензор напряжений |
k |
– реологическая константа (коэффициент консистенции) |
n |
– реологическая константа (индекс течения) |
μ |
– коэффициент Пуассона |
ηс |
– коэффициент поперечной вязкости, Пас |
λL |
– модуль упругости Ляме, Па |
Gс |
– модуль поперечной упругости, Па |
|
– общая деформация сдвига |
К |
– ядро интегрального уравнения |
Vm |
– молекулярный объем, м3/моль |
k |
– постоянная Больцмана, Дж/К |
DS |
– коэффициент самодиффузии, м2/с |
R |
– газовая постоянная, Дж/(мольК) |
|
|
i, j |
– символ Кронекера |
Re |
– критерий Рейнольдса, Re = v d ρ / μ |
Еи |
– критерий Эйлера |
idem |
– то же самое |
q |
– ускорение свободного падения, м/с2 |
М |
– крутящий момент, Нм |
ηэф |
– коэффициент эффективной вязкости, Пас |
N |
– мощность, Вт |
NA |
– число Авогадро, мол–1 |
|
– угловая скорость, рад/с (с–1) |
|
– угловая скорость вращения внешнего цилиндра в виско- зиметре Куэтта, рад/с (с–1) |
|
– коэффициент объемной вязкости, Пас |
|
– удельный вес, Н/м3 |
аη |
– температурный коэффициент, К–1 |
η |
– масштабная вязкость, Пас |
Т |
– температура, К |
|
– удельный объем, м3/кг |