Способ определения коэффициента трения водонасыщенного дисперсного пищевого продукта и устройство для его осуществления

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИН 19) О 1) 02 И НИЯ РОКОМ ДЕТЕЛЬСТВУ бретени е точтрепередачальвыше ель иент особ ин епяю после чег вменения егоелете материаисследуемой должителькоротые ения. В устй размещаютена с возмоь емкость 1 в котор мую пробу, выпол роиств исслед ностьи перфор го сбо го уст ртикали в видеа, снабженноывод которо- аорник отжаы, 3 ил.,щени перем ров,ан ником в ого цилинджидкости в общий с 2 с.п. фехнике водоов,сгуст нов ост тои ж4 табл ициента еделении сыщенных При оия водо персных материа контакта приниему давлении на твердой фазе анном случае на давлени лов неш мается р образец,нои лению в которое в матеи явл влением кон водонась)щ стинным д е влажнос яется змене иала происхожидкой Фазы сного мат ссе отжим диспе проц цессе измерения,т ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОЧНРЬГГИЯМПРИ ГННТ СССР(71) Кемеровский технологический ститут пищевой промышленности(56) Горбатов А,В. Реология мясныхи молочных продуктов, - М.: Пищеваяпромышленность, 1979, с. 128-132.(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТАТРЕНИЯ ВОДОНАСЧЯЕННОГО ДИСПЕРСНОГОПИНЕВОГО ПРОДУКТА И УСТРОЙСТВО Д 1 ЯЕГО ОСУ 1 ЦЕСТВЛЕНИЯ(57/ Изобретение относится к тизмерений коэффициентов трениянасыщенных дисперсных материалв частности молочно-белкового Изобретение относится к технике измерения коэффициентов трения водонасьшенных дисперсных материалов, в устности молочно-белкового сгустка.Целью изобретения является повышение точности определения коэффицие та трения,1)5 С 01 Я 33/02, 19/02 ния коэффи ствлении с грузки зам материала, исимости и ления в ск ной осадки рения От и ) использу вАициент т ности определе ния, При осуще приложением на нуи влажность определяют зав влажностй, дав ла, относитель пробы и силы т ности процесса определяют коэ при механическом воздействии на материал например, обезвоживание творожного сгустка при перемещении его в колонном аппарате), поэтому определение изменения коэффициента трения материала именно в процессе отжима и в условиях, приближенных к реальным, по зволяет повысить точность определения коэффициента трения,Все величины в процессе реализации способа определяют синхронно (например, сила трения, количество отжатой жидкости, вреМя), лишь после их определения строится компрессионная зависимость, которая характеризует сос тояние исследуемого материала в про 1644027При этом компрессионная зависимость является одной из составныхчастей способа и дает инйормацию необходимуи для дальнейшего определе 5ния коэААициента трения,При осуществлении способа передприложением нагрузки замеряют начальную влажность материала., после чегоустанавливают зависимости изменения его влажности, давления в скелете материала, исследуемой пробы относительно ее осадки изменения высоты слоя) и силы трения от продолжительности процесса, используя которые определяют коэффициент трения,Кроме того, в устройсве емкостьдля размещения исследуемой пробы выполнена в виде перфорированногоцилиндра, снабженного сборником жидкости, выводы которого установленынад общим сборником отжатой жидкости.Данная конструкция емкости, в которой размещается исследуемый материал с выводом в общий сборникжидкости, обеспечивает согласно способу возможности определения зависимости изменения влажности материала,давления в его скелете, относительной 30осадки образца и силы трения от про 1должительности процессаСборник жидкости указанной конструкции обеспечивает практическимгновенный сток жидкости из него,что позволяет избежать влияния массыотжатой жидкости на показания тензо,датчиков и тем самым повышает точность определения силы трения,На фиг. 1 приведены графические 40зависимости реализации предлагаемогоспособа; на Аиг.2 - устройство, реализующее способ; на фиг. 3 - блоксхема подключения датчика линейныхперемещений, устройство регистрации 45массы отжатой жидкости и тензодатчи-.ков к блоку вывода инйормации,Способ определения коэАфициентатрения осуществляют следующим образом. 50фиксируют начальную влажность материала И 1. Затем исследуемую пробу материала заданной массы помещают.в емкость устройства при определеннойтемпературе, где создают давлениеконтакта Рк на образец. Одновременно фиксируют начальный момент времени действия давления 9 и устанавливают начальную высоту слоя образца 11. Под действием давления из образца отжимается жидкость, количество отжатой жидкости и изменение за счет этого высоты слоя образца ЬАиксируют через заданный интервар времени, Одновременно с приложением давления к образцу его перемечают по поверхности контрообразца со скоростью Чи регистрируют величину силы трения между образцом и контробразцом,На основании обработки полученных экспериментальных данных строят зависимости грайические, либо табличные для определения коэйфициента трения следующим образом.По йормуле устанавливают текущее значение влажности материала на основании известного количества отжатойжидкости и строят зависимость изменения влажности от времени (фиг.1 а)еПо йормуле устанавливают и определяют давление контакта соответствующее давлению в скелете материала)по величинеизменения влажности истроят зависимость изменения давление контакта от времени (Йиг.о 1,На основании известных значенийначальной высоты слоя исследуемогоматериала и текущей строят зависимостьотносительной осадки образца от времени (Аиг,1 в).По величине относительной осадкиобразца, диаметра емкости определяется зависимость изменения площади кантакта образца с контробразцом. по времени (йиг.г),Затем для определенного значениявремени на основании экспериментальных данных строится зависимость изменения силы трения (фиг.1 д).По построенным графическим(Аиг,1 а,б,в,г,д), либо табличнымданным получают Аункцию давления трения от давления контакта (Аиг.1 е),пользуясь которой определяют искомуюзависимость коэффициента трения отвеличины изменения влажности (фиге 1 ж)ЮЗ); -Ю);р,К;+ К 1где О - коэйфициент трения;1 - текущее значение параметров,Устройство для определения коэффициента трения содержит емкость 1 дляисследуемой пробы, выполненную в видеперйорированного цилиндра, снабженного сборником 2 жидкости, выводныепатрубки 3 которого установлены в об 164402щем сборнике 4 отжатой жидкости,контробразец 5, которым является цилиндрическая поверхность емкости,приспособление для создания давленияконтакта, выполненное в виде порш 5.ня 6, механизм для измерения силытрения, представляющий собой четыребалки 7 с тензодатчиками, на которыеопираются подвижная емкость, механизмдля обеспечения перемешения контробразца по поверхности исследуемойпробы, выполненный в виде поршня-дниша Я., датчик 9 для регистрации перемещения :контробразца относительно поверхности исследуемой пробы. Устройство работает следуюшим образом,Поршень 6 устанавливают в крайнее 20верхнее положение, т.е, выводят вверхдо соприкосноВения с планкой, накоторой крепят датчик 9,Поршень-днише 8 устанавливают наопределенном расстоянии 1 от нижнего края планки с датчиком 9Показания датчика 9 выводят на ноль. Вемкость 1 закладывают пробу исследуемого материала. Поршень 6 опускаютдо соприкосновения с материалом и фиксируют показания датчика 9 Ян). Затем к материалу прикладывают заданную величину давления посредствомпоршня б. Одновременно поршень-днище8 перемешают вниз с заданной скоростью ЧВ результате действия дав)ления из материала отжимается жидкость и попадает в сборник 2 и черезвыводные патрубки 3 в общий сборник4, затем попадает в электронно-цифровой блок 10 регистрации отжатой жидкости фиг,З), подключенный к блоку 11вывода информации. При сжатии продуктвходит в контакт с контробразцом ипри перемещении по поверхности контробразца тянет его за собой за счетвозникаюших сил трения. Под давлением силы трения балки 7, на которыхустановлена емкость 1 с контробразцом5, прогибаются. Посредством тензодатчиков, установленных на балках 7, измеряют силу трения. Сигнал от тензодатчиков поступает на блоквывода информации (фиг.З).На основании экспериментальныхданных начальную высоту слоя материала устанавливают по формулеь"д "и1 О. -Ри с 3. начальная высота слоя, м;высота поршня, и;показания датчика при соприкосновении с материалом; тарировочный коэффициент датчика;расстояние от нижнего края планки до поршня через последовательно соединенные аналоговый усилитель 12 итранскриптор 13,причем тензодатчики 14 посредствомтензостанции 15 подключены к блокувывода информации, а датчик 9 линейных перемеШений подсоединен к аналоговому усилителю дниша,Текущее значение высоты устанавливают по формуле1, Я, Ем) Ч,л(3)егде Ь - текущее значение высоты1слоя, м;В, - показания датчика;скорость перемещения продукта или скорость помещенияпоршня-дниша, и/с;Лвремя перемешения, с.П р и м е р, Определяют коэффициенттрения творожного сгустка, вырабатываемого для получения творога 9 К-нойжирности кислотным способом, и контробразца, выполненного из перфорированного. листа, марка стали 2 Х 8 Н 10 Т.Размеры перфорации; диаметр отверстий 1,3 м, шаг между центрами отверстий 3 мм,Начальная влажность сгустка Я ==84,3 ь, Начальная высота слоя материала Ь =4410 м, Внутренний диаметрИ -3перфорированного цилиндра 0=60 1 О м.Внешнее давление Р=2,68 кПа. Коэф фициент уплотнения а=4,4910 7. Па.Скорость перемешения ч=110 м/с.Определение коэффициента тренияпроводят следуюшим образом. Определяют начальную влажность творожного сгустка 11, Затем дозу творожного сгустка взвешивают и эту заданную массупомешают в емкость устройства, создавая давление на образец Р, Одновременно фиксируют время Ф начала действиядавления и показания датчика 9 линейных перемещений. По значению покаф.зания по формуле 2 ) устанавливают начальную высоту слоя материалаЬ =1-( - +1 ).кии Ц-100СС25где Я - влажность сгустка, 7. (рассчитанная);С- масса дозы сгустка, кг (определяется 1;Ст, - масса отжатой жидкости, кгопределяетс).);начальная влажность сгустка, 7, определяется),Одновременно с количеством отжатой жидкости через тот же интервал35времени, равный 30 с, регистрируютпоказания датчика линейных перемещений поршня и по формуле (3) рассчитывают текущее значение высоты слоя.образца (см, табл.2), соответствующее 40определенному моменту времени, и переводят. в относительные координапы1-и ли= - --1,РГде Ь- текущее значение высоты 45слоя сгустка, м (рассчитываются);К- показания датчика, Ом (оп 1ределяются);Чт - скорость. перемещения продук 50та по контробразцу или скорость перемещения поршняднища, м/с (задается);Лпродолжительность перемеще-;ния или интервал времени55между регистрациями, равный30 с (задается),Рассчитывают площадь контакта творожного сгустка 5 с контробраэцом)Чтарировочный коэффициент датчика, Ом/м (задается); l 1 - расстояние от нижнего краяпленки до поршня-днища, м(задается).Под действием данления из. образца отжимается жидкость, Количество отжатойжидкости С) Фиксируют через интервал времени, равный 30 с,и по Формуле (4) устанавливают текущее значение влажности сгустка (погрешность данного метода определения влажности составляет 4,837 при доверительной вероят.ности 0,95) (см, табл.), соответствующее определенному моменту вре- мени(см, табл3) соответствующую определенному моменту времениз; =ЬОЪ (5)Одновременно с приложением давления к образцу сгустка образец перемещается по поверхности контробразца-3со скоростью 7=1 10 и/с, при этомрегистрируют величину силы тренияЯ через интервал времени, равный 30 ссм. табл.4).Устанавливают давление контактаобразца к контробразцу (см. табл.4)Яя-ЧР =Р = -- "- (6)К с а " ргде Р - давление контакта, кПа (определяется);Р - давление в твердой ФазеСсгустка, кПа.(определяетсяпо компрессионной зависимости);-Ы - изменение влажности сгусткаЧв процессе эксперимента завремя между регистрациями,равное 30 с, 7. 1 определяется;а - коэфпциент уплотнения сгустка, 7/Па (определяется изкомпрессионной зависимости) .Затем устанавливают давление тре"ния Г/Б (см. табл.4. На основанииполученных данных (см, табл,1-4)строят зависимости (см, Фиг.а,б,в,г,д,е), на основании которых, либо потабличным данным определялся коэйкЪициент трения по формуле(1)(см. табл.4)ИИ) (е/8)-(Е)ЯХРк Рт;,-Рк,гае р) - ксэййиниент трение рассчитнвается) ,/Б) - изменение давления трения,кПа (определяется);Р- изменение давления контакта,кПа (рассчитывается),з. - текущее значение параметров.ОПо формуле (1) определялось значение коэффициента трения (см,табл.4),На основании полученных данных построены графические зависимости(Фиг,1) и, в частности, искомаязависимость коэффициента трения отвеличины изменения влажности (фиг,1 ж),Изобретение позволяет повыситьточность определения коэффициентатрения,.).очно определенные значения коэфциента трения материала в процессеизменения его нлажности, например тво.рожного сгустка, позволяют не только9 1 б правильно рассчитывать аппарат для ег обезвоживания, но и процесс, а значит получать творог требуемой стандартной влажности, высокого качества. Формула изобретения 1. Гпособ определения коэффициен,та трения водонасыщенного дисперсного пищевого продукта, предусматривающий размещение в емкости с контробраз цом исследуемой пробы, воздействие на нее давлением контакта посредством контробразца, регистрацию ве личины перемещения и скорости перемещения последнего относительно поверх ности исследуемой пробы с последующим измерением силы трения и определением коэффициента трения, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью повыше ния точности, при воздействии на .исследуемую пробу давлением контакта перед размещением осуществляют перемещение последней относительно контр- образца сверху вниз в емкость исследуемой пробы, осуществляют ее взвеши" ванне, фиксацию начальных значений влажности, начального момента времени воздействия давления контакта и устанавливают начальную высоту слоя исследуемой пробы в емкости, ав процессе воздействия на исследуемую пробу давлением контакта фиксируют текущее значение количества отжатой жидкости, величин перемещения и ско Таблица Значение ность 20 150 80 72 ф 7613 78 в 8 74 э 7 738 73 э9,6 10,5 11,2:2,1 2,3 2,5 60 90 58,6 66,7 77,3 75,8 7 8,5 1,6 1,8 3044,39,54 8 О, кг Па 2 змерность Величи начение 50 180 6,4 26,4 ,6 0,6 207,3,62. 609030,8 28,60,70 0,61 х 10 35,0,8 44027 10о рости перемещения через заданный интервал времени и устанавливают текущее значение изменения высоты слоя ис5следуемой пробы, влажности и площадьконтакта поверхности исследуемой пробы с контробразцом, причем при фиксации текущих значений величин перемещений используют линейное перемещение1 О контробразца относительно поверхнос"ти исследуемой пробы,2, Устройство для определения коэффициента трения водонасыщенного дисперсного пищевого продукта, содержа-.15. щее емкость для исследуемой пробыс размещенным в ее верхней частиконтробразцом, приспоаобление длясоздания давления контакта, механизмыдля измерения силы трения и для обеспечения перемещения контробразца поповерхности исследуемой пробы и датчик для регистрации величины перемещения контробразца относительно поверхности исследуемой пробы, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности, оно оснащено общимсборником отжатой жидкости с выводнымпатрубком, а емкость для размещенияисследуемой пробы снабжена сборником30 жидкости с выводными патрубками, приэтом емкость для размещения исследуемой пробы выполнена перфорированной ис возможностью перемещения по вертикали, а общий сборник отжатой жидкостиразмещен под сборником жидкости емкости для размещения отжатой пробы иаксиально последнему,1644027 12 Таблица 3 Значение Величина Размерность ф Б с 30, 60 90 120 150 180Х 10 , м 66,3 58 54 51 50 50 Т а б л и ц а 4 Значение Величина Размерность РКйЧ -ИНй/Ь скПаНЖсПа м/-ФЪ а о о б о, Ч г1644027 Составитель Н. АрцыбашеваТехред Д,Олийнык Корректор А, Обручар тор к Производственно-издательский комбинат иПатент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101 каз 1236 Тираж 420НИИПИ Государствечного комитета по изобр113035, Иосква, .Ж, Раув Подписноеениям и открытиям пркая наб., д. 4/5