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 po (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:
σа=А+В σк (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:
σа=А0+А1t+А2Δр+А3σк (3.2),
где sв – 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)
sк – 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(Pк +po So) (3.3)
где P – сила взаимодействия, Н;
f – истинный коэффициент внешнего трения;
Pк – нормальная нагрузка, Н
po - удельное усилие прилипания (адгезионное напряжение, Па)
So – 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.
