CC BY
91
Таким образом, полость насадки на конце шнека может оказывать обрабатывающее воздействие на экструдируемый полуфабрикат при малом зазоре полости.
ЛИТЕРАТУРА
1. Полищук В.Ю., Коротков В.Г., Зубкова Т.М. Проектирование экструдеров для отраслей АПК. - Екатеринбург: УрО РАН, 2003. - 201 с.
2. Термопластическая экструзия: научные основы, техно -логия, оборудование / Под ред. А.Н. Богатырева, В.П. Юрьева. - М.: Ступень, 1994. - 200 с.
3. Василевская С.П., Николаев А.Н., Полищук В.Ю.
Синтез технологии утилизации отходов бродильных производств. -Казань: ЗАО «Новое знание», 2007. - 170 с.
Кафедра машин и аппаратов химических и пищевых производств
Поступила 29.10.07 г.
665.117.2:663.916.002.33
ЕДИНАЯ ТЕМПЕРАТУРНАЯ ЗАВИСИМОСТЬ ВЯЗКОСТИ КИСЛОМОЛОЧНЫХ НАПИТКОВ И СМЕТАНЫ
Б.Л. НИКОЛАЕВ
Санкт-Петербургский государственный университет низкотемпературных и пищевых технологий
Методы обработки результатов исследований реологических характеристик вязкости описаны в [1-6] и др. В данной статье при обобщении реологических характеристик учтены положения, изложенные в [3, 5].
Согласно [3], температурная зависимость эффективной вязкости ат, рекомендованная для расплавов полимеров [6], может быть применена и для пищевых продуктов.
В соответствии с [1], зависимость вязкостных свойств материала от температуры можно представить графически в координатах ат - (Т - Тпр)
(1)
где ат - температурный коэффициент; Тпр - температура приведения, принятая за начало отсчета, К; |т0 - максимальная ньютоновская вяз -кость, Па • с; рпр - плотность при температуре приведения, кг/м3; Т -температура, при которой определяется значение вязкости, К; |т0пр -максимальная ньютоновская вязкость при температуре приведения, Па • с; р - плотность при искомой температуре, кг/м3.
В уравнении (1) индекс «пр» означает, что величины с этим индексом относятся к некоторой температуре приведения Тпр, определяемой методом последовательных приближений.
В работе [6] отмечено, что обработка результатов исследований в координатах ац - (Т - Тпр) при удачном подборе значения Тпр позволяет получить единую температурную зависимость вязкости для некоторых полимерных материалов. В этом случае температурный
коэффициент ат оказывается универсальной функцией разности температур.
Обработка реологических данных некоторых пищевых продуктов показала, что при отсутствии значений максимальной ньютоновской вязкости можно использовать данные масштабной вязкости [2, 3]. Тогда в формулу (1) вместо ньютоновской вязкости т0пр вводится значение масштабной вязкости при температуре приведения т ^р, и выражение (1) будет иметь вид
(2)
где т7 и тгр - масштабная вязкость и масштабная вязкость при температуре приведения, Па • с.
В связи с тем, что масса многих пищевых продуктов незначительно изменяется от температуры, отношение рпр/р для таких продуктов с достаточной для практики точностью можно не учитывать. Тогда формулу (2) запишем следующим образом:
. Т-р т У
Тт у»
(3)
При определении эффективной вязкости пользуются уравнением
т =
(4)
Среди величин, входящих в формулу (4) для определения эффективной вязкости продукта, одним из наиболее значимых параметров является температур-
Таблица 1
Кисломолочный продукт Содержание, г/100 г продукта Рецептурные компоненты
Жир Белок Углеводы
Кефир Фруктовый 1 2,5 10,5 Молоко нормализованное, закваска на кефирных грибках, сахарный сироп, ароматизатор, идентичный натуральному
Кефир Детский 3,2 2,8 4,1 Молоко нормализованное, кефирная закваска
Кисломолочный напиток Бифидок 1 3 4 Молоко нормализованное, кефирная закваска, бифидобактерии
Кисломолочный напиток Ряженка 2,5 3,2 4,2 Молоко нормализованное, закваска, молочнокислые бактерии
Сметана 20 2,8 3,2 Сливки нормализованные, закваска
Таблица 2
Т-Т
П£_
ту
тТ
279.7
284.9
291.7
297.5
278.9
284.5
292.3
284.3
289.7
297.3
305.2
279.7
284.3
291.7
297.5
283.0
293.0
302.7 308,2
313.1
Кефир Фруктовый (Тпр 297,5 К; у729 с )
-17,8 0,0160 0,0090
-12,6 0,0147 0,0090
-5,6 0,0109 0,0090
0,0 0,0090 0,0090
Ряженка (Тпр 292,3 К; у 729 с-1)
-13,4 0,0194 0,0110
-7,8 0,0145 0,0110
0,0 0,0100 0,0110
Кефир Детский (Тпр 297,3 К; у 1312 с-1)
-13,9 0,0177 0,0112
-7,6 0,0138 0,0112
0,0 0,0112 0,0112
7,9 0,0090 0,0112
Бифидок (Тпр 297,5 К; у 1312 с-1)
-18,3 0,0155 0,0078
-13,7 0,0115 0,0078
-6,3 0,0096 0,0078
0,0 0,0078 0,0078
Сметана жирностью 20% (Тпр 293 К; у 121,5 с-1)
-10,0 0,46 1 0,378
0,0 0,378 0,378
9,7 0,288 0,378
15,2 0,251 0,378
20,1 0,223 0,378
1,891
1,710
1,235
1,000
1,848
1,354
1,000
1,658
1,264
1,000
0,783
2,114
1,543
1,255
1,000
1,263
1,000
0,737
0,631
0,552
Т
а
ный коэффициент ат, значение которого можно найти из графика, отражающего зависимость вязкостных свойств продукта от температуры, построенного в полулогарифмических координатах а т - (Т - Тпр).
В данной статье предпринята попытка обработки экспериментальных данных по вязкостным свойствам кисломолочных напитков и сметаны с целью получения единой температурной зависимости вязкости для различных видов кисломолочных продуктов, состав которых представлен в табл. 1.
Опытные данные по определению температурного коэффициента вязкости приведены в табл. 2.
С использованием данных табл. 2 построен график единой зависимости температурного коэффициента вязкости от разности температур для различных кисломолочных напитков и сметаны в полулогарифмических координатах ат - (Т - Тпр) (рисунок).
Как показывают результаты графической обработки, опытные значения всех исследуемых продуктов удовлетворительно размещаются вдоль единой кривой Это позволяет предположить, что температурный коэффициент вязкости ат является функцией разности температур (Т - Тпр).
Полученная графическая зависимость для температурного коэффициента вязкости дает возможность находить его численные значения в исследуемом интервале температур для перечисленных кисломолочных напитков и сметаны и использовать эти данные при определении эффективной вязкости этих продуктов.
-20 -15 -10 -5 0 5 10 15 20 Т-Тпр
X Кефир Фруктовый Д Бифидок О Кефир Детский □ Ряженка
+ Сметана жирностью 20%
ЛИТЕРАТУРА
1. Виноградов Г.В., Малкин А.Я. Реология полимеров. -М.: Химия, 1977. - 438 с.
2. Конанихин А.В., Маслов А.М. Влияние температуры и градиента скорости на вязкость сливочного масла // Изв. вузов СССР. Пищевая технология. - 1973. - № 3. - С. 89-91.
3. Маслов А .М. Инженерная реология в пищевой промышленности. - Л.: ЛТИ им. Ленсовета, 1997. - 88 с.
4. Виноградов Г.В., Малкин А.Я., Прозоровская Н.В., Каргин А.В. Реология полимеров. Об универсальной температур -но-инвариантной характеристике вязкости полимеров в конденсированном состоянии // ДАН СССР. - 1964. - 15. - № 4. - С. 890-893.
5. Николаев Б.Л. Обработка опытных данных по реологи -ческим характеристикам пищевых продуктов // Процессы, управле-
ние, машины и аппараты пищевой технологии: Межвуз. сб. науч. тр.
- СПб.: СПбГАХиПТ, 1998. - С. 43^6.
6. Williams M.L., Landell R.F., Ferry J.D. The temperature dependence of relaxation mechanism in amorphous polymers and other glass-forming liquids // Amer. Chem. Soc. - 1955. -77. - Р. 3701-3707.
Кафедра процессов и аппаратов пищевых производств
Поступила 22.05.08 г.
663.52:66-9
ПРОГНОЗИРОВАНИЕ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ БИНАРНОГО ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ МОДЕЛИ NRTL ПО ПАРАМЕТРАМ МЕЖГРУППОВОГО ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ МОДЕЛИ UNIFAC
Т.Г. КОРОТКОВА
Кубанский государственный технологический университет
Параметры бинарного взаимодействия молекул, необходимые для моделирования межфазного равновесия в системах с жидкой фазой, определяют по экспериментальным данным о составе фаз. В случае отсутствия таких данных возникает задача предсказания этих параметров. Она решена при определении энергетических параметров бинарного взаимодействия модели ИМрИАС по параметрам межгруппового взаимодействия модели ИМРАС по данным о чистых компонентах в бинарных смесях [1]. Предложенное прогнозирование было проверено на примесных компонентах спиртовых смесей для систем этанол-примесь и вода-примесь. Результаты расчетов показали хорошее количественное и качественное согласование с опытом. Практика использования прогнозируемых параметров модели ЦЖри АС при поиске и оптимизации режима работы брагоректификационной установки ОАО АПФ «Фанагория» при расчете ректификационных колонн также показала приемлемое воспроизведение составов основных и побочных продуктов браго-ректификации.
Однако применение предложенной в [1] методики прогнозирования параметров бинарного взаимодействия модели ИМрИАС к водно-бензиновым смесям, таким как гексан-вода, гептан-вода, октан-вода, показало, что при расчете по спрогнозированным параметрам пар-жидкость модели ИМРАС указанные смеси не расслаиваются, а при расчете по спрогнозированным параметрам жидкость-жидкость модели ИМРАС это происходит, однако полученные данные находятся в существенном противоречии с данными по растворимости воды в гексане, гептане и октане, приводимыми в [2]. Межгрупповые параметры пар-жидкость и жидкость-жидкость описаны в [3]. Это свидетельствует о том, что к смесям, характеризующимся очень малой взаимной растворимостью компонентов друг в друге, метод ИМрИАС не применим.
Таким образом, возник вопрос о выборе метода описания равновесия применительно к смесям эта-
нол-вода-компонент бензиновой фракции, относящимся к оксигенатным биотопливам [4].
В данной работе рассмотрена проблема прогнозирования энергетических параметров бинарного взаимодействия модели МЯТЬ по параметрам межгруппового взаимодействия модели ИМРАС.
Выражения для расчета коэффициентов активно -сти бинарной смеси по уравнению МЯТЬ имеют вид
ЬТ 21G21 X2 і
■ 1 =—21 21 2 +-
x1 + G21 x2 x1 + G21 x2
X2 Т 21
x1 + G21 x2
+ -
x G
2 12
G12 x1 + x2
x Т G
Л1 12 12
+ -
G12 x1 + x2
Т12G12 X1 ^ X1G21
G12 x1 + x2 x1 + G21 x2
x Т G Л1 12 12
X2 Т 21G 21
X1 ! Gn X2
G12 X1! X2
где Т ;j = 0, Gti = 1; G
G12 X1 ! X2
j(.+j) = exp(-a12\,j);
= Ag.,J
J( +J * RT
При х1 = 0 и х2 = 1 получим
In ■ 1 Т21 + G12Т 12; G12 exp( — a 12 Т12 *•
При х1 = 1 и х2 = 0 получим
(1)
(2)
(3)
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
Концентрация октана в жидкой фазе, % об.
Рис. 1
