CC BY
24
Функция Ф(Т) определяется так же, как и для ли-нейно-тиксотропного поведения, путем совмещения базовой экспериментальной кривой с теоретическими кривыми. Функция т(^)] может быть определена методами, аналогичными описанным в [5, 6]. По данным вискозиметрии сметаны 15% жирности, при 17° С найдены константы: а =0,5, |3 = 1,19-10~3, А = 1,22• 10“2. Вид функции ¥(у) показан на рис. 2, которая при использовании в уравнении (7) должна быть аппроксимирована полиномами или на сплайнах.
ВЫВОДЫ
При ротационной вискозиметрии структурированных тиксотропных пищевых продуктов в зазоре вискозиметра они могут расслаиваться на два потока с различной вязкостью, которые проскальзывают один по другому. Такого рода расслоение может иметь место и при движении тиксотропных продуктов в трубопроводах, когда у их стенок образуется менее вязкий, чем в основной массе слой. Предложенные уравнения (1) и (7) могут использоваться при решении краевых задач, связанных с течением тиксотропных пищевых про-
дуктов, меняющих по длине и сечению канаj
свою структуру.
ЛИТЕРАТУРА
1. Hadjistamov D., Degen К. Rheologische Aspe te bei der Ahwendung von Thixotropiernitteln // Farl und Laek.— 1977.— 83.— № 5,— S, 412—417.
2. Астарита Дж., Марручи Дж. Основы гидрод намики неньютоновских жидкостей.— М.: Мир, 1978. С. 215—227.
3. Балканджиев Е., Еленков Д. Вьрху метод ката за пресмятане на «инстиниката» крива на теч ние при наличие на пристенен эфект в ротациош вискозиметрии. Българска академия на науките. кн. 2, 1978,— С. 232—237.
4. Колтунов М. А. Ползучесть и релаксация.— N Высшая школа, 1976.— С. 277.
5. Кочетов В. С., Карнаух В. И. Описан нелинейной тиксотропии пищевых продуктов.— Де в АгроНИИТЭИмясомолпром, 1986, № 461-мм.
6. Кочетов В. С., Несис Е. И., Карнаух В. 1 Линейно-тиксотропные свойства кефира.— Деп. в Агр НИИТЭИмясомолпром, 1986, № 428-мм.
Кафедра гидравлики
и гидромашин Поступила 08.08.1
664.096.5:641.1
ОЦЕНКА ВЛИЯНИЯ АДГЕЗИОННЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ЖИДКИХ БЕЛКОВЫХ ПРОДУКТОВ НА ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЭНЕРГИИ, ПОДВОДИМОЙ К ПСЕВДООЖИЖЕННОМУ СЛОЮ ИНЕРТНОЙ НАСАДКИ В АППАРАТЕ ВИХРЕВОГО ТИПА
В. Е. КУЦАКОВА, Ю. В. УТКИН, Н. Б. МАРКОВ Ленинградский ордена Трудового Красного Знамени технологический институт холодильной промышленности
В различных отраслях промышленности используется сушка жидких белковых продуктов в псев-доожиженном слое инертной насадки. При этом жидкий продукт подается в слой, псевдоожижае-мый сушильным агентом, попадает на частицы инертной насадки и распределяется тонкими пленками на их поверхности, затем пленки обезвоживаются, а при достижении конечной влажности измельчаются (скалываются или истираются) и уносятся отработанным агентом из сушильной камеры. Интенсивность процесса освобождения инертной насадки от высушенного продукта определяется гидродинамическим режимом, физико-химиче-скими свойствами сухого продукта, и, в частности, силами адгезионного взаимодействия между пленкой и поверхностью инертной частицы.
В аппаратах вихревого типа часть полезной мощности вентиляторов, создающих разрежение в сушильной камере, затрачивается на преодоление адгезионного взаимодействия между пленками и инертными частицами, поэтому суммарная мощность, подводимая к вихревому аппарату, определяется как
N. = Ысл + т + Мпот = АР^, (1)
/V* = А РаЬ, (2)
где Nсл — мощность, требуемая для подъема
инертной насадки, Вт;
А^Т — мощность, требуемая для преодоле-
ния адгезионного взаимодействи Вт;
N нот — потери, Вт;
АPv, АРа — суммарное разрежение и поте] разрежения на преодоление адгезио ного взаимодействия в аппарат Па;
L — расход сушильного агента, м3/с.
Ранее было высказано предположение о свя: энергии Na, затрачиваемой на очистку поверхнос-инертной насадки от высушенного продукта, с ei адгезионными свойствами. Последние можно оц нить по работе Wa, совершаемой при отрыве пл нок с единицы площади поверхности час™ инертной насадки [1]. Связь между iV„ и 1 определена соотношением:
Na =4 nrlriofsWa — (^) N сл,
где г0 — радиус частицы, м;
п(), пс — полное число и количество сухих ча тиц инертной насадки; fs — частота освобождения единицы площ ди поверхности частиц от высушенно продукта, 1 /см'.
Значение NCJl можно определить через средни толщину пленки б по следующему соотношени:
С(1 — х) Warin
сл -=*■ 9 1
ОРплпс
.ей, х — расход, кг/с, и влажность, кг/кг, высушиваемого продукта; рпл — плотность высушенного продукта, кг/мя\
С учетом того, что 0сух = 0(1 —х) и арпл— :л, выражение (4) приведем к виду:
V с,
Р/Пц
ар.
(6)
,е ри, ти — плотность, кг/м3, и масса, кг, частиц инертной насадки;
а — линейный размер частицы, м.
0
Отношение /V---- определяет время пребывания -
продукта в аппарате. Предположим, что
— есть время пребывания продукта в аппарате
сухом виде и является временем скалывания 1енки т
тг=То пс/п0 = йап/0 пс/п0.
(7)
Время скалывания хск непосредственно связано периодом Твп вертикальных пульсаций слоя и выдается как
= Т = —
— ‘ вп — ’
(8)
1е / — частота вертикальных пульсаций слоя или частота соударений частиц инертной насадки о поверхность отбойников сушильной камеры, 1/с.
Выражение для расчета Ма, с учетом (7) и (8), >имет вид:
(9)
Поскольку в работе [1] в уравнение (3) входят >удноопределяемые параметры (например, Ша), ^посредственный расчет по (3) носит оценочный фактер.
Нами разработана экспериментальная установка адгезиометр) и методика по определению тя различных белковых продуктов.
В соответствии с [2, 3] критерием оценки адге-юнного взаимодействия пленки с поверхностью гбстрата является работа №отр, совершаемая при грыве пленки. При использовании метода отрыва тределяется прочность адгезионного взаимодей-вия, оцениваемая непосредственно совершенной 1ботой, отнесенной к площади поверхности суб-■рата. Для иллюстрации метода следует обра-1ться к графикам на рис. 1 и 2. Работа 1^огр
может быть определена по площади 51 под кривой зависимости прилагаемой силы Ротр от величины растяжения пленки А у (рис. 1). Максимальное усилие Ртртах при отрыве достигается в начальный момент отрыва пленки (при малых А у); непосредственное определение хода зависимости Ротр от А у на нисходящем участке рис. 1 не представляется возможным.
(5)
е (*с>гх — производительность аппарата по сухому продукту, кг/с\ йап — масса сухого продукта, единовременно пребывающего в аппарате, кг;
5„ — площадь поверхности частиц инертной насадки, м1.
При использовании инертной насадки в виде биков величина может быть определена как
Рис. 1
Однако возможно оценить работу УРотр косвенным методом, заключающимся в том, чтобы в качестве устройства, регистрирующего значение Рот/), использовать кольцевой упругий элемент УЭ с тензорезисторами.
Определим условия, при которых работа по деформации УЭ будет близка к работе Шотр, для чего рассмотрим механизм отрыва пленки от субстрата с помощью кольцевого упругого элемента. Деформируя УЭ, достигаем значение Ротртах, после чего УЭ сокращается и запасенная в нем энергия частично расходуется на отрыв пленки, и переко-лебание упругого элемента. Чем меньше амплитуда колебаний УЭ, тем большая часть запасенной им энергии расходуется на совершение работы по отрыву пленки. Отсутствие колебаний соответствует при равенстве работы по отрыву пленки работе по деформации УЭ. Измеренная таким образом работа включает в себя диссипацию энергии в системе субстрат—пленка, что аналогично процессу, происходящему в сушильном аппарате при освобождении поверхности инертных тел от высушенных пленок.
Рис. 2
- На рис. 2 представлена, зависимость силы упругости Щ от деформации Ах упругого элемента. Площадь Б? соответствует работе по деформации упругого элемента до момента отрыва пленки. Площади 5| и будут близки при выполнении условий для промежуточных значений силы Р и деформаций Ах , А у в процессе отрыва пленки:
где
+ АУпр ~ с,
С =Ау1 + Ах,„:
: ю)
;| I.
Соотношения (10) и (11) определяют компенсацию силы, возвращающей УЭ в исходное (не-деформированное) состояние, силой со стороны отрываемой пленки. Указанное предположение может быть подтверждено осциллограммой, на которой отсутствуют колебания УЭ в момент отрыва относительно положения равновесия. Отсутствие колебаний УЭ достигается подбором жесткости УЭ и площади поверхности отрываемой пленки. Повторяемость экспериментальных данных для исследуемых белковосодержащих продуктов наблюдалась при определенном соотношении между жесткостью £> упругого элемента и площадью поверхности пленки 5обр. При соблюдении вышеуказанных условий, работу, совершаемую при отрыве пленки, можно определить _из соотношения
О Ах2
25
обр
(12)
где/), Ах — жесткость, Н/м, и деформация, м, кольцевого упругого элемента адгезиометра (см. рис. 2);
50(5/, — площадь поверхности образца, м~.
На рис. 3 показана принципиальная схема адгезиометра. Исследуемый продукт / наносится на диск 2 из инертного материала (аналог частицы инертной насадки) и подложку 3, выполненную из инертного материала или стали, применяемой при изготовлении сушильной камеры. Диск жестко соединен с УЭ, на котором наклеены тензорезис-торы ТР. Выходной сигнал с УЭ, после усиления в тензометрическом усилителе ТУ, подается на регистрирующий прибор. Для сушки жидкого продукта служит блок термостатирования БТ с термостатом 4. Перемещение диска осуществляется с помощью двигателя 5, управляемого с блока управления БУ.
Градуировочная характеристика адгезиометра 5* =1(Ах) показана на рис. 4 (5* — выходной
сигнал на регистрирующем приборе). Определив
с помощью адгезиометра величину 5*, переводи ее значение в величину деформации Ах и зна величину О, 50б , рассчитываем по форм;
ле (12).
Окончательное выражение для расчета ,¥0 с уч< том (12) примет вид:
=&
25
Обр
SJ■
Оценим порядок величин для белкового гидр< лизата «Белкозин-М»:
по/пе =2;
=8,3 Дж/м2\
8и = 7,5 м2;
/ = 2,5 Гц.
По формуле (14) определим:
А1а =312 Вт.
Для сохранения устойчивого гидродинамическог режима в аппарате, при котором наблюдаете максимальная производительность по готовом продукту, с момента подачи жидкого продукт разрежение в слое необходимо увеличить на 8—10% иначе энергии, накопленной инертной насадко! может оказаться недостаточно для скола- лплено и слой «залипнет». ^
Дополнительное разрежение А Рдоп определи! как
АРдоп = АР а =(0,08
■0,10) АРс
При перепаде давления в слое АРсл = 8 кП и расходе теплоносителя /. =0,42 мл/с рассчитЕ ем ./V? по формуле (2):
№ = АРаБ = АРдопБ = (269 - 336) Вт.
Таким образом, мощность, требуемая для преодс ления адгезионного взаимодействия УУа, соответ ствует мощности N3, которую необходимо ДОПО.1 нительно подвести к слою инертных тел за сче увеличения разрежения в слое на величину АР, косвенно определяемой через работу ЦУа, изме ряемую на предложенной установке:
АРа = А Р.
ппАх\2 5и£»/
доп.
/ПоЛХ\
\ пс )
$обр^
(14)
ВЫВОДЫ
Разработана методика определения мощности, требуемой для освобождения инертных тел от сухих пленок в аппарате вихревого типа. С помощью предложенной методики возможно оценить требуемый перепад давления в слое инертных тел, что позволит заранее прогнозировать режимы работы сушильного оборудования с целью получения максимальной производительности по готовому продукту.
ЛИТЕРАТУРА
1. Куца ко в а В. Е., Уткин Ю. В. Обезвоживание растворов в псевдоожиженном слое инертных тел // ТОХТ.— 1983,— 17,— № 3,— С. 368—372.
2. 3 и м о н А. Д. Адгезия пленок и покрытий.— М.: Химия, 1977.— 351 с.
3. Хрулев В. М. Синтетические клеи и мастики.— М.: Высшая школа, 1970.— 368 с.
Кафедра общей и холодильной технологии пищевых продуктов
Поступила 12.10.!
664.863.002.5:621.979.6
ОПТИМАЛЬНОЕ ДОЗИРОВАНИЕ ПРИ ОТЖИМЕ ЖИДКОСТИ ИЗ ДИСПЕРСНЫХ ПРОДУКТОВ В ПРЕССАХ ПЕРИОДИЧЕСКОГО ДЕЙСТВИЯ
Н. И. ИСАЕВ, Ю. А. ЛАВРОВ Ленинградский ордена Трудового Красного Знамени институт Советской торговли им. Ф. Энгельса
При эксплуатации прессов периодического действия, предназначенных для отжима жидкости, важно правильно определить величину дозы единовременно загружаемого продукта. Отклонение ее от оптимальной величины в ту или другую сторону снижает производительность пресса. При чрезмерном дозировании это снижение происходит за счет роста времени на прессование. При дозировании малыми порциями увеличивается доля вспомогательного времени в общем цикле, затрачиваемого на загрузку и выгрузку исходного и отработанного продукта, подготовку пресса к очередному циклу и т. д.
В работе разыскивается оптимальная доза продукта, подвергаемого в прессе поршневого типа (рис. 1) отжиму постоянным либо кусочно-постоян-ным давлением.
Производительность пресса по отпрессованной жидкости П определяется отношением П =АУ/Т, где ДV — изменение объема прессуемого продукта за счет отделения жидкости; Т — продолжительность цикла прессования.
Введем понятие степени отжима Ч' =ДV/V — = 5/Н. Здесь V — объем загружаемого продукта,
V = РН; Р— площадь поршня, сжимающего продукт; Н — первоначальная высота; 5 — усадка продукта по высоте. Чем выше величина Ч', тем большая доза жидкости извлекается из исходного продукта. Будем считать, что значение V — константа, заданная технологическими условиями.
Величина Т =то +Т1 + тг складывается из основного времени то, затрачиваемого на собственно прессование, и вспомогательного времени. Последнее состоит из времени Т|, не зависящего от объема
V (открытие и закрытие камеры прессования, включение пресса в работу и т. д.) и времени тг =РУ, где Я — длительность загрузки единицы объема исходного продукта и последующей выгрузки отработанного продукта.
Как известно [1], зависимость степени отжима продукта от времени то определяется формулой:
(О
где ао —а/{\ ео), а—коэффициент уплотнения; ео — начальное значение коэффициента пористости продукта, отжим производится под действием постоянного давления р(т) = Р,
т
, 8 ^ ехр(— (2л — 1)2М)
~2 ^ (2л - I)2
а— 1
м
л2Ыто
N
аорё
к — коэффициент фильтрования; р — плотность жидкой фазы;
£ — ускорение свободного падения.
20 Заказ 0266
