Pentru a asigura calitatea adecvată a produsului final, este necesar să se țină seama de o serie de factori importanți în proiectarea instalațiilor pentru prelucrarea materiilor prime alimentare. Unul dintre ele, desigur, este aspectul reologic al comportamentului materiilor prime și al produselor.
În special, în industria produselor lactate sunt produse preparate din smântână, lapte fermentat, caracteristicile care pot fi într-o oarecare măsură degradate, în cazul în care nu a fost studiată suficient de fluiditate a acestor produse.
Concepte de bază ale reologiei
Reologia este știința deformării și curgerii diferitelor organisme, care investighează relația dintre stresul care acționează asupra corpului și deformarea cauzată de această acțiune. Termenul provine din cuvântul grecesc "rheos" - curentul. Reologia este aplicabilă substanțelor și materialelor în orice stare fizică - de la gaze la solide.
Știința reologiei este tânără - are doar 70 de ani. Cu toate acestea, istoria sa este foarte veche. În Cartea Judecătorilor din profetesa Vechiul Testament Deborah proclamă: „Munții curgeau înaintea Domnului ...“ Tradus în limba reologia profesorul Rainer, această expresie înseamnă că toate capabile să curgă, cu excepția cazului în care sunteți dispus să așteptați pentru o lungă perioadă de timp, care, la rândul său, desigur , este aplicabilă reologiei. Același lucru a fost proclamat de filozoful antic grec Heraclit ca panta rei "- totul curge. Fondatorul aceleiași reologii ca știință la mijlocul anilor 20 ai începutului secolului a fost profesorul Rayner împreună cu profesorul Bingham
Reologia își găsește aplicația în domeniul științei alimentelor pentru a determina coerența diferitelor produse. Din punct de vedere reologic, consistența este caracterizată de două concepte - viscozitatea ("densitatea", lipsa alunecării) și elasticitatea ("lipirea", formarea structurii). Prin urmare, în practică, reologia înseamnă măsurarea vâscozității, descrierea comportamentului fluxului și determinarea structurii materialelor. Cunoștințele de bază privind aceste aspecte sunt necesare în tehnologia de obținere a produselor alimentare cu calități îmbunătățite.
Principalele proprietăți reologice ale materialelor sunt: vascozitate, elasticitate, plasticitate și rezistență.
Una dintre caracteristicile materialului este timpul său de relaxare. adică timpul necesar pentru ameliorarea solicitărilor interne ale materialelor și substanțelor datorită fluidității lor. Valorile tipice ale acestui moment pentru diferite substanțe sunt:
Gaze lichide solide
<10 -6 10 -6 - 10 2> 10 2
Secunde secunde secunde
O altă modalitate de descriere reologică a materialelor și substanțelor se reflectă în termenii "vâscos", "elastic" și "elastic-vâscos". Gazele și lichidele sunt de obicei descrise ca fluide vâscoase. Un fluid vâscos ideal nu este capabil să stocheze nici o energie de deformare. Prin urmare, acest mediu suferă deformări ireversibile atunci când se aplică tensiuni; curge, iar energia de deformare în acest caz se disipează sub formă de căldură, determinând o creștere a temperaturii.
Pe de altă parte, solidele în starea lor normală sunt descrise ca și corpuri elastice. Materialul elastic ideal păstrează toată energia de deformare, urmată de eliberarea sa completă atunci când stresul este îndepărtat. În virtutea celor de mai sus, fluidul vâscos poate fi descris mai mult ca un mediu care rezistă la acțiunea de deformare, nu starea de deformare, în timp ce un material elastic rezistent la deformare și de acțiune, precum și condițiile cauzate de această acțiune.
Un număr de materiale prezintă atât proprietăți vâscoase cât și elastice, adică E. ele stochează o parte din energia deformării în structura lor, cu pierderea celeilalte părți din cauza fluidității. Aceste materiale se numesc elastic-vâscoase și sunt distribuite pe scară largă printre produsele alimentare.
În reologie, o schimbare este cheia înțelegerii procesului de structură și flux.
Tipuri de forfecare (orez): atunci când curge între planurile paralele (a); fluxul de rotație dintre doi cilindri coaxiali, atunci când unul dintre ele este staționar și celălalt se rotește (b); curgerea telescopică între capilare și tuburi (c) și fluxul de torsiune între plăcile paralele (d).
Sub stresul de forfecare se înțelege rezistența corpului la acțiunea componentei tangențiale a forței aplicate. Stresul de forfecare este egal cu raportul dintre această forță și suprafața de forfecare. Forța minimă necesară pentru a realiza o forfecare (deplasarea straturilor în zona de forfecare) este determinată de valoarea efortului de forfecare limitat.
Tensiunea de forfecare se determină după cum urmează:
Coeficientul de deplasare are următoarea formă:
Viscozitatea condiționată a fluidului este:
Cea mai importantă variabilă, ceea ce determină o stare diferită a materiei, este vâscozitatea (frecare internă) - măsurarea rezistenței la curgere, egal cu raportul dintre viteza de forfecare la forfecare. Inversitatea vâscozității se numește fluiditate. Viscozitatea depinde de temperatură, presiune, umiditate sau conținut de grăsime, concentrație, grad de dispersie și altele asemenea.
Distingeți între vâscozitatea efectivă și cea plastică.
Viscozitatea efectivă este raportul dintre tensiunea la forfecare și viteza de forfecare. Viscozitatea din plastic caracterizează organismele care se deformează la solicitări care depășesc o anumită limită (limitarea stresului).
Plasticitatea este capacitatea organismului de a forma sau de a schimba cauzată de deformări reziduale sau ireversibile.
Forța - capacitatea corpului de a rezista formelor - schimbare sub influența forțelor externe.
Proprietățile elastice sunt determinate de efortul final de forfecare și alte caracteristici mecanice.
Creep - proprietatea materialului este deformată continuu sub influența unei sarcini constante.
Tixotropia - capacitatea unor sisteme dispersate de a repara spontan o structură distrusă prin acțiunea mecanică.
Adeziunea este înțeleasă ca forța de aderență care apare atunci când suprafețele de materiale diferite sunt în contact.