1 Структуры дисперсных систем Цель работы


Скачать 287.13 Kb.
Название1 Структуры дисперсных систем Цель работы
страница1/3
Дата публикации29.08.2013
Размер287.13 Kb.
ТипДокументы
referatdb.ru > Математика > Документы
  1   2   3
1 Структуры дисперсных систем
Цель работы: изучить классификацию и характеристику структур дисперсных систем, методы определения типа структуры продукта.
Основные теоретические сведения

Структурированные системы имеют сплошной пространственный каркас, образующийся при достаточно высокой концентрации дисперсных частиц благодаря их соприкосновению. Последнее вызывает проявление сил взаимодействия, которые определяют механическую прочность каркаса и его строение. Академик Ребиндер П.А. классифицирует структуры по трем типам: коагуляционные, конденсационные и кристаллизационные, а также встречаются комбинированные, например конденсационно-кристаллизационные структуры. Причем структуры пищевых продуктов, как правило, смешанные, в чистом виде они встречаются редко.

^ Коагуляционные структуры образуются путем сцепления частиц через тончайшие остаточные прослойки свободной или адсорбционно связанной с ними дисперсной среды. Сцепле­ние осуществляется ван-дер-ваальсовскими силами, которые способствуют протеканию самопроизвольных процессов при­ближения к более устойчивому термодинамическому состоянию: тиксотропному упрочнению, самоуплотнению - синерезису. Только упрочнение наблюдается обычно у высоко­концентрированных систем, синерезис с одновременным упрочнением - у слабоконцентрированных вследствие вытес­нения части жидкости из мест контакта. Свободная жидкость отделяется в виде фазы или находится внутри структуры в виде мельчайших капелек. Эти структуры часто обладают очень интересным свойством - способностью к самопроиз­вольному восстановлению после разрушения (тиксотропия). Нарастание прочности после разрушения происходит посте­пенно и в определенном пределе. Этот тип структур имеют мясные нежирные фарши, бульоны высокой концентрации и жиры при температуре выше точки плавления.

^ Конденсационные структуры обладают наибольшей проч­ностью при данной степени заполнения объема, но после раз­рушения, так же как и кристаллизационные, не восстанавливаются и являются скорее хрупкими, чем пластичными. Они образуются из коагуляционных при полном удалении жидкой фазы и «срастании» частиц. В процессе образования их прочность постепенно увеличивается, оставаясь затем по­стоянной. К конденсационным структурам можно отнести, например, фарш готовых вареных и сырокопченых колбас.

^ Кристаллизационные структуры образуются путем сра­стания частиц или молекул при их активном химическом взаимодействии из расплава при охлаждении, а также из ра­створа при повышении концентрации или охлаждении. Хао­тическое срастание частиц на свободных участках вначале увеличивает прочность, а в конце приводит к неустойчивому состоянию с наличием внутренних напряжений. При общем стремлении любых систем к термодинамической устойчиво­сти это должно вызвать растворение старых мест срастания и перекристаллизацию с уменьшением прочности. Такой тип структур характерен для животных жиров при температуре ниже точки плавления, замороженных продуктов, сахара и пр.

Все три типа структур имеют хаотическую сетку (без дальнего порядка); для образования первых двух необходи­мо две фазы.

^ Конденсационно-кристаллизационные структуры при­сущи натуральным продуктам, однако они могут образовы­ваться из коагуляционных при удалении дисперсионной сре­ды или срастания частиц дисперсной фазы в расплавах или растворах. В процессе образования эти структуры могут иметь ряд переходных состояний: коагуляционно-кристаллизационные, коагуляционно-конденсационные при непре­рывном нарастании прочности. Основные отличительные признаки структур такого тапа следующие: большая проч­ность по сравнению с прочностью коагуляционных струк­тур, что обусловлено высокой прочностью контактов между частицами; отсутствие тиксотропии и необратимый характер разрушения; большая хрупкость и упругость из-за жесткости скелета структуры; наличие внутренних напря­жений, возникающих в процессе образования фазовых кон­тактов и вызывающих в дальнейшем перекристаллизацию и самопроизвольное понижение прочности вплоть до нарушения сплошности, например растрескивание при сушке.

Вискозиметрические исследования свиного жира при температуре 18 - 20°С показали наличие достаточно прочной кристаллизационной структуры. Под действием напряжений она разрушается, приближаясь к коагуляционной вследствие механических разрывов связей и их расплавления, а также в связи с переходом механической энергии разрушения в те­пловую. Из этого следует очень важный практический вы­вод о возможности использования в обрабатывающих ма­шинах жир с коагуляционной структурой, что обеспечивает его транспортабельность при незначительных расходах энер­гии.

При нагревании до 26 - 27°С жир не обладает текучестью, а структурная сетка пронизывает весь объем. С увеличением температуры кристаллизационная структура интенсивно раз­рушается.

При термической обработке в воде мяса, фарша и суб­продуктов часть содержащихся в них белков переходит в во­ду, образуя бульон. При высоких температурах бульоны не имеют структурной сетки, но при охлаждении образуют структурный каркас коагуляционного типа. Температура, соответствующая началу застудневания, зависит от концен­трации и с ее повышением увеличивается. Скелетом структу­ры служат белковые частицы и молекулы; нагревание способ­ствует развертыванию глобулярных молекул; фибриллярные молекулы легче пронизывают весь объем.

Тип структуры и характер ее изменяемости определяют необходимое внешнее воздействие при технологической об­работке. Сырье с заранее заданными особенностями струк­туры позволит получить продукт определенного качества. Внутреннее строение продукта обусловливает его механиче­ские, тепловые, электрические и другие свойства. Таким об­разом, исследование внутренних взаимодействий компонен­тов является первым шагом к изучению всех остальных свойств и их конкретному применению при расчете машин и аппаратов.
^ Порядок проведения работы

1 Изучить основные теоретические сведения.

2 Ответить письменно на вопросы.

3 Оформить отчет о выполненной работе.
^ Контрольные вопросы, упражнения, задачи

1 Назовите типы структур дисперсионных систем.

2 Характеристика коагуляционной структуры.

3 Характеристика конденсационной структуры.

4 Характеристика кристаллизационной структуры.

5 Характеристика конденсационно-кристаллизационной структуры.

6 Метод определения типа структуры сосисочного фарша.

7 Характеристика типа структуры животного жира.

8 Характеристика типа структуры мясного бульона.
^ Рекомендуемая литература

1 Горбатов А.В., Рогов И.А. Структурно-механические свойства мясных продуктов.- М.: ЦИНТИ пищепром, 1966. – С. 5 – 9.

2 Хлебников В.Н. Технология продовольственных товаров. Учебник. 2-е издание. – М.: Изд.дом «Дашков и К», 2002. - С. 393 – 398.
2 Приборы растяжения-сжатия
Цель работы: изучить конструкцию и принцип работы приборов на растяжение-сжатие.
^ Основные теоретические сведения

В тех случаях, когда исследуемый материал обладает высокой вязкостью и значительной неоднородностью структуры, целесообразно определять его механические свойства при растяжении или сжатии.

Для исследования растяжения (обычно хлебопекарного теста) пользуются экстенсографами, в которых цилиндр из теста закрепляют горизонтально и деформируют его силой, напряженной вертикально и приложенной в середине.

На рисунке 1 представлена схема экстенсогрофа фирмы "Брабендер". Тесто замешивается на месилке до определенной консистенции, делится и взвешивается на куски по 150 г, затем из них с помощью валков формуют цилиндры, которые в дальнейшем подвергаются отлежке в течение 45 мин в специальном сосуде. Для проведения опыта тестовый цилиндр 1 помещается в держатель 2 аппарата. От перемещения тесто удерживается скобами 6. Рычаг 8 получает движение от электродвигателя 7 и перемещается с постоянной скоростью вертикально вниз перпендикулярно оси исследуемого цилиндра. Усилия, возникающие при растяжении теста, через систему рычагов 3 передаются механизму 4, к которому присоединен пишущий рычаг. Регистрирующее устройство 5 включается одновременно с двигателем 7. На бумаге, перемещающейся со скоростью 390 мм/мин, вырисовывается кривая растяжения теста - экстенсограмма. При обрыве тестового жгута регистрирующее устройство автоматически выключается; для смягчения колебаний рычажной системы служит масляный амортизатор 9.

Рисунок 1 - Экстенсограф
^ В МТИПП создан прибор для испытания вязко-пластичных материалов на растяжение. Деформации подвергают образцы с постоянными размерами: диаметр 10 мм и длина 100 мм, -свободно плавающие на поверхности концентрированного раствора соли или сахара. Максимальное абсолютное удлинение образца - 300 мм.

Рисунок 2 - Прибор для испытания теста на растяжение
Прибор (рисунок 2) состоит из ванны 1, в которую наливается раствор 2. Концы плавающего на поверхности раствора образца 4 закрепляются в зажимах 3, один из которых неподвижен. Измерительная часть представляет собой мерную линейку 9, закрепленную на направляющей. Нагружающий механизм состоит из стержня 1, грузов 11, нити 10, роликов 5 и 8, кронштейнов 6. Концентрация солевого или сахарного раствора подбирается такой, чтобы образец (например, из теста) свободно плавал на поверхности. Термостатирование раствора осуществляется с помощью змеевика, соединенного с термостатом.

Образец из теста закрепляется в зажимах 3 пружинного типа. Нагружение образца производится с помощью грузов, которые подвешиваются на нити 10, соединенной со стержнем. Фиксатор (на схеме не показан) освобождает стержень и под действием груза образец удлиняется. После прекращения деформации стержень вновь фиксируется и записывается величина удлинения. Деформация образца производится до разрыва.

^ Прибор для испытания на ползучесть кремовых конфетных масс показан на рисунке 3. Груз определенной массы устанавливается на площадку 3, соединенную штоком 1 с нажимной пластиной. Площадка нитью 4 соединена с затвором 6. Прибор продукта 9 диаметром 3 см и высотой 3 см подвергается действию мгновенной нагрузки. Деформа­ция определяется в течение 80 - 100 с по индикатору 8, а также по ин­дикатору 7, соединенному кронштейном 2 со штоком 1. Время отсчитывается по секундомеру 5, температура контролируется по термометру 10.

После снятия показаний мгновенной деформации площадка с грузом поднимается и производится мгновенная разгрузка продукта.



Рисунок 3 – Прибор для испытания на сжатие конфетных масс

3 Сдвигомеры
Цель работы: изучить конструкцию и принцип работы сдвигомеров.
^ Основные теоретические сведения

Эти приборы служат для измерения сдвиговых характеристик в области практически не разрушенных структур при малых деформациях. В приборах плоскопараллельный зазор может быть расположен вертикально, горизонтально и наклонно.

^ Прибор с вертикальным расположением предложен С.Я. Вейлером и П.А. Ребиндером. Он бывает двух видов: в первом (рисунок 1, а) кювета 1 с исследуемым материалом устанавливается неподвижно, в нее помещается пластинка 5, приводимая в движение грузом 4 при помощи нити, переброшенной через блок. Часть груза уравновешивает пластину 5, другая -рабочую нагрузку. Между пластиной и нитью установлена микрошкала 3, по которой с помощью микроскопа 2 измеряют деформацию. Время отсчитывают по секундомеру. В модификации прибора (рисунок 1, б) пластина 5 через шкалу 3 прикрепляется к заранее тарированной пружине 2. При опускании кюветы 1 пружина удлиняется, что измеряется микроскопом 4.

Рисунок 1 - Сдвигомер С.Я. Вейлера - П.А. Ребиндера (а) и его модификация (б)
Напряжение сдвига τ вычисляют по деформации пружины, соответствующей этой деформации нагрузке Р и боковой поверхности пластины F



(1)


Предельное напряжение сдвига τо, характеризующее прочность структуры исследуемого материала, определяется по наибольшей нагрузке



(2)


Метод тангенциального смещения пластины позволяет находить не только τо, но и модули упругости, эффективную вязкость, изучать процесс релаксации, а также снимать полные деформационные кривые при различных скоростях деформации. Приборы, основанные на этом методе, обладают большой чувствительностью и применимы для исследования свойств в большом диапазоне - от слабоструктурированных золей и суспензий до твердообразных систем с высокопрочной структурой.

На приборах, аналогичных описанным выше, определяли структурно-механические свойства мучного теста, крахмальных клейстеров, амилазы и амилопектина, конфетных масс.

Методы определения структурно-механических свойств дисперсных систем позволяют по кривым ползучести и восстановления упругой деформации получить основные константы исследуемого материала, которые необходимы для расчета процессов пищевых производств.

Определение структурно-механических характеристик проводят на пластометре Д.М. Толстого с параллельно смещающейся пластиной. Пластометр служит для нахождения констант упруго-пластично-вязких свойств масс с практически не разрушенными структурами, наиболее полно оценивающих их технологические свойства. С помощью пластометра определяют модуль быстрой эластической деформации сдвига G1, модуль медленной эластической деформации G2, наибольшую пластическую вязкость и условный статический предел текучести τк.

Эти константы материала рассчитывают по формулам



(3)


где - напряжение сдвига, Па;

Р - нагрузка, Н;

F - площадь пластин, м2;

а — толщина слоя массы, м;

εо - начальная (условно-мгновенная) деформация, м;

εm - эластическая деформация, м;

- скорость сдвига, с-1.

Основными деталями пластометра (рисунок 2) являются пластины 5, между которыми помещается образец массы 6. Плоскости пластин, примыкающие к массе, имеют рифление, направленное в сторону, противоположную направлению усилий, деформирующих массу.

Рисунок 2 - Пластометр Д. М. Толстого
Деформацию образцов массы измеряют при помощи рычага 7 и упругой балочки 8 с наклеенными на нее тензорезисторами 9, включенными в цепь усилителя. Сдвигающее усилие на образец создают поворотом эксцентрика 1 гирями 2, которые устанавливают на неравноплечем рычаге 3 прибора. От этого рычага усилие на массу передается через равноплечий рычаг 4 и верхнюю пластину 5. Показания резисторов записывают на осциллографе. Образец массы помещают между пластинами так, чтобы зубчики их полностью погрузились в массу.
  1   2   3

Похожие рефераты:

Методические рекомендации для практических занятий Тема: Дисперсные...
Сформировать представление о дисперсных системах, их классификации, понятие о коллоидном состоянии вещества. Изучить методы получения...
Поверхностные явления и дисперсные системы
Понятие о дисперсных системах (ДС). Основные признаки и характеристики дисперсных систем. Связь между характеристиками дисперсности...
Изучение и анализ структуры птк ландшафтного района
Цель работы: приобрести навыки графического изображения структуры птк и анализа ее территориальных особенностей на примере ландшафтного...
Курс лекций по специальному курсу «Компьютерные системы»
Та радиофизики и компьютерных технологий. В курсе несколько шире, чем на лекциях, показаны сложные структуры компьютерных систем...
Методические указания для самостоятельной работы студентов под руководством...
Му «Организация методической работы в соответствии с госо 2006 года» от 04. 07. 2007 г
Вопросы вступительного экзамена в магистратуру по специальности 1-48...
Понятия «молекулярные растворы» и «дисперсные системы». Классификация дисперсных систем
Требования к выполнению курсовой работы по дисциплине «Проектирование...
Цель выполнения курсовой работы – закрепление пройденного материала и приобретение практических навыков самостоятельного проектирования...
Iii физико химия дисперсных систем
Многие лекарственные препараты, производимые фармацевтической промышленностью и в виде паст, мазей, суспензий и эмульсий, аэрозолей,...
Методические рекомендации для практических занятий Тема: Приготовление...
Мази как лекарственная форма. Определение. Классификация по назначению (применению), по типу дисперсных систем, по механизму действия....
Методические указания к выполнению лабораторных работ по дисциплине...
Цель работы: Ознакомиться с алфавитом языка Паскаль, операторами присваивания и ввода-вывода

Вы можете разместить ссылку на наш сайт:
Школьные материалы


При копировании материала укажите ссылку © 2013
контакты
referatdb.ru
referatdb.ru
Рефераты ДатаБаза