УМКД

Қарапайым реологиялық денелердің механикалық моделдері

ПӘННІҢ ОҚУ-ӘДІСТЕМЕЛІК КЕШЕНІ

5В072400 - «Технологиялық машиналар мен жабдықтар»

мамандығына арналған

ТАМАҚ ӨНІМДЕРІНІҢ РЕОЛОГИЯ НЕГІЗДЕРІ

ПӘНІНІҢ ОҚУ-ӘДІСТЕМЕЛІК МАТЕРИАЛДАР

Семей
2014

Мазмұны

|1 |Глоссарий |
|2 |Дәріс оқулықтар |
|3 |Практикалық сабақтар |
|4 |Студенттердің өздік жұмысы |

1 ГЛОССАРИЙ

1.1 Адгезия – әртекті қатты немесе сұйық денелердің беттері жанасуы
кезінде болатын жабысқақтық.
1.2 Аутогезия – біртекті денелердің өздігінен жабысуы.
1.3 Сыртқы үйкеліс – денелердің жанасқан жеріндегі салыстырмалы
ығысуына кедергі келтіретін өзара әсерлесуі.
1.4 Тұтқырлық – дененің беткі қабатының салыстырмалы ығысуына қарсы
тұру қабілеттілігі.
1.5 Гук денесі – Гук теңдеуімен сипатталатын идеалды серпімді дене.

2 ДӘРІС ОҚУЛАР

Дәріс 1. Тамақ өнімдерінің реология негіздері
Дәріс мазмұны:
1. Реология курсын меңгеру пәні.
2. Реология ғылымының дамуы жайлы қысқаша тарихи мәліметтер.
3. Инженерлік физико-химиялық механиканың негізгі мақсаты, зерттеу
әдістері.

Реология — нақты денелердің деформациясы мен ағуын зерттейтін ғылым.
«Реология» гректің «(((» деген сөзінен «ағу» деген мағынаны береді.
Деформация деп - дененің тұтастығы сақталып, оның бөліктері мен
молекулаларының өзара орын ауыстыруы кезіндегі сызықтық өлшемдерінің
өзгеруін айтады. Егер уақыт бірлігі ішінде күш әсеріндегі дене үздіксіз
және қайта қалпына келмейтіндей өссе, онда бұл материалдың ағуын білдіреді.
Деформация кезінде әдетте, дененің пішіні мен өлшемдері өзгереді, бірақ
кейбір жағдайларда бұл құбылыс байқалмайды. Мысалы, ротационды
вискозиметрдің саңылауындағы ламинарлық ағын.
Әртүрлі кернеу әсерінде болатын деформацияларды зерттеу реология пәнін
құрайды.
Феноменологиялық реология біртекті және квазибіртекті материалдарды
тұтас орта ретінде қарастыра отырып меңгереді.
Макрореология материалдарды сыртқы кейпі қандай қалыпта болса, сол
қалпында, яғни біртекті немесе құрылымын жоғалтқан түрде қарастырады.
Бірақта, феноменологиялық біртекті болып тек таза сұйықтар мен
микрокристаллдар табылады. Реология зерттейтін материалдардың көпшілігі екі
немесе оданда көп фазадан тұратын дисперсті жүйелер болады. Реологиялық
көзқарас бойынша дисперсті жүйелерді былайша ажыратады: сұйыққа тән күйде
болатын күл және қатты денеге тән күйде болатын гель. Күлдегі тұтас фаза
немесе дисперсионды орта сұйық болады, ал дисперсті фаза эмульсия
жағдайында сұйық, суспензия жағдайында қатты болып табылады.
Микрореология екі және одан да көп фазалы жүйелердің компоненттерінің
реологиялық қасиеттеріне сәйкес жай-күйін қарастырады.
Материалдардың негізгі реологиялық қасиеттеріне серпімділік,
пластикалылық, тұтқырлық және қаттылық жатады. Бір ғана материалдың өзі
нақты бір жағдайда болатын күйінде және жүктелу шартында әртүрлі
реологиялық қасиеттерге ие болады. Мысалы, макарон қамыры лездік күш түскен
жағдайда серпімді дене күйінде, ал күш түсудің басқа жағдайларында тұтқыр
және пластикалық қасиеттері байқалады. Сондықтан ең алдымен зерттелетін
материалдың қандай қасиеті негізгі және анықтауыш қасиет екенін біліп алу
қажет.
Тамақ массалары ішінде реологиялық қасиеттері әртүрлі материалдар
кездеседі. Бір ғана өнімнің технологиялық өңдеу процесінде бір реологиялық
күйден қарама-қарсы күйге өтетін жағдайлары белгілі. Мысалы, шоколадты
қалыпқа құйып, артынан салқындатқанда ол бастапқыда тұтқыр болып, содан
кейін қатты күйге енеді. Дәл осы көріністі конфет өндірісінде де байқауға
болады.
Бұрынғы кеңес дәуірінде әртүрлі материалдардың құрылымдық-механикалық
қасиеттерін анықтауда, материалдардың пластикалылығы және физико-химиялық
механикасы жайындағы, әртүрлі технологиялық мәселелерді шешуде реология
және реологиялық әдістер кең орын иеленді. Бұған дисперсті жүйелердің
реологиясы мен физико-химиялық механика жайындағы келесі адамдардың
еңбектері негіз болды: П.А. Ребиндер, Г.В. Виноградов, М.П. Воларович,
Б.В.Дерягин; тұтқыр-пластикалық ағу теориясы бойынша — А.А. Ильюшин, А.X.
Мирзаджанзаде, А.М. Гуткин, сонымен қатар тамақ өнімдерінің реологиясы
жайындағы: Л.Я. Ауэрман, Н.И. Назаров, О.Г. Лунин, Б.А. Николаев, А.В.
Горбатов, И.А. Рогов, А.М. Маслов, Б.М. Азаров және т.б..
Қазақстандық және шетел ғалымдарының тамақ өнімдерінің реологиясындағы
жетістіктері өндірісте реологиялық әдістерді сапалы түрде қолдануға
мүмкіндік береді.
Олар физикалық шамаларды анықтау және машиналардың жұмысшы
органдарындағы өнімдердің қозғалысын есептеу сияқты дәстүрлі жағдайларда
ғана емес, сонымен қатар технологиялық мақсаттарда, оның ішінде өнімдердің
сапалық көрсеткіштерін басқаруда да қолданылады. Бұл аталған екі бағыт та
техника мен технологияның жетілуіне тигізер көмегі зор. Дегенмен осы
жердегі бастапқы мақсат технологиялық, механикалық және басқа
параметрлердің өзгерісін, құрылымдық-механикалық сипаттамалардың өзгерісін
анықтау және меңгеру.

3. Физико-химиялық механиканың басты мәселесі жанасу кезіндегі өзара
әрекеттесуі және материалдардың деформациясы мен бұзылуы кезінде болатын
құрылым түзілу процесіндегі заңдылықтарды және аз мөлшердегі қоспалардң
беттік-белсенді заттарының әсер ету механизмін анықтау блып табылады.
Инженерлік физико-химиялық механиканың алдына қойылатын мақсаттарға
келесілерді жатқызуға болады:
• сапаны бағалауға және технологиялық процесті жетілдіру мен
есептеуге қажетті негізгі реологиялық сипаттамалардың шамасын
анықтау;
• зертханалық жағдайда өнімнің сипаттамаларын анықтау әдістерін,
соған қоса реологиялық сипаттамалардың есептеу әдістерін жасау мен
жетілдіру;
• нақты денелердің ғылыми негізделген математикалық моделіне
сүйеніп, өнімнің қасиеттерін өлшейтін және есептеуіш аспаптарды
жасау, жетілдіру;
• жабықтар жұмысының оңтайлы геометриялық, энергретикалық,
кинематикалық және динамикалық параметрлерін анықтау үшін ғылыми
негізделген есептеу әдістерін жетілдіру және жаңадан жасау.
• қоспалар қосу, механикалық және технологиялық өңдеудің тәртіптері
мен әдістеріне өзгеріс енгізу жолымен тамақ өнімдерінің сапасын
және құрылымын басқару.
Бұл аталынған мәселелерді шешуде реологиялық әдістердің практикалық
және теориялық тәсілдер үшін ғылыми іргетас ретінде алатын орыны ерекше.
Реологияда және инженерлік физико-химиялық механикада келесі зерттеу
әдістері кеңінен қолданылады: дифференциалды, интегралды, аналогты және е
модельді өлшемдерді талдау, тәжірибелік және т.б. Бұл тамақ өнімдерінің
реологиясы мен инженерлік физико-химиялық механика өндірістің бәсең
саласынан ауысып, дәстүрлі өндірістік процестерді жаңартуға және жаңасын
ойлап табуға қатысатын өндірістік күшке айналғанын көрсетеді.

Өзінді тексеруге арналған сұрақтар
1. Реология деген не? 2. Деформация деп не аталады? 3. Феноменологиялық
реология нені меңгереді? 4. Макрореология нені қарастырады? 5. Реологиялық
көзқарас бойынша дисперсті жүйелерді қалай ажыратады? 6. Микрореология нені
қарастырады? 7. Материалдардың негізгі реологиялық қасиеттеріне не жатады?
8. Қандай мәселелерді шешуде реология және реологиялық әдістер кең орын
иеленді? 9. Дисперсті жүйелердің реологиясы мен физико-химиялық механика
жайындағы қай адамдардың еңбектері негіз болды? 10. Қандай аталған екі
бағыт техника мен технологияның жетілуіне тигізер көмегі зор болды? 11.
Физика-химиялық механиканың басты мәселесі қандай? 12. Инженерлік физика-
химиялық механиканың алдына қойылатын мақсаттарға нені жатқызуға болады?
Реологияда және инженерлік физико-химиялық механикада қандай зерттеу
әдістері кеңінен қолданылады?

Ұсынылатын әдебиет:
1. Горбатов А.В. Реология мясных и молочных продуктов. – М.: Пищевая
промышленность, 1979. – 384 с.
2. Мачихин Ю.А., Мачихин С.А. Инженерная реология пищевых продуктов. – М.:
Легкая и пищевая промышленность, 1981. – 215 с.
3. Реология пищевых продуктов. /Еркебаев М.Ж., Кулажанов Т.К., Мачихин
Ю.А., Медведков Е.Б. – Алматы, 2003. – 192 с.
4. Реология пищевых масс /К.П. Гуськов, Ю.А. Мачихин, С.А. Мачихин и др. –
М.: Пищевая промышленность, 1970. – 207 с.
5. Реометрия пищевого сырья и продуктов: Справочник /Под ред. Ю.А.
Мачихина. – М.: Агропромиздат. – 1990 – 271 с.

Дәріс 2. Жалпы мағлұмат және анықтамалар.
Дәріс жоспары:
1. Реология аксиомалары және негізгі анықтамалар.
2. Дисперсті жүйелер құрылымының классификациясы. Кернеу мен
деформацияның негізгі теңдеулері.
3. Бейньютондық сұйықтар.

1. Ішкі серпімділік күштердің қарқындылығының шамасы кернеу болып
табылады. Сыртқы күштердің әсерінен дененің пішіні мен өлшемі өзгереді.
Деформацияның шамасы мен сипаты дене материалының қасиетінен, оның пішіні
мен сыртқы күштің түсуінен тәуелді болады. Деформация дене бөліктері
арасындағы ішкі өзара әрекеттесу күштері туындауымен қатар өтеді. Кернеудің
толық, тік және жанама түрі болады.
Реологияда кеңінен қолданылатын негізгі физико-механикалық және
математикалық түсініктерге тоқталайық.
Деформация – дененің тұтастығы сақталып оның бөліктері мен
молекулаларының өзара орын ауыстыруы кезіндегі сызықтық өлшемдерінің
өзгеруін айтады. Деформация ығысулық, бірөстік және көлемдік болуы мүмкін.
Ығысу кезіндегі салыстырмалы деформация деп жанама күштер әсеріндегі
қабаттың ығысып орын ауыстыруының абсолютті шамасының оның қалыңдығына
қатынасын айтады.
Егер деформация анықталмаған процессте уақытқа сәйкес өзгеретін болса,
онда деформация жылдамдығын (жылдамдық градиенті) есепке алады. Анықталған
процессте деформацияның өзгеруі уақыт бірлігінде тұрақты болады.
Кернеу θ (Па) – аудан бірлігіне F (м2) әсер ететін күш P (Н)
[pic]
Серпімділік - дененің деформацияланғаннан кейін өзінің алғашқы пішінін
қалпына келтіру қабілеттілігі. Дененің серпімділігі сығылу – созылу және
ығысу кезінде сәйкес бірінші Е (Па) және екінші ретті серпімділік модулімен
сипатталады. Бұл деформациялар Гук заңымен анықталады:
[pic]
Көлемдік сығылу кезінде кернеу мен деформация серпімділіктің көлемдік
модулі К арқылы байланысады.
[pic]
мұндағы серпімділіктің көлемдік модулі [pic]
Тұйық көлем ішінде дененің бір ось бойымен деформациялануы кезінде a=1,
үш осьтің бойымен бірдей кернеу әсер еткенде a=3.
Сонымен қатар серпімділіктің көлемдік модулін мына формуламен есептеуге
болады:
[pic];
Адгезия - өнім қабатынан пластинаның қалыпты үзілуінің бөлгіш күші
ретінде қарастырылады.
[pic]
Мұнда [pic] - үзу күші, Н;
F0 – пластинаның геометриялық ауданы, м2.
Пластикалық - дененің сыртқы күштердің әсерінен деформацияланғаннан
кейін өзінің алғашқы пішіні қалпына келмейтін қабілеттілігі. Пластикалық
ағу – ағу шегінің мәніне тең кернеу шамасымен ағуды айтады. Реологияда
осыған байланысты ығысу деформациялары кезінде «ығысудың шектік кернеуі»
деген ұғым қолданылады. Ол θ0 – мен белгіленеді.
Тұтқырлық – дененің қабаттарының ығысуға кедергі келтіру қабілеттілігі.
Ньютонды емес (ауытқулы - тұтқыр) сұйықтардың ағуы кезінде тұтқырлық ығысу
кернеуі мен жылдамдық градиентіне тәуелді болады. Бұл тұтқырлық тиімді
тұтқырлық деп аталады.
Тиімді тұтқырлық – анықталған белгілі ағымдағы құрылымның қайта қалпына
келу және өзгеріске ұшырау процесстері арасындағы тепе-теңдік қалпын
сипаттайтын соңғы сипаттамасы болып табылады.

2. Тамақ өнімдерін технологиялық өңдеу мәселелерін ғылыми негіздеу үшін
жүйелердің құрылымтүзілу процестерін меңгерудің маңызы зор. П.А. Ребиндер
коллоидты және микрогетерогенді жүйелердегі құрылымдарды коагуляциялы-
кристаллизациялық (тиксо-тропты қалпына келетін) және конденсациялы-
кристаллизациялық (қайта қалпына келмейтіндей бұзылған) деп жіктеуді
ұсынды.
Коагуляциялы-кристаллизациялық құрылымдар қарқынды броун қозғалысына
қатысатын коллоидты бөлшектердің және одан ірі суспензия құрамында болатын
бөлшектердің ван-дер-ваальстық молекулярлық ілінісу күштерінің әсерінен
туындайды. Тиксотропты қалпына келу кинетикасы қарқынды броун қозғалысымен
байланысты болады. Мұның нәтижесінде бөлшектердің бір-бірімен және де
неғұрлым үлкен кесектерімен ілінісуі жүзеге асады.
Конденсациялы-кристаллизациялық құрылымдар сұйық ортадан туындайтын
ұсақ кристаллдардың тұтасып бірігуінен кеңістік жүйелерінің және де
химиялық байланыс торларының жетілуі нәтижесінде құралады. Мұндай
құрылымдар өте берік және механикалық бүлінуден кейін қайта келмейді. Бұл
құрылымдардың беріктігі коагуляциялымен салыстырғанда аса жоғары.
Пластикалы-тұтқыр денелер үшін деформацияның келесі кинетикалық теңдеуі
қолданылады:
[pic],
где аε, а1, а2 - геометриялық және механикалық факторлардан, өнімнің
физикалық күйінен, оның құрамы мен бастапқы шикізат ерекшеліктерінен
тәуелді коэффициент.
Деформация энергиясын және деформацияның өзін анықтауға қатысты
есептерде кинетикалық теңдеу ең басты орын алады.
Бұл теңдеу ығысу деформациялары процестерін сипаттау үшін де
қолданылады:
[pic]
Кернеу мен деформация теңдеулері сызықты және сызықты емес болуы
мүмкін.
Кернеу мен деформацияның сызықтық теңдеулері.
Сыртқы әсерлерден туындайтын кернеулер уақыт бірлігі ішінде азайғанда
сұйық тәріздес орталардағы (Максвеллдің тұтқыр-серпімді сұйығы) процестерді
Максвеллдің теңдеуімен сипаттайды. ( кернеудің әсерінен дене
деформацияланады. Деформацияның серпімді [pic] және тұтқыр [pic]
құраушылардан тұратын уақытқа сәйкес белгілі жылдамдығы [pic] болады.
Серпімді құраушыны Гук заңын уақыт бойынша дифференциалдау арқылы табады.

[pic]
Тұтқыр құраушы Ньютон теңдеуінен анықталды.
[pic]
Фойгт-Кельвиннің серпімді-тұтқыр қатты денесі үшін серпімді және тұтқыр
кернеулерді біріктіргенде келесі теңдеуді алуға болады:
[pic]
Кернеуді алып тастағанда ((=0), [pic]-нен [pic]-ға және 0-ден τ-ға
дейінгі шек аралығында интегралдағанда деформация релаксациясы үшін келесі
экспоненциалды функцияны алады:
[pic]
Пластикалық және тұтқыр ағуға сәйкес келетін кернеулерді біріктіргенде
пластикалы-тұтқыр орталарға арналған Бингам теңдеуін алады:
[pic]
Бұл теңдеу көптеген тамақ өнімдерінің деформациялық күйін сипаттауда
қолданылады (шұжық фаршы, қамыр, конфет және т.б.).
Классикалық реологиялық моделдер ағу қисықтарын толық сипаттай алмаған
жағдайларда реологияда кернеу мен деформацияның сызықты емес теңдеулері
кеңінен қолданылады. Қазіргі уақытқа дейін мұндай теңдеулердің қатары
көптеген эмпирикалық және жартылай эмпирикалық теңдеулермен толығуда.
Мұндай теңдеулердің тәжірибе жүзінде анықталатын бірнеше тұрақтысы
болатындықтан, олар практикалық қолдануға сенімсіз және қиындық туғызады.
Бұл теңдеулердің маңыздылығы да әртүрлі деңгейде болады.

3. Сұйықтарға тұрақты ығысу кернеуі әсерінде ағуы, яғни тұрақты немесе
айнымалы жылдамдықты деформациясы байқалатын заттар жатады. Ағу шегінен
жоғары шектерде пластикалық денелер сұйықтарға тән қасиеттерге ие болады.
Мысалы, ньютон сұйығын ( кернеумен қарапайым ығыстырғанда белгілі
жылдамдықты ( деформация туындайды. Ығысу кернеуінің деформация
жылдамдығына қатынасы (/( реологиялық сұйық тұрақтысы болып табылады және
оны ньютон тұтқырлығы деп атайды.
(= (/(.
Ньютондық сұйық күйінің реологиялық теңдеуі келесі түрде болады.
(= (((.
Ньютондық емес сұйықтар – бұл жай-күйі ньютон заңына бағынбайтын
сұйықтар. Олар максвеллдік, дилатантты, бингамдық, тиксотропты және т.б.
болып бөлінеді.
Сұйықтың негізгі қасиеті - тұтқырлық. Ньютондық емес сұйықтардың
тұқырлығы — ығысу жылдамдығының функциясы, сондықтан оны «кажущейся» немесе
тиімді тұтқырлық (эф (Па(с) деп атайды. Ол ығысу жылдамдығы қажетті
диапазонда белгілі болғанда, материалдың ағуын толық сипаттайды.
Тиімді тұтқырлықты аспаптың көмегімен анықтағанда ағу қисығын және
тұтқырлық функциясын сипаттау үшін кең көлемде екі жұп мәндер анықталады.
Сұйықтарды сипаттау үшін ағу қисықтары – реограммалар қолданылады. Олар
қарапайым ығысу жағдайындағы ығысу кернеуінің ығысу деформациясы
жылдамдығынан тәуелділігін сипаттайды.
Ағу процесінің инженерлік есептеулері сұйық күйінің математикалық
моделі болып табылады. Ньютондық сұйықтар үшін қажетті кернеулер
аймағындағы олардың күйін толық сипаттай алатын моделдер қолданылады.
Ньютондық емес сұйықтар моделінде материалдың кемінде екі реологиялық
сипаттамасы болады. Егер ньютондық емес сұйықтарды ығысу жылдамдығының
үлкен диапазонында ((0 бастап зерттесе, онда ағу қисығының толық көрінісі
алынады. Ығысу жылдамдығының аз мәнінде мұндай сұйықтың бастапқы тұтқырлығы
(0 тұрақты болады. Ығысу жылдамдығы жоғарылаған сайын құрылым біртіндеп
бұзылып, тұтқырлық соңғы тұрақты мәніні (( жетеді.

Өзінді тексеруге арналған сұрақтар
1. Кернеу не болып табылады? 2. Кернеудің қандай түрі болады? 3.
Деформация деген не? 4. Деформация қандай болуы мүмкін? 5. Ығысу кезіндегі
салыстырмалы деформация деп нені айтады? 6. Кернеу қалай анықталады? Оның
өлшем бірлігі қандай? 7. Серпімділік деген не? 8. Дененің серпімділігі
немен сипатталады? 9. Серпімділік қандай заңымен анықталады? 10.
Серпімділіктің көлемдік модулін қандай формуламен есептеуге болады? 11.
Адгезия дегеніміз не? 12. Пластикалық ағу деп нені айтады? 13. Тұтқырлық
дегеніміз не? 14. Тиімді тұтқырлық деп нені айтады? 15. Конденсациялы-
кристаллизациялық құрылымдар қандай нәтижесінде құралады? 16. Пластикалы-
тұтқыр денелер үшін қандай теңдеу қолданылады? 17. Фойгт-Кельвиннің
серпімді-тұтқыр қатты денесі үшін серпімді және тұтқыр кернеулерді
біріктіргенде қандай теңдеуді алуға болады?

Дәрiс 3. Бейньютондық сұйықтардың ағуы.
Дәріс жоспары:
1. Жалпы мағлұмат.
2. Сұйықтардың параллель пластина арасындағы ағуы.
3. Сұйықтардың дөңгелек арналардан ағуы.

1. Инженерлік процестердің есептеуі, әртүрлі машиналарда ағуы және
құрылғыларды (престеу, араластырғыштар, бөлгіштер, грануляторлар, құбырлар,
және сол сияқты) және кинематикалық, қысым материалдың жылдамдыққа
тәуелділігі қарайды. Энергетикалық есептеу агрегаттарының, өнімнің
реологиялық құрамы, пішіні мен жұмыс арналарының өту туралы өте көп
сұрақтар туындайды, біз оны практикада бақылаймыз – теориялық ынтамызды,
ағу заңдылықтарды осы арналардағы өңдеу жабдықтарының өте көп түрлері бар.
Ағу процесінде кезінде кедергі тудырса, онда математикалық қиындықтар
да болады, бірақ аналитикалық шешуді осы есептен кейін инженерлік
практикада жақсы өтеді. Ағу процесте негізгі шешулері, ламинарлық қатар,
изотермиялық процесс математикалық материал бөлшектерінің қабырғаға
жылдамдығы практика жүзінде нөлге тең. Оны өзгертуге мүмкін емес,
реологиялық құралы материалға уақыт мезгілде әсер етпейді, релаксацияға,
тиксотропия, релаксация өсіне арналарға қарай бағытталған.
Жалпы арналарға сұйықтың шығыны [pic] бірақ [pic])[pic][pic], сондықтан
[pic]) онда болады:
[pic]
Арналарды ол кезде сұйық, сондықтан [pic]. Ламинарлық көрсеткіш
потокта, сұйықтықтарда тұрақты параметрлері уақытқа қоямыз.
[pic] (3.1)
Көрсеткіштері
[pic][pic]
[pic]
Осыларды қойып теңдеу шығарамыз, онда шығады:
[pic] (3.2)
Немесе
[pic] (3.3)
Осы теңдеуді Рабинович, Лунин, Шоффилд деген ғалымдар көп қолданылды,
сұйықтарға
[pic] (3.4)
Мысалы, Ньютондық сұйықтар
[pic] немесе [pic]
Сонда қойғанда [pic] теңдеуде (3.3), Пуазейль теңдеуінде
[pic]
мұндағы [pic]-қысымның түсуі, Па; [pic]- цилиндрлік каналдың ұзындығы,м.
Рейнер консистенциясы Р және V теңдеуі (3.4) жазуға болады:

[pic] (3.5)

Букингем теңдеуді бұл ламинарлық ағысқа ғана емес, бингамдық
теңдеулерге де қолданамыз:
[pic] (3.6)
Сонда [pic]- Рейнольдс саны, р - сұйықтықтың тығыздығы.
[pic] (3.7)

2. Бейньютондық сұйықтар көлденең x өсіне қарай, жалпақ және де
параллель шексіз пластинасын қарастырамыз. Параллель жалпақ пластиналар
арасындағы h ені, L ұзындығы, В биіктігімен бейньютондық сұйықтықтың ағу
сұлбасы суретте 3.1 көрсетілген. Қабырғаға жабысып өткен сұйықтық, осы
өнімнің тұрған ыдысына байланысты болады. Оның құрамы, өлшемі, көлемі,
ұзындығына байланысты келеді.

Сондықтан біз оны осылай қабылдаймыз: сұйықтың ламинарлы қозғалыс;
реологиялық қасиеті уақытқа байланысты өзгермейді, сұйық сырғанап өтіп
пластина үстінен өтеді, эффектіге қарай қиылысады.
Теңдеуі аналогиялық және былай құраймыз
[pic] және[pic] (3.8)
Төменде мысалдар келтірілген, өте көп қолданылатын инженерлік есептер
және Ньютондық емес материалдар құбырлар көп таралған құйылсады.

3. Көлденең x өсіне қарай цилиндрлік каналда R радиусын сұйық ламинарлы
түрде ағады. Цилиндрлік арнадағы бейньютондық сұйықтықтың ағу сұлбасы
суретте 3.2 көрсетілген.
Қүштің қосындысы сұйық элементініің ұзындығы [pic], нөлге тең болу
қажет.
[pic]
Сонда
[pic]
Күштің сұлба нұсқасы, элементтердің сұйыққа әсер етеді.
Сұйықтың өте көп шығыны сақиналы радиусы болып табылады.
[pic]
мұнда [pic]- сұйықтың жылдамдығы, [pic] - арақашықтығы
[pic]

r мен l – цилиндрлік арнаның радиусы мен ұзындығы; р1 мен р2 – цилиндрлік
арнадағы бейньютондық сұйықтықтың кіру және шығу кезіндегі қысым
Сурет 3.2. Цилиндрлік арнадағы бейньютондық сұйықтықтың ағу сұлбасы.

Көлемдік шығындар аналогиялық есептер ағу сұйықтардың дөңгелек түрде
арналардан ағады. Бұл кезде мұндай теңдеу жазылады:
[pic]
Бұрынғы кезде талдау мен шет мемлекетінің қолданбалы есептеулердің азық-
түлік өнімдерінің реологиясында көрсетті, сонда біз Оствальд, Бингам мен
Гершель–Балкли ғалымдарының реологиялық есептеулерінен математикалық
көрсеткіштерін, минималдық сандық өлшемдерін аламыз.
Реологиялық қасиетін оқу және зерттеу үшін, вискозиметрдің үш түрін
қолданамыз: капилярлық, ротоционарлық және конус–тегіс. Олардың көптеген
жағымды, мықтылығы және де өзінің кемшіліктері бар. Әрбір құрылғыларды біз
әрқашанда қолданамыз, көптеген жақын және де практикалық суреттерде оның
ағуы және оның дұрыс жауаптарын көрсетеміз.
Реологиялық модельдер физикалық мағынаға мән бермейді, қисық ағындарды
формализациялықты көрсетеді.

Өзінді тексеруге арналған сұрақтар
1. Ағу процесте негізгі шешулері қандай? 2. Жалпы арналарға сұйықтың
шығыны неге тең? 3. Қандай теңдеуді Рабинович, Лунин, Шоффилд деген
ғалымдар көп қолданылды? 4. Пуазейль теңдеуін жазып берініз? 5. Букингем
теңдеуі қандай болады? 6. Бейньютондық сұйықтар деген не? 7. Параллель
жалпақ пластиналар арасындағы бейньютондық сұйықтықтың ағуы қалай жүреді?
8. Параллель жалпақ пластиналар арасындағы бейньютондық сұйықтықтың ағуы
қандай теңдеумен сипатталады? 9. Цилиндрлік арнадағы бейньютондық
сұйықтықтың ағу қалай жүреді? 10. Цилиндрлік арнадағы бейньютондық
сұйықтықтың ағуы қандай теңдеумен сипатталады? 11. Реологиялық қасиетін оқу
және зерттеу үшін вискозиметрдің қандай түрін қолданамыз?

Дәрiс 4. Реологиялық денелердің классификациясы және олардың құрылымдық-
механикалық қасиеттері.
Дәріс жоспары:
1. Қарапайым реологиялық денелердің механикалық моделдері.
2. Механикалық модельдер негiзiндегi нақты денелердiң классификациясы.
3. Құрылымдық–механикалық қасиеттердiң негiзгi топтары.

1. Қарапайым реологиялық денелердің келесі механикалық моделдері
белгілі: Ньютон моделі, Гук моделі, Сен-Венан моделі, Рэнкин моделi және
Пелег моделі.
Ньютон моделі демпфер (сурет 4.1, а), немесе тұтқыр сұйықтың моделі
болып табылады. Бұған сәйкес математикалық модель [pic] қарапайым ығысудағы
реологиялық тұрақты – тұтқырлық үшін ньютондық дене күйінің реологиялық
теңдеуі болып табылады. Бұған сәйкес математикалық модель ньютондық дененiң
қарапайым ығысқан кезiндегi күйiнiң реологиялық теңдеуi болып табылады,
реологиялық тұрақты — тұтқырлық [pic].
Гук моделi болып серiппе (сурет 4.1, б) немесе серпiмдi қатты дене
моделi болып табылады. Бұған сәйкес математикалық модель гуктық қатты
дененiң қарапайым ығысқан кезiндегi [pic] (созылу мен сығылу [pic]
кезiндегi) күйiнiң реологиялық теңдеуi болып, ал реологиялық тұрақты —
ығысу модулi G болып табылады.
Сен-Венан моделi екi үйкелiс түрiнде бейнеленiп, нақты пластикалық дене
моделi ретiнде сипатталады (сурет 4.1, в). Ағу шегiнен аз жүктеу кезiнде ол
ешқандай қозғалыссыз, ал одан асқанда шексiз деформацияланады. Ағу шегi
пластикалық элементтiң реологиялық тұрақтысы болып табылады.
Тамақ өнiмдерiнiң құрылымдық-механикалық қасиеттерiн меңгеруде олардың
лездiк қалпына келмейтiн деформациялары кезiндегi бүлiнуiн тексередi.
Рэнкин моделi немесе қатты дене моделi екi iлiнiскен пластиналар жұбы
түрiнде бейнеленедi (сурет 4.1, г). Бұл элемент үшiн реологиялық тұрақты
берiктiк шегi [pic]([pic]) болып табылады.. Егер өстiк жүктелу шамасы
берiктiк шегiнен асып кетсе, онда iлiнiскен пластиналар ажырайды.
Лездiк қайтып қалпына келмейтiн деформацияларды Пелег моделi немесе
қатты дене моделi ескере алады. Пелег моделiн (сурет 4.1, д) жүктеу кезiнде
0-дiк шекке дейiн деформацияланады, ал түйiсу жүзеге асқаннан кейiн өзiн
қатты дене ретiнде ұстайды.

[pic]
Сурет 4.1. Элементарлық реологиялық моделдердi сипаттайтын
механикалық моделдер:
а - Ньютон моделi; б – Гук моделi; в - Сен-Венан моделi; г –
Рэнкин моделi; д – Пелег моделi.

Тiзбектелiп қосылуда барлық денелердiң кернеуi бiрдей болады, ал
олардың деформациялары қосылады
[pic]; [pic]
Параллель қосылуда барлық денелердiң деформациялануы [pic] бiрдей, ал
моделдiң жалпы моделi жекеленген денелердiң кернеуiнен құралады
[pic]; [pic]
Элементарлы моделдi денелер үшiн кернеу мен деформацияның уақыт бойынша
туындысын қосқан дұрыс болады.
[pic]; [pic]; [pic]; [pic].

2. Элементарлы және күрделi моделдi денелердiң бiросьтiк кернеулiк
жағдайындағы деформациялық күйi келесi дифференциалды теңдеумен
сипатталады:
[pic]
Теңдеудiң сол жағында кернеу [pic] және оның уақыт бойынша туындылары
[pic],[pic] және [pic], сонымен қатар материал тұрақтылары орналасады. Оң
жағында деформация [pic], оның тұрақтылары [pic], [pic] және [pic], сонымен
қатар материал тұрақтылары В0, В1, В2, В3, … және коэффициент С.
Элементарлы модельдi денелердiң бiр ғана тұрақтысы болады.
Гуктың серпiмдi элементi мен Сен-Венанның (сурет 4.2) пластикалық
элементiн тiзбектеп қосқан жағдайда серпiмдi-пластикалық дене моделi
алынады. [pic] болған кезде материалдың серпiмдi деформациялануы, ал [pic]
- пластикалық ағуы жүзеге асады.
[pic]
Сурет 4.2. Серпiмдi-пластикалық денесінің моделi және (-( диаграммасы.

Кельвин-Фойгттың тұтқыр-пластикалық денесi Гуктың серпiмдi элементiмен
ньютонның тұтқыр элементiн параллель қосқанда алынған механикалық модельмен
сипатталады.
Максвеллдiң механикалық модель Гук пен Ньютон элементтерiн тiзбектеп
қосқанда алынады. Екi элементке де бiрдей кернеу әсер етедi.
Кельвин мен Максвеллдiң жалпыланған моделерiне тұтқырлық пен
серпiмдiлiк қасиеттерi тән. Сондықтан олардың кернеу әсерiнен
деформациялануы Кельвина-Фойгттың және Максвеллдiң денелерiнiң құраушы
элементтерiнiң қосындысына тең.
Шведов-Бингамның тұтқыр-пластикалық денесiнiң екi элементтi
механикалық моделi Ньютон және Сен-Венанның параллель қосылған
элементтерiнен құралады. Егер [pic] болса, онда дене деформацияланбайтын
абсолюттi қатты дене күйiнде болады.
Бингамның механикалық моделi Гук, Ньютон және Сен-Венанның
элементтерiнен тұрады. Шведов моделiнiң [pic] кезндегi деформациялануы Гук
элементiне байланысты болады.

3. Нақты дененің алдын-ала жасалған эксперименттер нәтижесінде
«идеалды» реологиялық денелердің қай түріне жататындығын анықтап білу
зерттеуге арналған аспапты таңдауға және оқып меңгеруге қажетті қасиеттерін
анықтауға мүмкіндік береді.
Сонымен математикалық моделдеу негізінде жіктеудің феноменологиялық
(объективті шындықты есепке алмай) тәсілі жайында қарастырамыз.
Р.И. Щищенко ұсынған [pic] қатынасының шамасы бойынша заттың өз
пішінін сақтап қалу қабілеттілік өлшемін көрсететін нақты денелердің
қарапайым классификациясымен танысайық.

Б.А. Николаев механикалық қасиеттерінің шамасы бойынша (серпімділік
модулі, тұтқырлық) денелердің жалпыланған жіктелуін ұсынды. Бірінші топқа
ол қатты және қатты тәріздес денелерді (қатты май, еттің тұтас бөліктері,
печенье және тағы басқалар); екінші топқа қатты-сұйық (ет фаршы, ірімшік
және тағы басқа); үшінші топқа сұйықтарды және сұйық тәріздес заттарды
(еріген май, сүт, сорпа, бал, су және т.б.) жатқызды.
Нақты денелердің дәрежелік теңдеу көмегімен жіктелуін қарастырайық:
[pic] және [pic]
мұндағы В1* - жылдамдық градиентінің бірлік мәніндегі тиімді тұтқырлыққа
пропорционал коэффициент; n – логарифмдік шкалада ағу сызығының көлбеулік
бұрышын сипаттайтын ағу индексі.
Кестеде 4.1 өз қасиеттерін уақытқа сәйкес өзгертпейтін жүйелер
көрсетілген. Кейбір жүйелер өз қасиеттерін уақытқа қатысты өзгертеді:
мысалы, тиксотропты – ығысу кернеуі және тиімді тұтқырлығы ығысу кезінде
азаяды; реопектті – жылдамдық градиенті тұрақты болған кезде жүйеге жанама
кереулер әсер еткенде ығысу кернеуі мен тиімді тұтқырлық біртіндеп өседі.

Кесте 4.1
|ПНС |Ағу индексі |Тұтқырлық |Дене |
|0 |∞ |∞ |Серпімді |
|>0 |0 |>0 |Пластикалық |
|>0 |1 |>0 |Пластикалы-тұтқыр |
|0 |<1 |>0 |Псевдопластикалық |
|0 |>1 |>0 |Дилатантты |
|0 |1 |>0 |Шынайы-тұтқыр |
|0 |0 |0 |Идеалды сұйық |

Н.В. Михайлов және П.А. Ребиндердің реологиялық денелерін тиімді
тұтқырлығына және релаксация периодына байланысты сұйық тәріздес және қатты
тәріздес деп бөледі.
Сұйық тәріздес жүйелерге шектік ығысу кернеуі болмайтын ньютондық
сұйықтар мен құрылымдық жүйелер, қатты тәріздес жүйелерге статикалық және
динамикалық қасиетіне ие болатын серпімді-пластикалық, шартты пластикалық
және басқа денелер жатады. Дисперсті жүйелердің құрылымдық механикалық
қасиетінің негізгі сипаты ретінде тиімді тұтқырлықтың кернеуден және ығысу
жылдамдығынан тәуелділігін қабылдайды. Себебі тиімді тұтқырлық қалыптасқан
ағындағы құрылымының бұзылу және қалпына келу процестері арасындағы тепе-
теңдікті сипаттайтын негізгі сипаттама болып табылады.
Құрылымдық жүйелердің негізгі ығысулық қасиеттеріне - пластикалық
[pic]және тиімді [pic]тұтқырлық, релаксация периоды [pic], жанасу жерінде
болатын сырғанау кезіндегі бұзылмаған құрылымның неғұрлым үлкен тұтқырлығы,
шектік бұзылған құрылымның тұтқырлығы ((m), ығысудың серпімділік модулі G;
шартты - статикалық және динамикалық ағу шектері, ығысудың шектік кернеуі
(0, серпімді эластикалық ажырау кезіндегі құрылым қатаңдығы жатады.
Тиімді тұтқырлықтың ығысу кернеуіне қатысты өзгеру тәуелділігіне
байланысты, құрылымның бұзылу дәрежесін α Ребиндер әдісі бойынша анықтауға
болады:
[pic]
Бұл сипаттама бастапқы жағдаймен салыстырғанда құрылымның қай
бөлігінің бұзылғандығын көрсетеді.
Дисперсті жүйелердің сипаттамасы үшін серпімділік модулі және
релаксация периоды маңызды рөл атқарады.
Эксперименттік нәтижелерді өңдеу кезінде қисықтың барлық бөлігін бір
ғана теңдеумен өрнектеу мүмкін емес. Мұндай жағдайларда реологиялық
қасиеттерді кернедің және деформацияның белгілі бір аралығы үшін есептейді.
Егер тәжірибелік қисық түзуленбесе, онда тұтқырлық жылдамдық градиенті
өскен сайын жылдам өзгереді және қарапайым зерттеу кезінде деформация
ұзақтығының тұтқырлыққа әсерін байқау мүмкін болмайды. Псевдопластиклық
жүйелердің эффективті тұтқырлығының төмендеуі құрылымдық тордың және бөлік
агрегаттарының бұзылу сипатына байланысты болады.
Дилатантты жүйелердің эффективті тұтқырлығының өсуі бөліктердің
«кеңеюімен» байланысты болады. Бұл дисперсионды орта қабықшалары
қалыңдығының азаюына және кедергі күшінің өсуіне әсер етеді. Тиксотропты
жүйелерге құрылымның бұзылғаннан кейін қайта қалпына келуі және деформация
кезінде белгілі бір шекке дейін үздіксіз қалыпқа келуі жатады.
Құрылымдық-механикалық қасиеттер ішінде ерекше орынды беттік
қасиеттер алады (жабысқақтық, үйкеліс коэффициенті). Олар қалыпты үзілу
және ығысу кезіндегі конструкциондық материал мен өнім беттері аралығындағы
өзара әсерлесу күштерін сипаттайды.

Өзінді тексеруге арналған сұрақтар
1. Қарапайым реологиялық денелердің қандай механикалық моделдері? 2.
Ньютон моделі қандай? 3. Гук моделi не болып табылады? 4. Сен-Венан моделi
қандай болады? 5. Рэнкин моделi не болып табылады? 6. Кельвин-Фойгттың
тұтқыр-пластикалық денесi қандай механикалық модельмен сипатталады? 7.
Максвеллдiң механикалық моделінің түрі қандай? 8. Шведов-Бингамның тұтқыр-
пластикалық денесiнiң түрі қандай? 9. Бингамның механикалық моделi қандай
элементтерiнен тұрады? 10. Б.А. Николаев не ұсынды? 11. Нақты денелердің
дәрежелік теңдеу көмегімен жіктелуі қандай теңдеулермен қарастырылады? 12.
Тиімді тұтқырлықтың ығысу кернеуіне қатысты өзгеру тәуелділігіне
байланысты, құрылымның бұзылу дәрежесін α кімнің әдісі бойынша анықтауға
болады? Ол қандай формуламен анықталады?

Дәріс 5. Құрылымдық-механикалық қасиеттерді өлшеу әдістері мен
аспаптары.
Дәріс жоспары:
1. Құрылымдық-механикалық қасиеттерді өлшеу аспаптарының
классификациясы.
2. Ығысулық қасиеттерді өлшеу аспаптары.
3. Компрессионды қасиеттерді өлшеу аспаптары.
4. Беттік қасиеттерді өлшеу аспаптары.

1. Технологиялық машиналарды және ағынды автоматтандырылған желілерді
жобалау, жасау, сапалы және тиімді жұмыс істеуін қамтамасыз ету, ең
біріншіден шикізат пен өнімнің қасиеттерін жан-жақты есепке алуға
негізделеді.
Материалдардың құрылымдық-механикалық қасиетерін өлшеу аспаптары үш
топқа жіктеледі: абсолютті, салыстырмалы және шартты.
Абсолютті аспаптар – тәжірибені өткізу жағдайы мен жұмысшы бөліктің
геометриялық өлшемдеріне негізделіп, өнім қасиетінің мәнін абсолютті жүйеде
көрсетеді.
Салыстырмалы аспаптар материал қасиетіне сәйкес алдын-ала дайындауды
қажет етеді де, өлшемсіз салыстырмалы көрсеткіштерді көрсетеді. Бұл
мәндерді абсолютті мәнге оңай ауыстыруға болады. Бұл екі топтың
аспаптарының көмегімен алынған мәндерді аппараттардың жұмысшы тораптарын
есептеуге және шикізат пен өнімнің сапасын бағалауда қолдануға болады.
Үшінші, шартты топ аспаптары өлшенетін шамалардың шартты мәндерін
көрсетеді, бұларды есептерде қолдануға келмейді. Бұл аспаптарды өнімнің
технологиялық сипаттамасының өзгеруінің кіші диапазонындағы қандайда бір
сапалық көрсеткіштерін салыстыру үшін қолданады.
Сонымен қатар аспаптарды дифференциалды және интегралды деп
ажыратады. Біріншісі, уақыт пен қиманың кез-келген моменті үшін аспаптағы
өнімнің жылдамдығы мен деформациясының таралуын бақылауға мүмкіндік береді.
Екіншісі, өлшеудің соңғы, жалпы жағдайын анықтайды. Өнім қасиеті шамасының
мәндерін есептеу және бақыланған мәндерді жалпы негіздеу үшін математикалық
модельді дұрыс таңдау қажет. Бұл өнімнің нақты жағдайлардағы күйін жоғары
дәлдікте сипаттауға мүмкіндік береді.
Негізгі фундаменталды айнымалы болып келесі төрт айнымалы: 1) күш,
момент, кернеу; 2) арақышықтық, деформация және деформация жылдамдығы; 3)
уақыт; 4) энергия. Осыған сәйкес механикалық өлшеу аспаптары күштің,
деформацияның, уақыттың мәндерін есептейтін құрылғылармен жабдықталады.
Энергияны осы көрсеткіш бойынша немесе арнайы аспаптар көмегімен анықтайды.
Кез-келген аспаптың қиындық туындайтын жері, ол жұмысшы органы болып
табылады. Жұмысшы органның аспап көрсеткіштеріне әсерін тәжірибелік жолмен
анықтайды. Аталған фундаменталды айнымалылардың ішінде динамикалық
факторларды өлшеу қиындық туғызады. Себебі, оның мәні тәжірибе кезінде
тұрақты болмайды. Көптеген зерттеулер нәтижесінде реологиялық зерттеулер
нәтижесіне өлшеу жүйесінің қатаңдығының әсері зор екені анықталды. Мұны
әсіресе қалыптаспаған режимдер үшін және эксперименттік қисықтың бастапқы
алаңшаларында байқауға болады. Реологиялық аспаптарды өлшенетін шамасының
түріне байланысты төрт топқа жіктейді (кесте 5.1).

Аспаптардың мәндерді ауытқып көрсететіндігінен, бұл жіктелу шартты
болып саналады. М.М. Кусаков реологияда екі өлшемді әдістерді қарастырып
капилярлы вискозиметрге сипаттама береді. Вискозиметрдің алдын-ала
сығымдалған серіппесі тудыратын сұйықты ығыстырушы күші айнымалы болады.
Сонымен қатар ығысу жылдамдығының және жүктелудің өзгерісі белгілі
заңдылықпен берілетін аспаптар болады. Кестеде 5.1 көрсетілген әдістердің
ішінде алғашқы екеуі кең таралаған. Бірінші әдіс – ығысудың тұрақты
жылдамдық әдісі. Бұл әдіс электромеханикалық немесе гидравликалық жетек
арқылы жүзеге асады. Ол күш әртүрлі диномаметрлермен есептеледі. Екінші
әдіс – тұрақты жүктелу әдісі. Бұл әдіс конструкциялы түрде қарапайым,
өйткені орын ауыстыру жылдамдығын секундомермен өлшеуге немесе диаграммалық
таспаға жазуға болады.

2. Ығысулық қасиеттер өнімнің жанама ығысуы кезінде туындайды. Аққыш
жүйелердің ығысулық қасиеттерін өлшеу аспаптары жұмыс істеу әрекеттері
бойынша келесі топтарға бөлінеді: ротоционды, капиллярлы, пенетрометрлер.
Капилляр деп диаметрі бірнеше ондаған мм-ге дейінгі түзу түтікшені айтады.
Технологиялық процесс кезіндегі өнімнің ішкі өзгерісін тек өзгеріске
ұшыраған физикалық қасиеттер арқылы анықтауға болады.
Аспаптардың жұмысы кезінде жүйелік және кездейсоқ қателіктердің болуы
мүмкін. Пластикалы-тұтқыр қасиеттерді өлшеген кезде қателік (10%, ал сұйық
өнімдерді өлшегенде (2% аспауы керек. Экспериментті жүргізу жоспарын мұқият
дайындаған жағдайда қателік (5 және (0,5%-тен аспайды. Ығысулық,
компрессиондық және беттік қасиеттерді өлшеуге арналған аспаптардың өзіне
тән ерекшелігі болады.
Ротационды және капиллярлы визкозиметрлерде алынған мәндерге сүйеніп,
мұнда турбулентті ағын болмайтынын байқауға болады. Яғни, қозғалыс режимі
ламинарлы және құрылымдық болады. Қозғалыс режимі Рейнольдс критерийімен
сипатталады. Бұл өлшемсіз шама және ағынның кинематикалық энергиясының
қатынасына пропорционал болады.

3. Өнімдердің механикалық деформацияларының негізгі түрлеріне ығысуға
қоса көлемдік және өстік сығылу, сонымен қатар өстік созылу жатады. Аталған
сипаттамаларды өлшеудің негізгі әдістері келесілер: өстік сығылу,
өстіксозылу, одностороннее объемное сжатие и двустороннее объемное сжатие.
Өнімдердің өстік сығылуын анықтауға арналған аспаптар. Жұмыс істеу әдісі
барлық аспаптар үшін ұқсас. Пластинаның жетегінің түріне байланысты
құрылымдық сұлбалар келесідей жіктеледі: астыдан үстіге,
электрқозғалтқыштан немесе жүктің өзінен. Оларға ВНИИМП-тің әмбебап аспабын
және ВНИИМПа и МТИММП-тің дефометрін жатқызуға болады.
Өнімнің көлемдік сығылуын анықтауға арналған аспаптарға Москва ет
комбинатының және МТИММП-тің компрессионды акалориметрін, Геплердің
консистометрін, Ю.А. Мачихин мен А.С. Максимовтың аспаптарын жатқызуға
болады. Олар пластикалы-тұтқыр тамақ өнімдерінің әртүрлі қысымдағы
реологиялық және жылуфизикалық қасиеттерін анықтауға мүмкіндік береді.
Өнімнің созылуын анықтауға арналған аспаптарда тәжірибелік үлгіні
тұрақты өлшемде деформациялайды. Оларға Ю.А. Мачихин, В.Н. Данилов және
Г.П. Комогоров аспабы; Н.И. Назаров және Ю.В. Калинин аспабы; «Брабендер»
фирмасының экстенсографы; «Инстрон» әмбебап сынақ машинасы және т.б..

4. Тамақ өнімдерінің беттік қасиеттеріне - қатты бет пен өнімнің
шектескен жерінде туындайтын – адгезия және сыртқы үйкеліс жатады. Тамақ
өнімдерінің беттік қасиеттерін анықтауға арналған аспаптар адгезиометрлер
және сыртқы үйкелісті анықтауға арналған аспаптар болып бөлінеді.
Адгезиометрлердің жұмыс істеу принципі сыртқы күштерді түсіру арқылы
адгезиялық қабатты бұзуға негізделеді. Күштің түсуіне байланысты үзу және
(бірқалыпты және бірқалыпты емес) және ығыстыру әдістері белгілі.
Адгезиометрлерге МТИММП-тің әмбебап адгезиометрі; В.А. Данилов, Ю.А.
Мачихин және О.Г. Силаевтың адгезиометрлері; Ю.А. Клаповскийдің
адгезиометрі; МТИПП-тің АМ-1 адгезиометрі жатады.
Сыртқы үйкелісті анықтауға арналған аспаптардың классикалық түрлері
ауданы бірнеше квадрат миллиметрден ондаған квадрат сантиметрге дейін
болатын, жазық беттері жанасатын денелер жұбынан құралады. Ығысу (үйкелу)
денелерінің бірін тензометрлік, серіппелі және басқа датчиктердің көмегімен
өлшейді. Аз жылдамдықты үйкеліс кезінде беттердің түзусызықты орынауыстыруы
жүзеге асады.
Сыртқы үйкелісті анықтауға арналған аспаптардың кең таралған түрлеріне
трибометр және Н.Н. Мозениннің құрылғысы жатады.

Өзінді тексеруге арналған сұрақтар
1. Материалдардың құрылымдық-механикалық қасиетерін өлшеу аспаптары
қандай топқа жіктеледі? 2. Абсолютті аспаптар не үшін қолданылады? 3.
Негізгі фундаменталды айнымалы болып қандай айнымалы табылады? 4.
Реологиялық аспаптарды өлшенетін шамасының түріне байланысты қандай топқа
жіктейді? 5. Аққыш жүйелердің ығысулық қасиеттерін өлшеу аспаптары жұмыс
істеу әрекеттері бойынша қандай топтарға бөлінеді? 6. Өнімдердің
механикалық деформацияларының негізгі түрлеріне ығысуға қоса көлемдік және
өстік сығылу, сонымен қатар өстік созылу жатады. Аталған сипаттамаларды
өлшеудің негізгі әдістері қандай? Олардың артықшылықтары мен кемшіліктерін
көрсетіңіздер? 7. Пластинаның жетегінің түріне байланысты құрылымдық
сұлбалар қалай жіктеледі?

Дәріс 6. Ығысулық қасиеттерді анықтауға арналған әдістер мен аспаптар.
Дәріс жоспары:
1. Ротационды вискозиметрлер. Роторлардың геометриялық пішіндері.
Ротационды вискозиметрлердің теориялық негіздемесі.
2. Капиллярлы вискозиметрлер. Тұтқыр сұйықтәріздес өнімдерге арналған
капиллярлы вискозиметрдің принциптік сұлбалары. Капиллярлы вискозиметрлер
теориясы.
3. Пенетрометрлер, консистометрлер және басқа вискозиметрлер.
Вискозиметрлер мен пенетрометрлердің принциптік сұлбалары.

1. Ротационды визкозиметрлер бір геометриялық пішінде жасалады.
Коаксиалды цилиндр (сурет 6.1, а), сфера және жарты сфера (сурет 6.1, б),
екі конус (сурет 6.1, в), екі жазық параллельді пластина (сурет 6.1, г),
екі жазық сақина (сурет 6.1, д) немесе екі конусты сақина (сурет 6.1, к).
[pic]
Сурет 6.1. Ротационды визкозиметрлердiң принциптiк сұлбасы.

Көбінесе жұмысшы саңылау немесе жұмысшы құрал құрмалас, яғни бірнеше
әртүрлі беттерден тұрады: цилиндр-диск, цилиндр жарты сфера, конус диск,
цилиндр конус, цилиндр-конус-диск және т.б. Зерттелінетін өнім жұмысшы
беттер арасына орналастырылады. Өнім кедергі күшін беттердің біреуін
айналысқа келтіру арқылы өлшейді. Ең көп таралған тұтқыр және пластикалы-
тұтқыр өнімдердің қасиеттерін анықтауға арналған коаксильды-цилиндрлі
құрастырылған беттер болып табылады. Шексіз ортаға орналастырылатын бір
өлшеуіш беттен тұратын аспаптар болады. Мұндай типті аспаптар өте сирек
кездеседі. Себебі, мысалы, пластикалы-тұтқыр орталардың қасиеттерін өлшеуде
жылдамдық градиентінің шамасын өлшеу қиындық туғызады.
Пластикалы-тұтқыр дисперсті жүйелерді реологиялық қасиеттерін өлшеу
кезінде жұмысшы бетпен өнімнің сырғанауы байқалады. Осы құбылыс болмауы
үшін жұмысшы беттерді рифельді етіп жасайды. Мысалы: тегіс роторлы
«Peoтecт» вискозиметрі еттартқышта ұсақталған еттің тұтқырлығын өлшеуге
жарамсыз болып шықты. «Peoтecт» вискозиметрі өте жоғары емес жылдамдық
градиенті аймағында, жоғары ылғалдылықты шұжық фаршына жарамды және
Воларовичтің ротационды вискозиметріне ұқсас шамаларды береді.
Ротационды вискозиметрдердің теориясы әртүрлі жұмысшы бет үшін алуан
түрлі. Сондықтан біз, ет және сүт өнімдерінің қасиеттерін меңгеруде
қолданылатын негізгі ұғымдар мен есептік теңдеулерге тоқталамыз. Ротационды
вискозиметрлер – көлемі кіші және өте үлкен ығысу деформациясы үшін кернеу
мен деформацияның практикалық біртекті өрісін алуға мүмкіндік беретін
теориялық түрде негізделген алғашқы аспап болып табылады. Құрылымдық-
механикалық қасиеттерді ротациондық вискозиметрмен зерттеу кезінде
келесілерді дұрыс есептеп, таңдаудың ерекше маңызы зор: аспаптың жұмысшы
құралдарын тәжірибелік шамаларды жалпы негіздеу үшін математикалық
моделдеу, аспаптың көрсеткіштеріне цилиндрдің жақ бетінің әсерін, градиенті
қабаттың қалыңдығын және жылдамдық градиентінің шамасы. Кейінірек, осы
факторлардың әсері мұқият қарастырылады.
Өлшеуіш роторлардың өлшемі аспаптың көрсеткіштеріне әсер етеді.
Әдебиеттерде бұл жайында жалпылама белгіленген тоқталым жоқ, дегенмен
аспаптардың жұмысшы құралдарының оңтайлы өлшемдерін таңдауға арналған
келесі ұсыныстар бар: сақиналық жұмысшы саңылаудың өлшемі неғұрлым кіші
болғанда оңтайлы болып саналады, бұл кезде саңылаудың биіктігі бойынша
қысымның таралуы біркелкі болады. Саңылау қалыңдығы бөлшек өлшемдерінен
әлдеқайда үлкен болуы тиіс, себебі өлшеу кезінде механикалық бөгелу
(кедергі) болмауы тиіс.
РВ-8 типті жартылай сфералы цилиндрлі вискозиметрлер үшін саңылаудың
кішіреюімен тұтқыр сұйықтың ағынынан туындайтын қателіктерде де азаяды.
Мысалы, майда ұсақталған ет фаршы үшін роторлы сыртқы радиусының RB
стақанның ішкі радиусына қатынасы 0,85-0,90 аралығында болғанда оңтайлы
болып саналады.
Мысал ретінде цилиндрлі вискозиметрдің коаксиальді саңылауындағы
өнімнің ағуын қарастырайық. Вискозиметрдің радиусы Rс қозғалмайтын
цилиндрі және бұрыштық ( жылдамдықпен айналатын радиусы Ri роторы бар.
Коаксиалді саңылауындағы пластикалы тұтқыр дененің деформациялы күйін
зерттеуде үш қабатты байқауға болады. Бірінші қабат – үлкен жылдамдық
градиенті бар айналмалы цилиндр. Екінші қабат – ол біріншіден азаяды, ал
үшінші – нөлге тең болады, бұнда сырғанақ типті деформациялардың болу
мүмкіндігі бар.
Жылдамдық градиенті – градиентті қабаттың қалыңдығымен анықталады.
Егер – градиентті қабаттың қалыңдығы Δr деп белгілесек, және Δr≤Rc- Bi,
онда ротордың жақ бетінің шеңберлік жылдамдығын ω(м/с) белгілі екенін
ескеріп
[pic] (6.1)
мұнда N – ротордың айналмалы жиілігі, айн/с,
Жылдамдық градиенті ε΄ (1/с) жуықтап келесі сызықтық тәуелділік
түрінде өрнектеуге болады:
[pic] (6.2)
Бұл теңдеуден қабаттың қалыңдығы градиент шамасын анықтайтынын
көреміз.
Айналыс өсінен r қашықтықтағы кез-келген қабаттың нақтылы жылдамдық
градиенті:
[pic] (6.3)
мұндағы „–” - таңбалы радиус үлкейгенде жылдамдықтың азаятынын көрсетеді.
Коаксиальді саңылаудағы ығысу кернеуі қабаттардың салыстырмалы ығысуы
нәтижесінде туындайды.
(6.3) теңдеуіндегі айнымалыларды бөліп және интегралдағаннан кейін
(6.1) теңдеуді ескеріп, жылдамдық градиентін есептеуге арналған лагорифмдік
заңды аламыз.
[pic] (6.4)
(6.1) теңдеуді ескеріп, (6.2) пен (6.4) теңдеуді салыстырғанда,
жылдамдық градиенті ротордың айналуындағы шеңберлік жылдамдықпен
анықталатынын байқауға болады:
[pic] (6.5)
мұнда а - жылдамдық градиентін әр түрлі тәсілдермен анықтау кезіндегі
коэффициент.

Өзінді тексеруге арналған сұрақтар
1. Ротационды визкозиметрлердің жұмысшы органдары қандай болады? 2.
Ротационды вискозиметрлер қандай аспап болып табылады? 3. Өлшеуіш
роторлардың өлшемі аспаптың көрсеткіштеріне әсер етеді. Әдебиеттерде бұл
жайында жалпылама белгіленген тоқталым жоқ, дегенмен аспаптардың жұмысшы
құралдарының оңтайлы өлшемдерін таңдауға арналған қандай ұсыныстар бар? 5.
Пластометрдың негізгі сипаттамалары болып не табылады? 6. Жылдамдық
градиенті деген не? 7. Жылдамдық градиентін жуықтап қандай сызықтық
тәуелділік түрінде өрнектеуге болады?

Дәріс 7. Өнімдердің қатты денелермен шектескен жеріндегі қасиеттерін
анықтау әдістері мен аспаптары.
Дәріс жоспары:
1. Адгезиялық беріктікті анықтауға арналған аспаптар.
2. Өнімнің кіші және үлкен қозғалыс жылдамдығы кезіндегі сыртқы үйкеліс
коэффициентін анықтауға арналған аспаптар.
3. Адгезиометрлер мен трибометрлердің көмегімен тәжірибелер жасау
әдістемелері.

1. Адгезияны анықтау әдістері мен аспаптарының жұмыс принципі
адгезиялық жапсарды сыртқы күш түсіру арқылы бұзуға негізделеді. Күшті
түсіру әдістері бойынша үзу (бірқалыпты және бірқалыпты емес) және ығыстыру
әдістері бар (сурет 7.1).
Тамақ, ет және сүт өнімдеріне арналған адгезиометрлерде күштің түсу
және үзу күшін тіркеу тәсілі бойынша өзгешеленетін (сурет 7.1, а) сұлба
қолданылады. Мысалы, Б.А. Николаевтың аспабында рычагты механизм көмегімен
үстіңгі диск «лезде» бөлектенеді; А.Г. Кульман аспабында астыңғы диск өзіне
ілінген сыйымдылық сумен толған сайын біртіндеп бөлектенеді.
МТИММП әмбебап адгезиометрі өлшеудің геометриялық, кинематикалық,
динамикалық және басқа параметрлерін кең диапазонда өзгерте алады. Оның
корпусы, пластинаны орнатуға арналған микрометрлік бұрандалы құрылғысы
болады.
С.В. Сорокин мен С.А. Мачихин маятникті вискозиметр жасап шығарды.
Аспаптың нақтылы иеориялық негіздемесі ньютондық сұйықтар үшін жарамды.
ВНИММП вибрациялы вискозиметрі фаршқа енгізілетін зондтан және
электрлік блоктан тұрады. Ол бірнеше жүздеген долядан 106 Па∙с-қа дейінгі
диапазонда ньютондық және ньютондық емес орталардың тұтқырлығын анықтауға
мүмкіндік береді және тұтқырлықтың үздіксіз өзгерісін анықтауға
қолданылады.

[pic]

Сурет 7.1. Адгезиялық беріктікті анықтау әдістері:
а — қалыпты үзілу әдісі: 1 — адгезиялы; 2 — когезиялы; 3 —аралас; 4 — үзуді
жүзеге асыратын құрылғының сұлбасы; б — қатты материалдың қабаттарын
ажырату тәсілі: 1 — ортадан тыс созылу; 2 — плиталы және жұқа бетті
материалдың иілуі; 3 — жұқа бетті материалдың иілуі; 4 - жұқа бетті
материалдың консольді иілуі; в — иілгіш материалдардың қабаттарының ажырау
тәсілі: 1,2, 3 — қатаң төсемшеден 90° бұрышпен; 4 — қатаң төсемшеден 180°
бұрышпен; 5 — иілгіш төсемшеден; г — ығысулы бұзылу тәсілі: 1 — біржақты
қосылыстың созылуы кезінде; 2 — екіжақты қосылыстың созылуы кезінде;
3—цилиндрмен стерженнің қосылысыдағы сығу кезінде; д — бұралу кезіндегі
ығысулық бұзылу тәсілі: 1 — цилиндрдің жақ беті бойынша; 2 — жартылай
цилиндрлердің сақиналық жақ беті бойынша; 3 — цилиндрмен стерженнің жақ
беті бойынша.

2. Сыртқы үйкелісті анықтауға арналған аспаптардың классикалық типтері
жазық беттерімен жанасатын қос жұп денеден тұрады. Дененнің ауданы бірнеше
квадрат миллиметрден ондаған квадрат сантиметрге дейін болады (сурет 7.2).
Ет өнімдерінің сыртқы үйкеліс коэффициентерінің нақтылы және тиімді
шамаларын анықтауға және есепетеуге мүмкіндік беретін тележкалы трибометр.
Зертелетін өнім тележканың жазық бетіне орнатылатын рамкаға салынады. Ол
тартқыш жіп арқылы электрқозғалтқыш көмегімен жылжиды. Рамка тензометрлік
балка арқылы жалғанған.
Қатты өнімдердің, мысалы сырдың, қасиеттерін анықтауға арналған Н.Н.
Мозениннің құрылғысы (сурет 7.2, б) тәжірибелік нұсқаны престейтін
бұрандалы механизмі бар жүк пластинасының жетегімен жабдықталған.

[pic]

Сурет 7.2. Өнімдердің кіші (а, б, в) және үлкен (г, д, е) қозғалыс
жылдамдықтары кезіндегі сыртқы үйкеліс жылдамдықтарын анықтауға арналған
аспаптардың сұлбалары:
а — арбашалы және электрқозғалтқышты трибометр; б— құлайтын жүкке параллель
ығысаты пластинасы және жетегі бар трибометр; е —гидроцилиндрлі жетегі бар
трибометр а; г — сым типтес трибометр; д — кинетикалы адгезиометр-
трибометр; е —диск типтес трибометр; 1 — өнімнің үйкелісін анықтайтын
материал; 2 — зерттелетін өнім (немесе өнім қабаты); 3 — түйісу қысымын
туғызуға арналған құрылғы; 4 — үйкеліс және үзу (тензометрлік және жүктік)
күшін анықтауға арналған құрылғы; 5 — жетегінің жүйесі; 6 — орынауыстыруды
өлшейтін құрылғы (индикатор).

Түйісу беттері кіші және қалыпты күштер шамасы үлкен болған кездегі
үйкелісті анықтау үшін қозғалмалы бөлігінің гидроцилиндрлі жетегі бар және
тензометрлік балка арқылы күшті тіркейтін құрылғы (сурет 7.2, в)
қолданылады.

3. МТИММП-тің әмбебап адгезиометрінің корпусы, пластинаны орнатуға
арналған микрометрлің бұрандалы құрылғысы бар. Ол тензобалкаға орнатылған
ұстағыш арқылы бекітіледі және жүйенің қозғалмалы бөлігінің бірөстілігін
қамтамасыз ететін құйрықшамен жабдықталған. Алдын-ала түйісуді жүзеге асыру
мақсатында тензобалкаға жүк орнатылады.
Техникалық сипаттамасы: алдын-ала түйісу қысымы 300÷3,5∙105 Па;
адгезиялық қысымды өлшеу шегі 300÷6180 Па, алдын-ала түйісу ұзақтылығы
шектелмейді.
Эксперимент кезінде күш сызықты түрде өседі, жылдамдықтың өсуі
осциллограммадағы сызықтың көлбеулік бұрышының тангенсімен сипатталады.
Ю.В. Клаповскийдің адгезиометрі кондитерлік өнімдердің қасиеттерін
анықтауға арналған. Зерттелетін масса қақпағында тесігі бар кюветаға
салынады. Адгезиялық қасиеті анықталатын материалдан жасалған пластина
кішкене саңылау қалатындай етіліп, бұл тесікке енгізіледі. Пластина
серіппелі өлшегіш сақина арқылы бағыттағыш бойымен сырғитын штокқа
бекітіледі. Шток екінші жағынан топсамен рычагқа бекітіледі. Үзу күшін
анықтау үшін өлшегіш сақинаға тензорезисторлар жапсырылады. Түйісуші
пластинаның орынауыстыруы жарықтандырғыш және фотодиод орналасқан екі
жағынан шторканың көмегімен өлшенеді.
Ю.В. Ашкеров үйкеліс пен кинетикалық адгезия зерттеулерін жүргізді.
Аспаптағы май пленкасына орнатылатын жылжымалы тиек, айналмалы дисктен
қалыпты түрде ажырайды. Үзу күші тензобалканың деформациясы арқылы
анықталады (сурет 7.2, д).
Еттің болат боймын үйкелісі сурет 7.2, е суретте көрсетілген қондырғы
көмегімен зерттелді. Диск тұрақты тоқты электрқозғалтқыш арқылы қозғалыс
алады, айналыс жиілігі өніммен түйіскен жерінде 0,1-ден 72 м/с-қа дейінгі
шеңберлік жылдамдықты қамтамасыз ету арқылы реттелуі мүмкін. Зерттелетін
өнім үйкеліс күшін анықтау үшін екі тензобалкаға орнатылған рамкаға
салынады.

Өзінді тексеруге арналған сұрақтар
1. Адгезияны анықтау әдістері мен аспаптарының жұмыс принципі қандай
құбылысты жасауға негізделеді? 2. Адгезиялық беріктікті анықтау әдістері
қандай? 3. С.В. Сорокин мен С.А. Мачихин қандай аспап жасап шығарды? 4.
Өнімдердің кіші және үлкен қозғалыс жылдамдықтары кезіндегі сыртқы үйкеліс
жылдамдықтарын анықтауға арналған аспаптардың түрлері қандай? 5. Трибометр
деген не? 6. МТИММП-тің әмбебап адгезиометрінің құрлысы қандай? Оның
техникалық сипаттамасы қандай? 7. Ю.В. Клаповскийдің адгезиометрі қандай
өнімдердің қасиеттерін анықтауға арналған? 8. Ю.В. Ашкеров қандай
зерттеулерін жүргізді?

Дәріс 8. Қатты тәріздес тамақ өнімдерінің ығысулық қасиеттері.
Дәріс жоспары:
1. Бүлінбеген құрылымдардың құрылымдық-механикалық қасиеттері.
2. Ағудың бастапқы кезеңінен құрылымның шектік бұзылуына дейінгі
ығысулық қасиеттер.
3. Әртүрлі технологиялық факторлардың құрылымдық-механикалық
қасиеттерге әсері.

1. Бұл жүйелердің реалдық ағу шартының әртүрлі реологиялық
параметрімен сипатталады, кейбір денелер таңдалып алынған математикалық
модельдеу арқылы анықталады.
Құрылымымы практикалық бұзылмаған аймақтардың ығысулық сипаттамалары
келесідей болады. Құрылымы практикалық бұзылмаған тағамдардың кернеуі
деформацияның жүруі, шектік ығысу кернеуі, әдетте кинетикалық деформация
қисығымен, серпімділік модулі, релаксация периодымен және эффективті
тұтқырлықпен сипатталады.
Деформацияның өсуі мен кемуін деформиленген сосискалы фарштың жанама
кернеуі ауқымдағы [pic]-8 вискозиметрдің арнайы тіреуінің типтік
кинематикалық қисық көмегімен алынады. Фарштың негізгі сипаттамалары (кесте
8.1) белгіленген.

Кесте 8.1. Практикалық бұзылмаған құрылымымен сосискалы фарштың
құрылымдық–механикалық сипаттамасы.
|Атаулар сипаттамасы |Кернеудің өзгеріс шегі |өсу мәні |
|Лездік серпімділік модулі, Па |100-ден аз |1,23*104 |
|Басталғаннан кейінгі серпімділік модулі,|100-150 |0,8*104 |
|Па | | |
|Жылжығыштық деформация кезіндегі |150-20 |16*105 |
|эффективті тұтқырлық, Па*с | | |
|Статикалық шекті ығысу кернеуі, Па*с |- |250 (300) |
|Ең үлкен эффективті тұтқырлығы, Па |250-350 |5*105 |

Кей жағдайда деформацияның релаксация периоды таралу спектрімен
анықталады, бірақ көбінесе тәжірибе кезінде ығысу кернеуімен анықталады.
Жанама кернеу шамасы 25, 50, 75 және 100-ден жоғары, ал деформацияның
релаксация периолы [pic] келесі мәндерге ие болады: 310, 150, 97, 72 с.
Қателігі 6%-тен аспауы керек. [pic]=7300/[pic] тәуелді болады.

2. Тағам өнімдерінің (шұжық, балық және ет фаршысы т.б) деформациялық
кернеу кезінде жоғары шекті ығысу кернеуі, шекті ығысу кернеуі (ағу шегі)
және тұтқырлығы қабылданған математикалық моделге тәуелді. Жұмысшы
органдары машина мен жабдықтарда басқа ауыспалы шамаларға қарағанда
салыстырмалы жоғарғы жылдамдық градиенті және ығысу кернеуі тұрақты шама.
Олар объектінің мазмұны мен сапа көрсеткіштерін терең сипаттайды.

Кесте 8.2. Өндірістегі әртүрлі ет фаршының ығысу шамалары.

|Фарш шикізатының |Шекті Па |Пластикалық |Теңдеулер коэффициенті (1-30)|
|атаулары |ығысу кернеуі|тұтқырлық, Па∙с | |
| | | |В |В* |m |
|Сиыр еті |700 |18-20 |6,2 |510 |0,73 |
|(куттерленген) | | | | | |
|Шошқа еті |650 |19-22 |6 |480 |0,72 |
|(куттерленген) | | | | | |
|Шұжық: | | | | | |
|Любительская |700 |18-28 |5 |610 |0,79 |
|Докторская |540 |16-19 |4,3 |430 |0,75 |
|Майлы |500 |- |3,5 |430 |0,79 |
|Ливерная | | | | | |
|300 С |2200 |- |6 |780 |0,8 |
|600 С |100 |- |3 |390 |0,8 |
|Шошқа сосискасы |450 |9-11 |3 |320 |0,77 |
|Котлеттер |400 |9-14 |3,5 |360 |0,76 |

Құрылымның бұзылу аймағы эффективті тұтқырлық, жылдамдық градиентіне
тәуелді. Сонымен қатар, фаршқа гистерезистік құбылыс тән. Жалпы
гистерезистік құбылыс беттік қисық – сызықтың эффективті тұтқырлығы мен
ығысу кернеуі және сақтау ұзақтығына тәуелді. Дәрежелік тәуелділігі беттік
қисық-сызықтың орналасуымен сипатталады.
Өндірістегі етті тағамдардың негізгі ығысу қасиеттерін өлшеу
температурасы 100 С жуық болады.
Ленинград ет комбинатында әртүрлі шұжық фарштары дайындалады, оларда
«реотест» вискозиметрі көмегімен реологиялық тұрақты теңдеу анықтайды.
Тағамның температурасын 100 С ұстайды, жылдамдық градиентін 3-тен 145с-1
тең. өлшеу шамалары кесте 8.3 көрсетілген.

Кесте 8.3. Әртүрлі шұжық фаршының реологиялық тұрақтысы.

|Колбаса шикізатының фарш атаулары |В* |m |
|Столовая |335 |0,79 |
|Молочная, докторская |375 |0,79 |
|Отдельная |420 |0,8 |
|Чайная |500 |0,81 |
|Любительская |640 |0,82 |
|Таллинская |1000 |0,81 |
|Сервелат |1370 |0,85 |

Азық–түлік өнімдерінің құрамын дайындағанда немесе қосқан қоспалар
құрамын, температура, ұсталым уақыты стандарт бойынша ажыратылады. Көптеген
басты технологиялық факторлар ығысу қасиеттердің нақты шамасынның
көрсетілуі ықпал етеді. Бұл мәліметтер қолайлы процестер параметрін
тұрақтандыру үшін және сонымен қатар автоматты басқару технологиялық
процестері мен негізгі машиналар мен жабдықтарды реологиялық есептеулер
арқылы орындайды.
Сутек ионының (рН) концентрацияға әсері фарштың ығысу қасиетінің интервал
мәні рН 3-тен 10-ға дейін. Бұл туралы ең үлкен ағушылық рН мәні 5 жуық мән
қабылданған. рН бірлігінің жоғарылауы мен кемуі минимум тұтқырлығына сәйкес
4-5 есеге дейін ұзаруы мүмкін.
Температураның әсері фарштың ығысу қасиетінің температурасы 20 С-дан 350
С-ға дейін ауытқиды.
Арнайы тұрмыстық ет тартқыштан өткен балық фаршының температурасы 3,150 С
және 400 С, бұзылған құрылымы 0,765, 0,785 және 0,815, эффективті тұтқырлық
бірлігіндегі жылдамдық градиенті («Реотест» вискозиметрі) 1650, 960 және
600 Па*с мөлшерімен құрылады.

3. Ұстау уақытына әсері. Экспериментті зерттеу кезінде жасалған шұжықтың
тиімді уақыты мен шикізатының қасиетінде ұсталым уақытына әсерін білу
қажет. Практикалық ығысулық қасиеті 2 сағатта фарш аумағының ескіруі
өзгермейді. 4-10 сағат ұсталса, ығысулық қасиеті максимум мәнег жетеді.
Сондықтан, процесс аяқталғанда критикалық ұстау уақыты 4-6 сағат аралығында
өздігінен беріктенеді және ылғал сіңіру байланысына ие болады.
Майлылыққа әсері. Фарштың майлылыққа әсері ығысу қасиетінде әртүрлі
бағаланады. Профессор Р. Хамм әріптестерімен піскен шошқа майын гомогенді
бұлшыққа қосқан. Майдың ұлғаю мөлшері (0-ден 50 %-ке дейін) ағу шегі мен
тұтқырлығы 150 С –де қатты ұлғаяды, 200 С-де ақырындап көбейеді, ал 300 С-
де майдың ұлғаюы төмендейді. Біздің мәліметтер бойынша, пісірілген шошқа
майының критикалық температурасы 26,50 С тең. Егер температураны
төмендетсе, май түгелдей кристализациялық типті қаңқаға ие болады. Р.Хамм
сумен қосылыста және гомогенді ткандердің температурасы 240 С дейін
төмендейтінін нақты анықтаған.
Қысымға әсері. Фарш шикізатының ығысулық қасиетінің қысымға әсерін арнайы
вискозиметрде зерттейді. Қысым ұлғаюы барлық қасиеттерді ұлғайтады.
Практика кезіндегі пластикалық тұтқырлық қысымға тәуелді емес, ауытқу
аймағы [pic]6%-тен жоғарлатпау керек.
Кейбір балық фаршының В.А. Голованец берген ығысу қасиеттері кестеде 8.4
келтірілген. Ет фаршының қасиетін формула жолымен анықтауға болады.

Кесте 8.4. Әртүрлі қысымдағы өндірістік балық фаршының ығысулық қасиеттер
мәні.
|Фарш шикізатының |Қысым Па |Шекті ығысу |Пластикалық |Теңдеулер |
|атаулары | |кернеуі |тұтқырлық |коэффициенттері |
| | | | |В |В* |м |
| |0 |120 |13,8 |3,5 |82,3 |
|Шекті ығысу кернеуі, Па |1480 |0 |7 |0 |0,3 |
|Майдың пластикалық тұтқырлығы, Па*с | | | | | |
|1 кг фаршқа кг май | | | | | |
|0-ден 0,15 дейін |365 |0 |-14 |0 |1,05 |
|0,15-тен 0,4 дейін |18960 |0 |-50,5 |76,5 |1,75 |
|Бірлік жылдамдықтағы эффективті тұтқырлық|30 |0 |0 |0 |0,5 |
|Па*с | | | | | |
|Бұзылған құрылым темпі |1,005 |0 |-2,21 |4,6 |- |

|Реологиялық қасиеттері |в2 |в1 |с1 |с2 |с3 |
|Шекті ығысу кернеуі, Па |0 |27 |0,49 |-1 |0 |
|Майдың пластикалық тұтқырлығы, Па*с | | | | | |
|1 кг фаршқа кг май | | | | | |
|0-ден 0,15 дейін |-2,44 |0 |0 |0 |0 |
|0,15-тен 0,4 дейін |-9,05 |0 |0 |0 |0 |
|Бірлік жылдамдықтағы эффективті тұтқырлық|0 |18 |0,1 |0,8 |0 |
|Па*с | | | | | |
|Бұзылған құрылым темпі |- |- |-2,218|1,44 |-3 |

Келтірілген формулалар экспериментті келесі шектерге ажыратады: шекті
ығысу кернеуі [pic]5%, ал жоғарғы қысымы [pic]8%, пластикалық тұтқырлық
[pic]7%, фарштан басқа шошқалы сарделька үшін жоғарғы қысымы [pic]15%
көтерілуі мүмкін және бұзылу құрылыс темпі үшін [pic]3% болады.

Өзінді тексеруге арналған сұрақтар
1. Құрылымы практикалық бұзылмаған тағамдардың кернеуі немен
сипатталады? 2. Деформацияның өсуі мен кемуін деформиленген сосискалы
фарштың жанама кернеуі ауқымдағы қандай аспаптың арнайы тіреуінің типтік
кинематикалық қисық көмегімен алынады? 3. Өндірістегі әртүрлі ет фаршының
ығысу шамалары қандай? 4. Құрылымның бұзылу аймағы қандай параметрлерге
тәуелді? 5. Әртүрлі шұжық фаршының реологиялық тұрақтысы қандай болады? 6.
Шұжық фаршының ұстау уақытына әсері қандай? 7. Фарштың майлылыққа әсері
қандай? 8. Фарштың қысымға әсері қандай? 9. Әртүрлі фарш шикізаттарын 200 С
температураға жуық мәнге, қандай қосымша теңдеулермен анықтайды? 10.
Әртүрлі жұқа ұсақталған шұжық фаршының ығысу қасиеттерінің коэффициент
мәндері қандай болады? 11. Келтірілген формулалар экспериментті қандай
шектерге ажыратады?

Дәріс 9. Сұйық тәріздес тамақ өнімдерінің ығысулық қасиеттері.
Дәріс жоспары:
1. Жалпы мағлұмат.
2. Ет-сүйекті, шырышты және желатинді сорпаның тұтқырлығы.
3. Қанның, меланждың және ерітілген мал майының тұтқырлығы.

1. Ығысулық қасиеттер өнімдердің негізгі іргелі физикалық қасиеттері
болып табылады. Бұл қасиеттер өңделетін өнімге механикалық әсер кезінде
туындайды және бұл қасиеттер механикалық параметрлерді (геометриялық,
кинематикалық және динамикалық) анықтау мақсатында машиналардың жұмысшы
органдарындағы өнімнің ағу процесін есептеу үшін қолданылады; олар өнім
сапасының маңызды аспектілерін сипаттайды. Сонымен қатар ығысулық қасиеттер
әртүрлі физикалық процестерді: гидромеханикалық, жылулық, (кондуктивті,
жоғары жиілікті және булану т.с.с.) массаалмасу және т.б.. анықтауда есепке
алынады.
Сұйық тәріздес тамақ өнімдерінің ығысулық қасиеттері тұтқырлық немесе
тиімді тұтқырлықпен сипатталады және олардың статикалық шектік ығысу
кернеуі болмайды. Сұйық тәріздес өнімдердің машиналардың жұмысшы
органдарындағы жоғары жылдамдық градиенті немесе температура өзгерісі
кезінде аққанда құрылымдық торлары әлсіздігінен бұзылады.

2. Тұтқырлықтың η ( Па∙с) температуралық тәуелділігі 40÷90° С
аралығында дәрежелік теңдеумен сипатталады; мұнда эмпирикалық коэффицентт
келесі мәндерге ие болады: a1=0,01905 exp (19,3 с); а2=1,26 с+0,92; tпр =
1°С; с — құрғақ заттар концентрациясы, өзгеру шегі 1 кг сорпаға 0-ден 0,2
кг-ға дейін құрғақ заттар, с 0,01 ден 0,05-ке дейін болғанда төмен
нәтижелер береді.
Әтүрлі концентрациядағы және температурадағы ет-сүйекті сорпаның
тұтқырлық шамасы анықтама әдебиеттерде келтірілген. Бұл мәліметтер
капиллярлы вискозиметрлер мен Гепплер вискозиметрінің көмегімен алынған.
Концентрациясы 0,01 сорпаның тұтқырлығы бойынша мәндерді жалпыласақ Тпр =
313 К және [pic] = 10-3 Па∙с болады.
Шырышты және желатинді сорпалардың концентрациялары бірдей болғанымен
тұтқырлықтары әртүрлі болады. Оны сорпаны алу тәсілі және ақуыздардың
сандық қатынасы бойынша, яғни глютиннің ыдырауының өнім бөлшектерінің
өлшемі бойынша анықтайды.Шырыштың стандартты ерітіндісінің шартты
тұтқырлығының шамасы 30°С-та 1,8-ден 6°Е (0,01-ден 0,045 Па∙с). Дәл осындай
жағдайдағы ет-сүйекті сорпаның тұтқырлығы – неғұрлым тұрақты 2,1° Е (0,013
Па∙с жуық) тең болады. Концентрациясы дәл осындай желатин ерітіндісінің
тұтқырлығы 40° С-та 6÷40° Е (0,045-тен 0,3 Па∙с-қа дейін) болады. Желатин
ерітіндісінің тұтқырлығы көптеген технологиялық факторлардан және
молекулалық құрылымнан тәуелді болатынын, оның әлі толық зертелмегенін
айта кеткен жөн.
Желатиннің сапасын оның тұтқырлығы арқылы бағалау үшін 40°С
температурада және 10% концентрацияда капиллярлы вискозиметрлер ВПЖ-1, ВПЖ-
2 және ВПЖ-4 қолданылады.

3. Құрғақ заттардың концентрациясы жоғарылағанда қанның тұтқырлығы
өседі және температура өскенде төмендейді. Қоюландыру зертханалық
қондырғыда ультрафильтрациялау арқылы жүзеге асырылды. Тұтқырлықты Гепплер
вискозиметрі мен Ротовиско реовискозиметрі арқылы өлшейді. Ротовиско
реовискозиметріндегі мәліметтер 380 с-1 жылдамдық градиентінті мен 20° С
температурада алынған. Қанның концентрациясы 0,261 болғанда типтік дәрежелі
сұйықтық пайда болады, бұл сұйықтық үшін коэффициенттің келесі мәндері:
[pic] = 0,3 Па∙с, т = 0,27.
Құрғақ заттардың концентрациясы төмендегенде жылдамдық градиентіне
байланысты тиімді тұтқырлықтың өзгерісі дәрежелі занмен сипатталады, ал
қанның плазмасы ньютондық сұйықтық болып табылады. Олардың концентрациясы
жоғарлағанда сорпа тұтқырлығына қарағанда қанның тұтқырлығы жылдам өспейді.
Күзде және көктемде жиналған меланж үшін сүзгілеу және біршама
гомогенизациядан кейін тұтқырлықты Пинкевич вискозиметрімен анықтайды.
Тұтқырлықтың әртүрлі болғаны жылдың әр айында малдың және құстардың өсіру
жағдайына байланысты.
Өндірістік майдың тұтқырлығын Гепплер және капиллярлы вискозиметрлер
арқылы анықтайды. Оның температурадан тәуелділігі теңдеумен сипатталады,
мұнда температура 1◦ С берілген, ал эмпирикалық коэффициент мәндері мен
тұтқырлық шамалары анықтамаларда берілген. Өндірістік майдың композициялары
тұтқырлық бойынша теңдеумен алынған нәтижелерден ±4% аралығында айырылады.

Өзінді тексеруге арналған сұрақтар
1. Ығысулық қасиеттер қандай қасиеттері болып табылады? 2. Бұл қасиеттер
не үшін қолданылады? 3. Ығысулық қасиеттер қандай физикалық процестерді
анықтауда есепке алынады? 4. Сұйық тәріздес тамақ өнімдерінің ығысулық
қасиеттері қандай сипаттамалармен сипатталады және олардың қандай шамасы
болмайды? 5. Тұтқырлықтың температуралық тәуелділігі 40÷90° С аралығында
қандай теңдеумен сипатталады? 6. Шырышты және желатинді сорпалардың
концентрациялары бірдей болғанымен тұтқырлықтары қандай болады? 7. Ет-
сүйекті сорпаның тұтқырлығы неге тең? 8. Концентрациясы дәл осындай желатин
ерітіндісінің тұтқырлығы қандай? 9. Желатиннің сапасын оның тұтқырлығы
арқылы бағалау үшін 40°С температурада және 10% концентрацияда қандай
аспаптар қолданылады? 10. Тұтқырлықты қандай аспаптар арқылы өлшейді? 11.
Күзде және көктемде жиналған меланж үшін сүзгілеу және біршама
гомогенизациядан кейін тұтқырлықты қандай аспаппен анықтайды? 12.
Өндірістік майдың тұтқырлығын қандай аспаптар арқылы анықтайды?

Дәріс 10. Өнімдердің компрессиондық сипаттамалары.
Дәріс жоспары:
1. Сүтті тағамдардың компресиондық құрылымы.
2. Сүт және сүт тағамдарының тығыздығы.
3. Өнімдердің тығыздығы.

1. Компресионды тығыздық азық-түлікте былай жүреді, көбіне мұнда оның
фаза түрі өзгереді. Сүтті тағамдарға жоғарғы фазалық ақуызы, оның кеуекті
дисперсті денесін фазалық көлемі мен көрестуге болады, мына формуламен
анықтайды:

υ[pic]
(10.1)
[pic]
(10.2)
мұнда υn – жалпы өнімнің кеуегі, м3/м3;
[pic]- кеуекті өнімнің газы, м3/м3;
v,vж,vг - өнімнің барлық көлемі және кеуектің көлемі, ол сұйық және газдың
фазаларға толтырылған.
Кеуекті материалдарды көбінесін коэффициентті кеуекпен салыстырады Еп,
ол бүкіл көлемдік кеуекпен байланысты:
[pic]
(10.3)
Дерек бойынша, жалпы ірімшік пен сырдың кеуектілігің құрылымдық
кестеден 10.1 көруге болады.

Кесте 10.1. Ірімшік пен сырдың жалпы кеуектілігі.

Сыр кеуектілігінің массасы газ бойынша өнім формасының методына
тәуелді.
Дерек бойынша, сыр массасының тесік көлемі әр түрлі қалыптық әдісіне
байланысты. Оны 10.2 кестеден көруге болады.
Өсу коэффициенттің қыр қысымын қатынастан алуға болады, тәжірибелік
қарсылықты анықтау үшін, өнім қажалуы қабырға приборына байланысты, әр
түрлі шығармашылық қажалау коэффициенті f бұл қыр қысым коэффициенті.
Орташа шама f [pic]бұл қыспақ массасы әр түрлі қысымды болады, ол 10.2
кестеде көрсетілген. Сырдың фазалық тесіктер көлемі ол сыр пішінінің
массалық түрлі әдісіне байланысты.

Кесте 10.2

Кесте 10.3. Ірімшік массасының қысымды коэффициент бойынша
шығымы.

Сыр компрессиондық жиынтығын бағалау және әдісі бойынша біржақты қысылу
цилиндрлі немесе тікбұрышты сыр пробасы бірқалыпты жылдамдықта. Сонымен
қатар компрессиондық көрсеткішке процент қатынасына оның биіктігіне және
қысылу биіктігіне байланысты.

2. Сүт және сүт тағамдарының тығыздығы және майлы еместігі сүттің
температурасына байланысты 10.4 кестеден көруге болады.

Кесте 10.4. Тәуелділікке байланысты tº(δºс) 23.

Сүт тығыздығы ρ (δ кг/м3) құрамында май 0,03 кг/кг және құрғақ майлы
емес сүт қалдығы 0,087 кг/кг (8,77) температурасы 10-нан 45ºс дейінгі.
ρ=1035-0,358 t+0,0049 t2-0,0001 t3,
Майлы емес сүт тығыздығы [φ=0,0002 кг/кг (0,02/), СОМО – 0,089 кг/кг
(8,9/)] сол интервалдық температурасы
ρ=1036,6-0,146t+0,0023t2-0,00016t3

Қышқыл сүтті тағамдардың тығыздығы, ішкі сүтті тағамдардың айырмашылығы
жоқ.
Қаймақ тығыздығы оның температурасына байланысты:
ρ/ρпр=1,125-0,15 Т/Тпр

Көрсетілген температура (Тпр) мына формула бойынша. Көрсетілген тығыздық
(ρпр) қаймақтың майлығына байланысты оны 10.5 кестеден көруге болады.
Есептелген қаймақ тығыздығын 10.6 кестеден көруге болады.

Кесте 10.5. Қаймақ тығыздығы (δ кг/м3) майлығына байланысты (кг май
1кг қаймаққа арналған).

Кесте 10.6. Қаймақ тығыздығы (δ кг/м3) түрлі майлығы температураға
байланысты.

|10 |1009.6 |994.3 |985.2 |970.1 |960.5 |943.6 |
|15 |1008.1 |993.7 |983.5 |963.9 |955.8 |941.9 |
|20 |1004.4 |987.0 |978.0 |962.0 |949.5 |940.0 |
|25 |1001.4 |981.6 |971.9 |959.2 |947.2 |936.3 |
|30 |997.4 |978.2 |968.3 |952.3 |943.3 |932.6 |
|35 |993.8 |973.2 |964.0 |948.2 |940.2 |929.3 |
|40 |991.5 |970.7 |961.2 |948.0 |938.8 |923.5 |
|45 |987.9 |967.7 |958.2 |946.1 |935.0 |919.0 |
|50 |985.2 |965.8 |956.4 |942.8 |929.8 |913.9 |
|55 |982.3 |963.2 |952.8 |941.1 |926.8 |907.9 |
|60 |980.0 |960.1 |946.4 |940.2 |923.4 |902.5 |
|65 |977.7 |959.0 |945.8 |936.8 |921.5 |898.2 |
|70 |974.7 |954.0 |941.6 |934.2 |918.8 |890.3 |
|75 |970.6 |949.0 |937.5 |927.9 |913.3 |886.5 |
|80 |967.8 |945.5 |930.1 |925.1 |909.2 |880.6 |
|85 |964.7 |942.3 |927.1 |919.5 |907.1 |877.0 |
|90 |960.8 |937.5 |919.6 |917.9 |903.4 |874.6 |
|95 |956.3 |934.1 |917.3 |912.9 |396.6 |871.3 |

Қоюланған сүтті өнімдердің тығыздығы, температура көтерілсе ол төмен
болады, жоғарласа құрғақ заттың концентрациясы көтеріледі. Оны 10.7
кестеден көруге болады.

Кесте 10.7. Қоюланған сүттің тығыздығы құрғақ заттың концентрациядан
тұрады (кг/кг)
|с |[pic] |с |[pic] |с |[pic] |
|0,23 |1091 |0,34 |1140 |0,45 |1190 |
|0,24 |1095 |0,35 |1145 |0,46 |1194 |
|0,25 |1098 |0,36 |1150 |0,47 |1197 |
|0,26 |1103 |0,37 |1153 |0,48 |1200 |
|0,27 |1108 |0,38 |1156 |0,49 |1204 |
|0,28 |1114 |0,39 |1162 |0,50 |1209 |
|0,29 |1117 |0,40 |1166 |0,51 |1214 |
|0,30 |1121 |0,41 |1171 |0,52 |1216 |
|0,31 |1125 |0,42 |1176 |0,53 |1218 |
|0,32 |1131 |0,43 |1181 |0,54 |1222 |
|0,33 |1135 |0,44 |1186 |0,55 |1231 |

Кесте 10.8. Сырдың тығыздығы және қоюланған казеиннің әртүрлі
ылғалдылықта (8 кг/м3)
|Су құрамы 1 кг суға 1 кг|Қоюланған сыр,май құрғақ |Қоюланған казеин |
|өнім |өнімде | |
|0,85 |1033 |1030 |
|0,80 |1037 |1060 |
|0,75 |1043 |1050 |
|0,70 |1048 |1090 |
|0,65 |1053 |1110 |
|0,60 |1058 |1130 |
|0,55 |1063 |1140 |
|0,30 |1068 |1160 |

Қоюланған сүт тығыздығы қантпен және какаомен, ал температураға тәуелді
оны мына формула бойынша анықтауға болады:
[pic]
Формулада нақтылығы 293[pic]353К
Сүтті тағамдардың жоғары ақуызды тығыздығы құрғақ заттардың құрамына
тәуелді. Ақуыз тығыздығы 1280 кг/м3, майы-930, лактоза-1530, минералды
заттар-2400 кг/м3.құрғақ заттардың орташа тығыздығы: сыр майы 45%, ал
құрғақ затта 1189 кг/м3, бұл 30%, майда-1165 кг/м3.

Кесте 10.9. 200С-тағы сүтті тағамдардың жоғары ақуызды тығыздығы.
|Өнім |Тығыздығы кг/м3|Ұнтақталған |
| | |тығыздық |
| | |кг/м3 |
|Натрий казеинаты |1510 |588 |
|Төменгі кальцийдің копреципитаты |1570 |800 |
|Орташа кальцийдің копреципитаты |1460 |645 |
|Жоғары кальцийдің копреципитаты |1430 |690 |
|Құрғақ казеин |1260 |600 |
|Майлы творг |- |1060 |
|Қыспақталған мырдағы 45% - майы |- |- |
|Ұнтақталған метод остмосфералық қысымда |- |1062 |
|Вакуум астындағы қысым тығыздығы 13,3∙103 Па|- |- |
|Қабат сарысу |- |1073 |
|Натуралды сырлар |- |- |
|Ұнтақ атмосфералық жағдайда |- |1044 |
|Ұнтақ вакуум астындағы қысым тығыздығы |- |1091 |
|13,3*103 Па | | |
|Қабат сарысуы |- |1086 |
|Балқытылған сыр «Дружба» |- |1050 |
|Балқытылған сыр «Фруктовый» |- |1151 |

Өзінді тексеруге арналған сұрақтар
1. Сүтті тағамдарға жоғарғы фазалық ақуызы, оның кеуекті дисперсті
денесін фазалық көлемі мен көрестуге болады, қандай формуламен анықтайды?
2. Кеуекті материалдарды көбінесін коэффициентті кеуекпен салыстырады, ол
бүкіл көлемдік кеуекпен байланысты? 3. Ірімшік пен сырдың жалпы кеуектілігі
қандай болады ? 4. Ірімшік массасының қысымды коэффициент бойынша шығымы
қандай? 5. Сүт және сүт тағамдарының тығыздығы және майлы еместігі неге
байланысты? 6. Қаймақ тығыздығы қандай параметрлерге байланысты? 7.
Қоюланған сүттің тығыздығы қандай сипаттамалардан тұрады? 8. Сырдың
тығыздығы және қоюланған казеиннің әртүрлі ылғалдылықта қандай болады? 10.
Қоюланған сүт тығыздығы қантпен және какаомен, ал температураға тәуелді оны
қандай формула бойынша анықтауға болады?

Дәріс 11. Аспаптар, стендтер және зерттеу әдістері.
Дәріс жоспары:
1. Пластикалы-тұтқыр өнімдердің қысым өлшегіштері.
2. Реологиялық зерттеулерге арналған эксперименттік стендтер.
3. Вискозиметрлік зерттеулер.

1. Қолданылып келе жатқан механикалық манометрлер, пьезометрлер,
дифманометрлер және басқа аспаптар пластикалы-тұтқыр ет өнімдерінің қысымын
анықтауға жарамсыз. Себебі, зерттелетін өнім өлшегіш элементтің және
аспаптың ішіне кіріп кетеді де, қысым өзгерісі байқалмайды. Бұл мәселе
аралық сұйығы бар механикалық өлшегіштер қолдану жолымен шешілуде, мұнда
тіркеуші аспап ретінде түйісу манометрі қолданылады.
Veb messgeratewerk beierfeld (Германия) фирмасы пластикалы-тұтқыр
жүйелердің қысымын анықтау үшін механикалық манометрлер көмегімен аралық
қысым алмастырғыштарды қолданады. Олар өзара мембранамен ажыратылған екі
қуыстан тұрады. Манометр жағындағы қуыс қысым шамасын беретін аралық
сұйықпен толтырылады, ал екінші қуыс зерттелетін ортамен шектеледі.
Тұтқырлығы және пластикалы-тұтқыр сұйықтарды және механикалық
қоспалары бар материалдарды тасымадағанда құбырөткізгіштегі қысымдарды
өлшеу аспаптарын кеңінен қолдану мақсатында С.Ф. Коган жаңадан құрылғы
ойлап тапты. Бұл құрылғы түтікше түрінде жасалған коаксиальды сезімтал
элементке орнатылған фланеці бар қосымша цилиндрден тұрады. Қосымша
цилиндрдің ішкі беті түтікшенің ішкі бетімен қосылып, герметикалық камераны
құрайды. Бұл камера буферлі сұйықпен толтырылып, өлшегіш манометрмен және
компенсациялы құрылғымен жалғанған. Камера компенсациялы құрылғының
көмегімен сұйыққа толтырылғанда қысым тудырылады. Бұл қысымның шамасын
сезімтал элементтің қабырғасындағы кернеу есептік кернеуден аспайтындай
етіп таңдалынады. Одан кейін құрылғы жұмысы тексеріледі.
Буферлі сұйықты механикалық датчиктер құрылысы қарапайым, бірақ
резеңкелі мембраналар мен диафранмаларды үнемі ауыстыруды қажет етеді.
Өлшеу дәлдігін арттыру мақсатында А.С. Лев және Г.И. Гераскин
тензометрлік датчик ойлап тапты. Бұл датчик жұқа қабырғалы цилиндр тәріздес
серпімді элементтен тұрады. Мұның бір жағы штуцермен, екінші жағы қақпақпен
жабылған. Бұл датчиктердегі күштік элемент серпімді болат мембрана,
тіркеуші - тензометр, пьезоэлемент, потенциометр болып табылады.
Тензодатчиктердің құрылысын жеңілдету үшін В.К. Зайцев серпімді
элементтің жақ бетіне орналастырылған шыныизоляциядағы тензоөткізгіштің бір
орамы түріндегі жұмысшы және компенсациялы тензорезисторларды ұсынды.

2. Зертханалық жағдайларда орта тұтқырлығын арнайы стендтар көмегімен
анықтайды. Капиллярлы вискозиметрлермен тұтқырлықты анықтау стенттарының
принциптік сұлбалары ашық немесе герметикалы сосудқа салынған
вискозиметрлерден, және термостаттардан тұрады. Аспаптағы зерттелетін
сұйықты термостаттау оның көлеміне байланысты 10-30 минутқа созылады. Бұл
уақыт ішінде температура термостаттағы сұйық температурасына жетеді де,
құрылым қалпына келеді, яғни алдыңғы өлшеулерге сәйкес жағдай туғызылады.
Термостаттау уақыты қысқа болып қалса, температуралық қателіктер тұтқырлық
шамасының нақты мәнін табуда үлкен ауытқуларға әкеледі.
Шыны капиллярлы вискозиметрмен тұтқырлықты анықтау стенді 8.1, а
суретте көрсетілген. Стенд құрамына вискозиметр 1, термостаттаушы сұйығы
бар сосуд 2 және ультратермостат 3 кіреді.

[pic]

Сурет 11.1. Тұтқырлықты анықтауға арналған стенд:
а - әртүрлі температурада: 1 вискозиметр, 2 термостаттаушы сұйығы
бар сосуд, 3 ультратермостат, б - әртүрлі қысымда: 1 ауа сорғысы, 2
бутильмоностат, 3 вискозиметрмен қосылатын түтікше, 4 сұйықтықтарды
сақтауға арналған ыдыс, 5 сұйық манометр.

Стендта зерттелетін сұйықтықты термостаттау 10-30 минут аралығында
жүреді. Бұл уақыт аралығында оның температурасы термостаттағы сұйықтықтың
температурасына жетіп, құрылымы қалпына келеді. Аз уақыт аралығында
термостаттау кезінде температуралық қателіктер тұтқырлықтың нақты мәнінен
айтарлықтай ауытқу береді. Вискозиметрлерімен өлшеу жүргізу кезінде
капиллярдың бір жағынан міндетті түрде қысым немесе вакуум тудыруы қажет.
Бұл үшін 8.1, б – суретте берілген стендті қолданады. Ол компрессор немесе
вакуум-сорғы сияқты жұмыс істейтін сорғыдан, көлемі 8-10 л моностаттан, U
тәрізді сұйық манометрден немесе микроманометрден шығарылатын сұйықтыққа
арналатын ыдыстан, ауа берілуін реттеуге арналған краннан тұрады. Өлшеуді
бастау алдында барлық ыдыстағы қысым теңестірілуі керек. Сұйықтықтың
капилляр арқылы ағуы кезінде артық қысымды қолдану, ағынның турбулентті
болуын тудыруы мүмкін. Сондықтан да Рейнольдс критерийі арқылы ламинарлы
екенін тексеру қажет.

3. Ротационды вискозиметрлер. Зерттелетін өнім жұмыс жазықтықтарының
арасында болады. Бір жазықтықтың айналу кезінде өнімнің кедергі күшін
өлшейді. Кедергі моментін екі әдіспен өлшеуге болады.
Тамақ өнеркәсібінде тұтқыр және пластикалытұтқыр өнімдердің
сипаттамаларын өлшеуге коаксиалды цилиндрлі біріккен беттік жазықтықтар кең
қолданыс тапты. Коаксиалды цилиндрлі құралдың 2 негізгі варианты белгілі.
Бірінші жағдайда зерттелетін материал бір қалыпты айналмалы қозғалысқа
келтірілетін цилиндрге орналастырылады. Серпімді жіпке ілінген екінші
цилиндр біріншімен коаксиалды болады. Тұтқырлық бірінші цилиндрдің айналу
жылдамдығының шамасы мен екінші цилиндрдің бұрылу бұрышы бойынша
есептеледі. Бұл әдіс сұйықтықтар мен газдарды зерттеу үшін қолданылады.
Екінші вариант: сыртқы цилиндр қозғалмайды, ішкі цилиндр өске
бекітілген және де құлап бара жатқан жүктің көмегімен айналады. Ротационды
құралда экспериментті түрде айналу моменттерінің бұрыштық жылдамдыққа
тәуелділіктерін алады.
АКВ3 және АКВ5 автоматты вискозиметрлері кеңінен тараған. Құрал
зерттелетін өніммен толтырылатын камерадан және капиллярдан тұрады.
Камераға пружина қысымының әсерінен төменге қозғалып, массаны капилляр
арқылы өткізетін шток кіреді. Штокка карандаш ұстағышы бекітіледі. Карандаш
электрқозтқышпен қозғалатын барабанға белгі жазады. Сызбада зерттелетін
массаның пластикалытұтқыр сипаттамасын анықтайтын қисық алынады. Тәжірибе
жүргізу және оны өңдеу әдістемесі құралмен бірге берілетін құжаттарда
жазылады.
Өндірісте шығарылатын шарикті вискозиметрлер ішінде Гепплердің
вискозиметрі кеңінен таралған. Шарик көлбеу құбырмен қозғалып, оның
қабырғасымен кішкентай саңылау құрайды. Құрылымдаған сұйықтық саңылаудан
өткенде, құрлымдық байланысы бұзылады. Сондықтан да екі кезекті өлшеуде дәл
қорытынды шықпауы да мүмкін. Құрал тұтқырньютондық немесе төмен
құрылымдаған сұйықтықтарды 3∙10-4 –нан 60 Па∙с қа дейінгі диапазонда
өлшеуге арналған. Тәжірибелік моделдер үшін құжатты қате өлшеу 0,5 % -тен
аспайды.

Өзінді тексеруге арналған сұрақтар
1. Пластикалы-тұтқыр ет өнімдерінің қысымын анықтауға қандай аспаптар
жарамсыз? 2. Пластикалы-тұтқыр жүйелердің қысымын анықтау үшін қандай
аспаптар қолданады? 3. С.Ф. Коган жаңадан қандай құрылғы ойлап тапты? 4.
Өлшеу дәлдігін арттыру мақсатында А.С. Лев және Г.И. Гераскин қандай аспап
ойлап тапты? 5. Аппараттар мен машиналардың негізгі сипаттамалары болып не
табылады? 6. Зертханалық жағдайларда орта тұтқырлығын қандай құрылғы
көмегімен анықтайды? 7. Тұтқырлықты анықтауға арналған стенд құрамына не
кіреді? 8. Ротационды вискозиметрлер деген не? 10. Тамақ өнеркәсібінде
тұтқыр және пластикалытұтқыр өнімдердің сипаттамаларын өлшеуге қандай
құрылғы кең қолданыс тапты? 11. Өндірісте шығарылатын шарикті
вискозиметрлер ішінде қандай вискозиметр кеңінен таралған?

Дәріс 12. Пластикалытұтқыр сұйықтықтарды тасымалдауға арналған
қондырғылар.
Дәріс жоспары:
1. Сорғылар туралы жалпы түсінік. Сорғылардың жіктелуі, жұмыс істеу
принципі.
2. Сорғылы қондырғылардың жалпы сұлбасы.

Гидравликалық машиналар дегеніміз электрқозғалтқыштың механикалық
энергиясын тасымалданатын сұйықтың ағын энергиясына айналдырып, қысымын
көбейтеді немесе қозғалыстағы сұйық тегеурін энергиясын механикалық
энергияға айналдыратын (гидравликалық құбырлар) машиналар. Гидравликалық
жетек дегеніміз сорғыдан және сәйкес реттегіш және таратқыш аппаратурасы
бар гидроқозғалтқыштан тұратын гидравликалық жүйе және жұмысшы сұйық
көмегімен беріліс беруді қамтамасыз етеді.
Сұйық қоспаларды кәсіпорын ішінде аппараттар мен қондырғылар арасында
және кәсіпорыннан тыс басқа жақтарға тасымалдауға арналған гидравликалық
машиналар сорғылар деп аталады.
Сорғылар үш түрге бөлінеді: қалақшалы немесе ортадан тепкіш, көлемді
және ағынды.
1. Қалақшалы /ортадан тепкіш/ сорғылардағы қысым, қалақшалы
доңғалақтардың айналуындағы ортадан тепкіш күштің сұйыққа әсерінен пайда
болады. Бұларға ортадан тепкіш, құйынды және осьтік сораптар жатады.
2. Көлемді сорғылардағы қысымдар айырмасы сұйықтардың белгілі бір
көлемін жабық камерадан жылжымалы немесе айнамалы денелер арқылы ығыстырып
шығарғанда пайда болады. Бұларға піспекті /плунжерлі, диафрагмалы/ және
роторлы /тісті доңғалақты, пластинкалы, винтті/ сораптар жатады.
3. Ағынды сорғыларда сұйықтықтарды тасымалдау үшін жұмысшы
сұйықтықтың /ауа, бу, су т.б./ кинетикалық энергиясын пайдаланады.
4. Сұйықтардағы сығылған газ немесе ауа жәрдемімен тасымалдау үшін
газлифт /эрлифт/ және монтежюлар қолданады.
[pic]

Сурет 12.1. Сорғылы қондырығының сұлбасы: 1. сорғыш құбырөткізгіш; 2.
үрлегіш құбырөткізгіш; 3. қоректендіргіш резервуар; 4. ағынды резервуар; 5.
қабылдағыш торы бар кері клапан; Н – сорап; V – вакуумметр; М – манометр

Сорғының негізгі параметрлері

Сорғы берілісі немесе өнімділігі – сорғының уақыт бірлігінде
тасымалдайтын сұйық мөлшері;
Сорғының тегеуіріні - тасымалданатын сұйықтықтың салмақ бірлігіне
берген салыстырма энергиясы сипаттайды. Тегеуірін насостың 1 кг сұйыққа
берген энергиясы арқылы, осы сұйықтықтың қанша биіктікке көтерілетінін
көрсетеді
Сорғының куаты - сұйықтыққа энергия беру үшін жұмсалған салыстырмалы
энергия мен сұйық мөлшерінің көбейтіндісіне тең. Теориялық (пайдалы) қуат
және электроқозғалтқыш шығындаған толық қуат деп бөледі.
Сорғының пайдалы әсер коэффициенті – пайдалы қуаттың толық қутқа
қатынасы. Ол үш пайдалы әсер коэффициентің туындысына тең (п.ә.к.):
көлемдік, гидравликалық және механикалық. Көлемдік п.ә.к. сұйықтық
көлемінің шығынын ескереді (берілістің аздығын). Гидравликалық п.ә.к. және
механикалық п.ә.к. – сорғы тегеуріні мен машина элементтері арасындағы
үйкелісті азайтуға арналған.

Өзінді тексеруге арналған сұрақтар

1. Гидравликалық машиналар дегеніміз не? 2. Гидравликалық жетек
дегеніміз не? 3. Сорғылар деп не аталады? 4. Сорғылар қандай түрге
бөлінеді? 5. Сорғының негізгі параметрлері қандай? 6. Сорғының тегеуіріні
деген не? 7. Сорғының куаты деген не? 8. Сорғының пайдалы әсер коэффициенті
деген не?

Дәріс 13. Вискозиметриялык жуйедегі арын.
Дәріс жоспары:
1. Вискозиметриялык жуйедегі арынның теориясы.
2. Е. Бегли әдісі.

1. Төменде кез келген тамақ массасының реологиялык қасиеттері туралы
мәлімет жинауға арналған эксперимент практикада колданылатын вискозиметрдің
үш турі тұрғызудын теориялык принципі қарастырылған. Егер де ньютонды
сұйықтар үшін реометрия тек қарапайым тәжірибемен шектелсе, бейньютондык
сұйықтар үшін өте күрделі қысылмайтын ньютондык сұйықтардың реологиялық
күйі тек жалғыз тұтқырлық параметрімен анықталады. Ал бұл осы материал үшін
тек температура және кысымның функциясы болып табылады және де Хаген-
Пуазейль занымен анықталады.
Бейньютондык материалдар үшін реометрияның негізгі міндеті болып ыгысу
кернеуіне (жылдамдық) тәуелді ығысу жылдамдығын (кернеуді) өлшеуінде және
ағын қисығын турғызу болып табылады. Материалдың ламинарлы арыны үшін
капиллярлы вискозиметрдегі арна кабырғасындағы кернеу мынаған тең:
[pic] (13.1)
мұндағы: D - арна диаметрі, м; L – арна ұзындығы, м; Δр - ұзындығындағы
қысым айырмасы, Па. Сырғанаусыз кездегі канал кабырғасындағы ығысу
жылдамдығын Рабинович-Муни тендеуімен анықтауға болады:
[pic] (13.2)
мұндағы: n'=∂In(DΔp/4L)/∂Ιn(8υ/D) және γ=8υ/D . Ньютондык материал үшін n'
=1.
Өлшеніп алынған τст және γ шамалары арқылы логарифмдік
координатта τст шамасының γ тәуелді графигі тұрғызылады және n' аныкталады.
n' – көрсеткіші ағым түрін сипаттайды. Бipaқ та оны дәрежелік заң n'
- көрсеткішімен шатастыруға болмайды. (10.2) тендеуі кабырғадағы γст
ығысудың нақты жылдамдығын өрнектеу үшін колданылады, ал тиімді тұткырлық
мына тендеумен анықталады.
[pic] (13.3)
[pic]
10.1 сурет. Бірқалыпты ығысу жылдамдығы кезіндегі (L/R)
кысым айырмасынан тәуелділігі.
1

Сырғанау жылдамдығын мына тендеумен аныктауға болады:
[pic] (13.4)
мұндағы: υТ - капилляр кабырғасындағы сырғанау жылдамдығы, м/с;

υ - ағынның орта жылдамдығы, м/с.
Осы тендеулер өте ұзын капилляр үшін тура болып келеді. Олар
экспериментті түрде әртүрлi ұзындықтағы капилляр үшін тексерілуі мүмкін.

2. Қaзipгi кезде Е. Бегли әдісі жиі қолданылады. Ол капилляр ұзындығына
тузету енгізуді ұсынған. Мұнда капиллярдын ұзындығы ΔL=NR ұзарады.

Анықтау үшін N қатынасының әртүрлі шамасына капиллярда Q және Δр қысым
айырмасын бipқaтap өлшеу кажет. Осы негізде (13.1 сурет) 8υ/D=const
кезіндегі Δр ден L/R тәуелделікте график тұрғызылады. Кабырғалық сырғанау
болған кезде ағым қисығы құрал өлшемдеріне тәуелді болады.
Қабырғалық сырғанау (13.4) формуласы көмегімен анықталады. Онда нақты
көлемдік шығын (м3/с) мынаған тең:
[pic] (13.5)
мұндағы: Q3 - кабырғалық сырғанауды есепке алған экспериментті түрде
өлшеген көлемдік шығын, м3/с; β - сырғанау коэффициенті.
β= dΙnυТ /dΙτст (13.6)
Ығысу жылдамдығы (13.2) өрнегіндей анықталады.
[pic] (13.7)
Сонымен γст және τст шамаларын біле отырып, арын қисығын тұрғызуға және
материалдың тиімді тұтқырлығын аныктауға болады.
Ағынның қисығын тұрғызу және тұтқырлықты анықтау үшін тәжірибелердің
ламинарлы ағында жүргізу керек.
Ламинарлы тәртіптің анықтаушы критериі Рейнольдс саны болып табылады.
Классикалық гидромеханикада Рейнольдс саны мен гидравликалық кедергі
коэффициент арасындағы қатынас берілген.
[pic] (13.7)
будан: [pic] (13.8)
мұндағы: [pic](13.9)
К - консистенция коэффициенті;
n - ағын индексі.
nl-l кезінде турбулентті тәртіп Rв>2100 мәні үшін басталатыны анықталған.
Материал капиллярға кірер жерінде қысым энергиясының есебінен бірқатар
мөлшерде кинетикалық энергияға ие болады. Сондықтан да есептеу кезінде
қысым энергиясының шығының есепке алу кажет.

Өзінді тексеруге арналған сұрақтар
1. Кез келген тамақ массасының реологиялык қасиеттері туралы мәлімет
жинауға арналған эксперимент практикада колданылатын вискозиметрдің
тұрғызудын қандай теориялык принципі қарастырылған? 2. Бейньютондык
материалдар дегеніміз не? 3. Материалдың ламинарлы арыны үшін капиллярлы
вискозиметрдегі арна кабырғасындағы кернеу неге тең? 4. Сырғанаусыз
кездегі канал кабырғасындағы ығысу жылдамдығын қандай тендеуімен
анықтауға болады? 5. Тиімді тұткырлық қандай тендеумен анықталады? 6.
Бірқалыпты ығысу жылдамдығы кезіндегі кысым айырмасынан тәуелділігінің түрі
қандай? 7. Қaзipгi кезде кімнің әдісі жиі қолданылады? 8. Нақты көлемдік
шығын неге тең? 9. Ығысу жылдамдығы қандай өрнегіндей анықталады? 10.
Классикалық гидромеханикада қандай параметрлер арасындағы қатынас берілген?

Дәріс 14. Виброреологиялық сипаттамаларды өлшеуге арналган
құралдар мен әдістер.
Дәріс жоспары:
1. Виброреологиялық сипаттамаларды өлшеуге арналган құралдар.
2. Cығy кезіндегі камырдың физико-механикалық касиеттерін зерттеуге
арналған тәжірибелік құрал.

1. Тамақ өнімдерінің құрылым-механикалық қасиетіне дірілдің әсер етуін
зерттеу үшін әртурлі вибровискозиметрлері пайдаланады. Олардың ішінде
ротационды кеңінен тараған. Бұл құралдарды үш топқа бөлуге болады:
коаксиалды цилиндрлі құрал мұнда сынаманың барлық көлеміне сыртқы күшпен
дірілдетеді; бip цилиндрді екіншісімен салыстырғанда дірілдейтін құралдар;
дірілдейтін өнімнің сипаттамасын зерттеу құралы.
МГУПП-та механикалық діріл көзі пайдаланатын ротационды вискозиметр
құралған. Өлшеуіш құрылғынын сұлбасы 14.1, а суретте көрсетілген. Ішкі
цилиндр eкi еркін құлайтын жүк әсерімен айналады. Өнімдегі қысым датчик 12-
мен тіркеледі. Сыртқы цилиндр eкi ауыспалы иінмен 20 және 26 жабдықталған
(14.1, б, в сурет).
Uiн-20 сыртқы цилиндрге өстік тербелісті өткізуге арналған. Ол
қозғалмайтын өс 21 арқылы бұралады және бармақшалар 22 иін 20-ның пазына
кіретіндей етіп, цилиндр 10-ғa шарнирлі қосылады. Uiн-26 сыртқы цилиндрге
айналу тербелісін өткізуге арналған. Екі иінде эксцентрик вибраторын ұстап
тұратын айырлары болады. Тербелістің бағыттарын тіркеу үшін кронштейн 23
және пазы бар планка 24-тен тұратын бағыттау құрылғысы болады.
Техникалық сипаттамасы: сыртқы цилиндр диаметрі - 0,03 м; iшкi цилиндр
диаметрі 0,01 м; цилиндр ұзындығы 0,03 м; эксцентриктің айналу
жылдамдығы 62-1915 айн/мин эксцентриситет, 0+0,006 м.
Сыртқы цилиндрдің тербелісінің сызықты амплитудасы А(м) төмендегі
формуламен анықталады:
[pic] (14.1)
мұнда: [pic] - эксцентриситет өлшемі, м;
Ки - иіндер ұзындығының катынасынан тұратын иін коэффициенті.

[pic]
14.1 сурет. МГУПП-тің вибровискозиметрі.
А-өлшеуіш басы; б, в-тербелмелі кондырғы; 1-піспек; 2-жылжымалы
камера; 3-жүктер; 4-жіп; 5-блоктар /шығарлар/; 6-барабан; 7-нығыздаушы
сақина: 8-бұқтырма; 9-ішкі цилиндр; 10-сырткы цилиндр; 11-бұдыр
төлке; 12-қысым датчигі; 13-кушейткіш; 14-тіркеуші құрал; 15-шарик;
16-бұранда; 17-гайка; 18-штурвал; 19-эксцентрик; 20, 26-иіндер; 21-
өс; 22-саусақтар /пальцы/; 23-кронштейн; 24-планка; 25-конусты саусақ.

14.2 сурет. Вибровискозиметрдің принципиалды сұлбалары.
1-жылжымайтын стакан; 2-зерттелетін материал; 3-тербелетін
стержень; 4-серпімді аспалар; 5-тұрақты магнит; б-магнитөткізгіш; 7-
ауыстыру датчигі; 8- күшті орау: А-тербеліс датчигімен; Б-өлшеуіш
жуйеге.

Ішкі ротордың бұрыштық жылдамдығын Ω, 1/с төмендегі формуламен
аныктайды.
[pic] (14.2)
мұнда: nр - ротордың жалпы айналу саны; τ – жүктің контактілер арасынан
өтетін уақыты, с

14.3 сурет. МГУПП-нің маятникті вискозиметрі.
1-табаны; 2- жұмысшы дене; 3,18-жылу тасушыға арналған штуцерлер; 4-
болт; 5-қақпақ; 6-маятник; 7-бұрғыланған тeciгi бар диск; 8-тipeк; 9-өс;
10-манометр; 11-сырылған ауаға арналған штуцер; 12-тicтi сектор; 13-
стержень; 14-ауыспалы жүк; 15-фиксатор; 16-сулы жейде; 17-обечайка.

М. Бирнбоймның құралында кіші амплитудалы тербелістер электромагнитпен
қоздырылады және күштеу мен деформация жеке-жеке өлшенеді. Сынаманың
деформациясы бip өсті цилиндрлердің аксиальды қозғалысынан пайда болады.
Сынақтарды полимер ерітінділермен жүргізген, оның тұткырлығы 0,2-ден 3∙103
Па∙с-ка дейін, ал серпімділік модулі 10-1 - ден 3∙103 Па-ғa дейін болады.
С.В. Сорокин және С.А. Мачихин маятникті вискозиметр құрастырған (14.3
сурет).
Құрал тек қана ньютондык суйыктыктар үшін дәл теориялық негізделген.
Аномальды жүйелерді зерттегенде жұмыс денесінің орташа қозғалысына тура
келетін тиімді тұтқырлық анықталады.
Жұмыс істеу тәсілі сұйықтықта физикалық маятниктің тербелісінің
логарифмдік декрементін тіркеуге негізделген.
Зерттелетін сұйықтық құралдың төмен жағына орнатылған ыдысқа
орнатылады. Маятник жұдырықшалы-тісті механизммен ауытқылады. Пайда болатын
өшу тербелістері құралмен тіркеледі. Зерттеп жаткан сұйықтық тұткырлығын
анықтау үшін күрделі есептер қажет емес, сондықтанда құралдағы тәжірибе тез
өтеді. Нан өндірісінің сұйық жартылай фабрикаттарынын ығысу жылдамдығын 12
с-1 ден өсіргенде тиімдi тұтқырлық өлшемдерінің ауытқуы 10% шамасында
болады.

2. Құралдың техникалық сипаттамасы: динамикалық тұтқырлық 0,001-5 Па∙с;
тиімді тұтқырлық 0,1-5 Па∙с; артық қысым 0-1 мПа; құрал кателігі ±5%; жұмыс
электр кернеуі 220 В; жиілігі 50 Гц; ауқымды өлшемдері 0,3x0,3x0,6 м;
салмағы 10 кг.

14.4 суретте М.Ж. Еркебаев құрастырған құрал көрсетілген. Бұл құрал
тамақ материалдарының релаксациясын, жылжымалырымен, әсерден кейінгі
серпімділік қасиеттерін анықтауға арналған.
[pic]
14.4 сурет. Cығy кезіндегі камырдың физико-механикалық касиеттерін
зерттеуге арналған тәжірибелік құралдың сұлбасы.

Құрылғы 1 рамасының жоғарғы жағына червякты редуктор орнатылған.
Редуктор 4 муфта арқылы электркозғалтқышпен қосылған. Буынтықты дөңгелекке
6 кривошип бекітілген. Ол 7 шатунның көмегімен 9 пуансонның 8 штогіне
шарнирлі косылған. Пуансонның токтауы үшін жартылай муфта таспалы
тежегішпен жабдыкталған. Құрылғының өлшеу комплексінде мембраналы
тензометриялық датчик, ТА-5 тензокүшейткіш, тipкeyшi құралдары (миллиампер,
осциллограф, өздігінен жазатын құралдары) бар. Сығу кезінде камырдың физика-
механикалық касиеттерін зерттеуге арналған құрал.
Бip өсті қысу үшін тамақ массасын шыныдан жасалған ыдысқа қоямыз.
Тәжірибе басталмас бұрын жылдамдық корабының көмегімен, пуансонның батырылу
жылдамдырын айкындаймыз. Ал кривошип көмегімен батырылу терендігін
аныктайды.
Бip өсті сығу кезінде кернеу релаксациясы былай зерттеледі. Үлгілерді
төменгі үстелге қойып, берілген деформация шамасына дейін пуансонмен
қысамыз. Пуансонды таспалы тежегіш арқылы тоқтатып, уакытқа байланысты
кысымның өзгеруін жазып аламыз.

Өзінді тексеруге арналған сұрақтар
1. Тамақ өнімдерінің құрылым-механикалық қасиетіне дірілдің әсер етуін
зерттеу үшін қандай аспаптар пайдаланады? 2. Бұл құралдарды қандай топқа
бөлуге болады? 3. МГУПП-та механикалық діріл көзі пайдаланатын қандай аспап
құралған? 4 Оның техникалық сипаттамасы қандай? 5. МГУПП-тің
вибровискозиметрдің құрлысы қандай? 6. Сыртқы цилиндрдің тербелісінің
сызықты амплитудасы қандай формуламен анықталады? 7. Ішкі ротордың бұрыштық
жылдамдығын қандай формуламен аныктайды? 8. МГУПП-нің маятникті
вискозиметрдің құрлысы қандай? 9. С.В. Сорокин және С.А. Мачихин қандай
аспапты құрастырған? 10. М.Ж. Еркебаев құрастырған құралдың техникалық
сипаттамасы қандай? Бұл құрал қандай сипаттамаларды анықтауға арналған?

Дәріс 15. Yздiкciз жұмыс істейтін құралдар.
Дәріс жоспары.
1. "Брабендер" фирмасының автоматты вискозиметрі.
2. Шұжық фаршының құрылым-механикалық касиеттерін зерттеуге арналған
құрылғы.

1. Тамақ өнеркәсібінің автоматтандырудың жобалау конструкторлық және
ғылыми зерттеу институтында камырдың тұтқырлығын үздіксіз өлшеуге арналған
құрылғы құрастырылған. Ол былай жұмыс істейді қамыр үздіксіз шанаққа түсіп,
екі сатылы шнектің көмегімен қысым датчигіне әсер етіп ығыстырылады. Камера
арқылы өтіп, қамыр саңылау арқылы шығады.
Қамырдың құрылым-механикалық касиеттерінің өзгepyi, датчик мембранасы
қабылдайтын қысымға әсерін тигізеді. Осы көрсеткіштер арқылы қамырдың
тұтқырлығын анықтайды.
Германияның "Брабендер" фирмасының автоматты вискозиметрі әртүрлі
температурада (20°-97°С) бейньютондык сұйықтарды сынауға мүмкіндік береді.
Осы фирмадан суспензияның, эмульсияның, пастаның камырдың және шоколад
массасының тұтқырлығын өлшейтін конвиграф құрылғысы шығарылады (12.1
сурет).

2. МТИМП-де шұжық фаршының құрылым-механикалық касиеттерін зерттеуге
арналған құрылғы жасалган (15.2 сурет).
Бұл құрылғы қозғалатын және қозғалмайтын корпус бөліктерінен тұрады.
Қозғалмайтын бөлігінде роликті қанқа бекітілген. Қанқа ішінде бірінші және
екінші кезекті орамды катушка орнатылған. Ол түрлендіргіш арқылы
потенциометрмен қосылған. Корпустың қозғалатын бөлігі зерттелетін өніммен
байланыс жасау үшін бұдырлы болып келеді. Бұл құрылғыда байланыс кезінде
тұрақты температура ұстап тұруға арналған қыздырғыш элементтермен,
роликтерге бағыттаушы болып келетін арналардан, магнит материалдан жасалған
жүрекше мен серіппеден тұрады. Құрылғыға салыстырмалы түрде қарағанда
өнімнің қозғалуы кезінде ол корпустың қозғалмайтын бөлгімен әсерлеседі де,
орын ауыстыру жүреді 7 жүрекше 13 катушка арқылы қозғалуы арқылы электр
қозғаушы күшін өзгертеді. Бұл бақылау құралы арқылы жазылып алынады.

Бақылау құралы ретінде, автоматы жазатын потенциометрді қолдану кезінде
зерттелетін материалдың уақытқа байланысты құрылым-механикалық касиеттерін
анықтауға болады.
Ағымдағы өнімнің қасиеттерін өлшеуге мүмкіндік беретін вискозиметр
ретінде ультрадыбысты вискозиметрлерді қолдануға, аз дәлдігі үшін кең
қолданыс таба алмады.
Ағын вискозиметрі төменгі жиілікті вискозиметр ретінде қолданылады.
Оның құрамында магнит престелген цилиндрлі (формалы) калыптары жүрекше бар.
Жүрекшенің жоғарғы бөлігі жоғары жиілікті катушкаға кіреді. Қоздырушы
катушка корпустың сыртына орналыстырған. Зерттелетін сұйық белгілі бір
бағыт арқылы стакан және корпус арқылы ағады.
Ғылыми зерттеу институтында А1-ЕВШ тұтқырлықтың автоматты−пневматикалық
датчигі жасалған. Ол шоколад массасының тұтқырлығын бақылауға арналған. Осы
датчиктегі сезгіш элемент тұрақты жүктеменің әсерінен зерттелетін массада
қозғалады, қозғалу уақыты белгілі бір шамаға қарай жазылып алынады. Аталған
құралдар тамақ өнеркәсібінде қолданылатын негізгі құралдарға жатады.

Өзін-өзі тексеруге арналған сұрақтар
1. Тамақ өнеркәсібінің автоматтандырудың жобалау конструкторлық және
ғылыми зерттеу институтында камырдың тұтқырлығын үздіксіз өлшеуге арналған
құрылғы қалай жұмыс істейді? 2. Германияның "Брабендер" фирмасында қандай
аспаптар жетілдірілген? 3. МТИМП-те шұжық фаршының қандай касиеттерін
зерттеуге арналған құрылғы жасалған? 4 Оның құрлысы қандай? 5. Ғылыми
зерттеу институтында тұтқырлықты өлшейтін қандай аспап жасалған?

3 ПРАКТИКАЛЫҚ САБАҚТАР

Әр практикалық сабақтың дайындалуын тақырыптың негізгі ережелерінің
қайталауынан бастау қажет және бақылау сұрақтарына жауап беру керек.
Оқулықпен жұмыс істеу кезінде қарастырыл отырған тақырып бойынша
есептерді шешу қажет. Есептерді өз бетімен шешу керек, себебі осы кезде
алған теориялық білімдері жақсы меңгеріледі және бекітіледі.
Барлық талап етілген есептерді өз бетімен шығару, одан кейін
оқулықтарда және оқу әдістемелік нұсқауларында шығарылып көрсетілген
есептерге талдау жасау өте пайдалы
Типтік есептерді біз аудиториялық лабораториялық сабақтарда шешеміз.
Үй тапсырмаларын орындау кезінде туындаған сұрақтарға студенттердің оқытушы
қол астындағы өздік жұмысы (ОСӨЖ) кезінде жауап беремін.
Қарастырылатын материалдарды толық меңгеру үшін әр тақырып бойынша
қысқаша конспект жасау керек, оған негізгі анықтамаларды, барлық
формулаларды және олардың ішіндегі шамалардың физикалық мәнін талдау
жасай отырып жазу керек.
Әр тақырыптар бойынша есептердің шешімдерін және барлық жазбаларды
лабораториялық сабақтарға арналған жеке дәптерге жазу керек.
Өздеріңіздің өз бетімен дайындалған материалдарыңыз одан әрі емтихан
алдындағы пәнді қайталау кезінде үлкен көмекші құрал болып табылады,
сонымен қатар іс жүзінде анықтама ретінде пайдаланылуы мүмкін.

Тақырып 1. Өнімдердің кесілу күшін анықтау.

Жұмыстың мақсаты.
Кесілу күшін анықтайтын ПМ-3 аспаптың құрылысымен, жұмыс істеу тәртібі
мен пайдалануымен танысу, өнімдердің кесілу күшін анықтаудың практикалық
түрде тәжірибе алу.