Лабораторная работа по реологии
.docЛабораторная работа № 1
Тема: Определение показателей вязкости и напряжения сдвига пищевых масс с помощью ротационного вискозиметра «Реотест – 2».
Цель работы:
- освоение метода определения реологических свойств теста из пшеничной муки с применением реотеста в соответствии с инструкцией к прибору;
- проведение расчетов реологических параметров - эффективной вязкости и напряжения сдвига, характеризующих реологические свойства теста.
Сущность метода: Принцип действия прибора заключается в измерении момента вращающегося цилиндра (ротора), помещенного в исследуемую массу, находящуюся в неподвижном цилиндре. Показания прибора снимаются при 12 разных скоростях вращения ротора, затем пересчитываются в значения эффективной вязкости и напряжения сдвига, характеризующих реологические свойства теста.
Словарь основных понятий
Деформация — изменение формы и размера тела под действием внешней силы.
Вязкость — свойство газов, жидкостей и структурированных тел оказывать сопротивление необратимому перемещению одной их части относительно другой при сдвиге, растяжении и других видах деформации.
Упругость — свойство тела восстанавливать форму и размеры после снятия нагрузки.
Пластичность — свойство тела сохранять форму и размеры после снятия деформирующей нагрузки.
Эластичность — способность тел через определенное время восстанавливать свою форму после деформации.
Ньютоновская жидкость — вязкая жидкость, подчиняющаяся в своём течении закону вязкого трения Ньютона, то есть касательное напряжение и градиент скорости линейно зависимы.
Неньютоновская жидкость — жидкость, обнаруживающая зависимость вязкости от скорости сдвига.
Тиксотропия — способность структурированных систем восстанавливаться после разрушения.
Кривая течения — график зависимости напряжения сдвига от скорости деформации.
Напряжение — мера интенсивности внутренних сил, возникающих как сопротивление внешнему воздействию.
Принцип действия и принципиальная схема реотеста
У цилиндрического измерительного устройства (рисунок 1) измеряемый материал находится в кольцевой щели, образующейся между двумя коаксиальными цилиндрами.
Н
Рисунок
1 - Коаксиальная цилиндрическая система
Напряжение сдвига и скорость сдвига поддаётся в случае коаксиальной цилиндрической системы точному расчёту:
напряжение сдвига: (1)
скорость сдвига: (2)
вязкость: (3)
Последовательность проведения работы
-
Взвешивают навеску муки 50 (25) г с точностью до 0,1 г. и отмеряют воду 60 (30) мл. Замешивают тесто, отмеряют 17 мл и переносят в цилиндр прибора. Подсоединяют к валу прибора ротор, затем цилиндр с исследуемой массой.
-
Проводят эксперимент, переключая ступени передач (12 скоростей вращения ротора) и снимая показания прибора при каждой скорости.
-
Проводят обработку результатов эксперимента:
- рассчитывают значения по формуле (4), z определяют по таблице инструкции к прибору, находят значения скоростей деформации (Dr), соответствующие показаниям ступеней передач, найденные значения заносят в соответствующие графы таблицы 1;
- строят график зависимости σ = f() при возрастании и убывании скоростей деформации (кривая гистерезиса), определяют значения вязкости по формуле (5);
- определяют реологические особенности образцов: если зависимость σ= f() линейно зависит от и проходит через начало координат, то образец относится к ньютоновской, в противном случае образец обладает свойствами неньютоновской структурированной системы;
- делают вывод об особенности исследуемого объекта как структурированной системы;
- строят полную реологическую кривую как зависимость ∼f().
3.1 Напряжение сдвига r, действующее в исследуемой пищевой массе (тесте), рассчитывается по следующей формуле:
r =z, (4)
где r - сдвигающее напряжение (10-1 Па);
z - постоянная цилиндра (10-1 Па / дел. шкалы, см. инструкцию к прибору);
- отсчитываемое значение шкалы на индикаторном приборе (дел. шкалы).
Скорость сдвига (с-1), называемая часто "скоростью деформации", указывает перепад (градиент) скоростей в кольцевой щели, определяется по инструкции к прибору.
3.2 По показателям напряжению сдвига r и скорости сдвига можно вычислить эффективную вязкость:
, (5)
где - динамическая вязкость (мПа.с);
r - напряжение сдвига (10-1 Па);
- скорость сдвига (с-1).
Для неньютоновских жидкостей путем данного расчёта получается значение "аномальной вязкости" исследуемой пищевой массы.
Таблица 1 – Результаты измерений
Ступени передач |
, с-1 |
|
, мПа |
, мПас |
|||||
Прямой ход |
Обратный ход |
Прямой ход |
Обратный ход |
Прямой ход |
Обратный ход |
Прямой ход |
Обратный ход |
Прямой ход |
Обратный ход |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Вывод: ________________________________________________________________
______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Работу выполнил студент _______________ _______________________
(дата выполнения) (подпись)
Работу принял преподаватель ________________ ________________________
(дата выполнения) (ФИО, подпись преподавателя)