Способ определения коэффициента трения водонасыщенного дисперсного пищевого продукта и устройство для его осуществления

 

Изобретение относится к технике измерений коэффициентов трения водонасыщенных дисперсных материалов, в частности молочно-белкового сгустка . Цель изобретения - повышение точности определения коэффициента трения . При осуществлении способа перед приложением нагрузки заменяют начальную влажность материала, после чего определяют зависимости изменения его влажности, давления в скелете материала , относительной осадки исследуемой пробы и силы трения от продолжительности процесса, используя коротые определяют коэффициент трения. В устройстве емкость, в которой размещают исследуемую пробу, выполнена с возможностью перемещения по вертикали в виде перфорированного цилиндра, снабженного сборником жидкости, вывод которо го установлен в общий сборник отжатой жидкости. 2 с.п. cb-лы, З ил,, 4 табл

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

Г1О ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОЧНРЬГГИЯМ

ПРИ ГННТ СССР

1 (21). 4424893/13 (22) 15.02.88 (46) 23,04,91. Бюл, 1 - 15 (71) Кемеровский технологический институт пищевой промышленности (72) !Л,А, Хлебников, В.А. Березко и В.И. Трофименко (53) 637.523.3(088.8) (56) Горбатов А,В. Реология мясных и молочных продуктов, — М.: Пищевая промышленность, 1979, с 128-132.

{54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТА

ТРЕНИЯ ВОДОНАСЧЩЕННОГО ДИСПЕРСНОГО

ПИЩЕВОГО ПРОДУКТА И УСТРОЙСТВО Д11Я

ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (57) Изобретение относится к технике измерений коэффициентов трения водонасыщенных дисперсных материалов, в частности молочно-белкового сгустИзобретение относится к технике измерения коэффициентов трения водонасьш(енных дисперсных материалов, в устности молочно-белкового сгустка.

Целью изобретения является повышение точности определения коэффициента трения, При определении коэффициента трения водонасыщенных дисперсных материалов величина давления контакта принимается равной не внешнему давлении на образец, а давлению в твердой фазе материала, которое в данном случае и является истинным давлением контакта. Изменение влажности водонасыщенного дисперсного материала происходит в процессе отжима жидкой фазы

44027 А 1 (51)5 G 01 М 33/02, 19/02 ка. Цель изобретения — повышение точности определения коэффициента трения, При осуществлении способа перед приложением нагрузки замеряют начальнуи влажность материала, после чего определяют зависимости изменения его влажности, давления в скелете материала, относительной осадки исследуемой пробы и силы трения от продолжительности процесса, используя коротые определяют коэффициент трения. В устройстве емкость, в которой размещают исследуемую пробу, выполнена с возможностью перемещения по вертикали в виде перфорированного цилиндра, снабженного сборником жидкости, вывод которого установлен в общий сборник отжатой жидкости. 2 с.п. h-лы, 3 ил,, 4 табл. при механическом воздействии на мате- ©) риал (например, обезвоживание творожного сгустка при перемещении его в „@„ колонном аппарата), поэтому определе- р ние изменения коэффициента трения материала именно в процессе отжима и в условиях, приближенных к реальным, позволяет повысить точность определения коэффициента трения.

Все величины в процессе реализации способа определяют синхронно (напри- мер, сила трения, количество отжатой жидкости, вреМя), лишь после их определения строится компрессионная зави- . симость, которая характеризует сос тояние исследуемого материала в про- цессе измерения.

1644027

При этом компрессионная зависимость является одной из составных частей способа и дает информацию„ необходимуи для дальнейшего определе-

5 ния коэААициента трения.

При осуществлении способа перед приложением нагрузки замеряют начальную влажность материала., после чего устанавливают зависимости измене- 1р ния pro влажности, давления в скелете материала, исследуемой пробы относительно ее осадки (изменения высоты слоя) и силы трения от продолжительности процесса, используя кото- 15 рые определяют коэффициент трения, Кроме того, в устройс ве емкость для размещения исследуемой пробы выполнена в виде перфорированного цилиндра, снабженного сборником жид- 2р кости, выводы которого установлены над общим сборником отжатой жидкости.

Данная конструкция емкости, в которой размещается исследуемый ма- 25 териал с выводом в общий сборник жидкости, обеспечивает согласно способу возможности определения зависимости изменения влажности материала, давления в его скелете, относительной 3р осадки образца и силы трения от про1 должительности процесса °

Сборник жидкости указанной конструкции обеспечивает практически мгновенный сток жидкости из него, что позволяет избежать влияния массы отжатой жидкости на показания тензо,датчиков и тем самым повышает точность определения силы трения.

На фиг. 1 приведены графические 4р зависимости реализации предлагаемого способа; на фиг.2 — устройство, реализующее способ; на фиг. 3 - блоксхема подключения датчика линейных перемещений, устройство регистрации 4 массы отжатой жидкости и тензодатчи-. ков к блоку вывода информации.

Способ определения коэАфициента трения осуществляют следующим образом. 50 фиксируют начальную влажность материала Н<, Затем исследуемую пробу материала заданной массы помещают. в емкость устройства при определенной температуре, где создают давление контакта Р< на образец. Одновременно фиксируют начальный момент времени действия давления 9 и устанавливают начальную высоту слоя образца 11 . Иод действием давления из образца отжимается жидкость, количество отжатой жидкости и изменение за счет этого высоты слоя образца

h, Аиксируют через заданный интерваг времени. Одновременно с приложением давления к образцу его перемещают по поверхности контрообразца со скоростью V, и регистрируют величину силы трения между образцом и контробразцом.

На основании обработки полученных экспериментальных данных строят зависимости граАические, либо табличные для определения коэффициента трения следующим образом.

По формуле устанавливают текущее значение влажности материала на основании известного количества отжатой . жидкости и строят зависимость изменения влажности от времени (фиг.lа}.

По формуле устанавливают и определяют давление контакта соответствующее давлению в скелете материала) по величине изменения влажности и строят зависимость изменения давление контакта от времени (Йиг.!о1.

На основании известных значений начальной высоты слоя исследуемого материала и текущей строят зависимость относительной осадки образца от времени (фиг. l в) .

По величине относительной осадки образца, диаметра емкости определяется зависимость изменения площади кОнтакта образца с контробразцом; по времени (Аиг.lг).

Затем для определенного значения времени на основании экспериментальных данных строится зависимость изменения силы трения (фиг.lд) .

По построенным графическим (фиг.lа,б,в,г,д), либо табличным данным получают Аункцию давления трения от давления контакта (фиг.le), пользуясь которой определяют искомую зависимость коэффициента трения от величины изменения влажности (фиг, l ж) (f/Б), q< -(Е/Б), (И- р где !1И вЂ” коэффициент трения;

i — текущее значение параметров, Устройство для определения коэффициента трения содержит емкость 1 для исследуемой пробы, выполненную в виде перйорированного цилиндра, снабженного сборником 2 жидкости, выводные патрубки 3 которого установлены в об164402

"д "и

R и щем сборнике 4 отжатой жидкости, контробразец 5, которым является цилиндрическая поверхность емкости, приспособление для создания давления контакта, выполненное в виде порш5 .. ня 6, механизм для измерения силы трения, представляющий собой четыре балки 7 с тензодатчиками, на которые опираются подвижная емкость, механизм для обеспечения перемещения контробразца по поверхности исследуемой пробы, выполненный в виде поршня-дниша 8., датчик 9 для регистрации перемещения :контробразца относитель- !5 но поверхности исследуемой пробы.

Устройство работает следующим образом, Поршень 6 устанавливают в крайнее 20 верхнее положение, т.е. выводят вверх до соприкосноВения с планкой, на которой крепят датчик 9, Поршень-днище 8 устанавливают на определенном расстоянии 1 от нижне- 25 го края планки с датчиком 9 ° Показания датчика 9 выводят на ноль. В емкость 1 закладывают пробу исследуемого материала. Поршень 6 опускают до соприкосновения с материалом и фик- 3Q сируют показания датчика 9 (ВН). Затем к материалу прикладывают заданную величину давления посредством поршня б. Одновременно поршень- днище

8 перемещают вниз с заданной скоростью Ч<..В результате действия дав1 ления из материала отжимается жидкость и попадает в сборник 2 и через выводные патрубки 3 в общий сборник

4, затем попадает в электронно-цифро- 4п вой блок l0 регистрации отжатой жидкости фиг.3) подключенный к блоку 11 вывода информации. При сжатии продукт входит в контакт с контробразцом и при перемещении по поверхности контробразца тянет его за собой за счет

Ф возникающих сил трения. Под давлением силы трения балки 7, на которых установлена емкость 1 с контробразцом

5, прогибаются. Посредством тензодат- 5п чиков, установленных на балках 7, измеряют силу трения. Сигнал от тензодатчиков поступает на блок ll вывода информации (фиг.3).

На основании экспериментальных данных начальную высоту слоя материала устанавливают по формуле

1(и +1 ) (2) начальная высота слоя, м; высота поршня, м; показания датчика при соприкосновении с материалом; тарировочный коэффициент датчика; расстояние от нижнего края планки до поршня через последовательно соединенные аналоговый усилитель 1? и транскриптор 13, причем тензодатчики 14 посредством тензостанции 15 подключены к блоку вывода информации, а датчик 9 линейных перемещений подсоединен к аналоговому усилителю днища, Текущее значение высоты устанавливают по формуле (R1 - М) Ч, Л (3) с!, где h — текущее значение высоты

1 слоя, м;

R, — показания датчика; скорость перемещения продук1 та или скорость помещения поршня-дни1

Л время перемещения, с.

Пример. Определяют коэффициент трения творожного сгустка, вырабатываемого для получения творога 9Х-ной жирности кислотным способом, и контробразца, выполненного из перфорированного. листа, марка стали !2Х!BHIÎÒ.

Размеры перфорации: диаметр отверстий 1,3 м, шаг между центрами отверстий 3 мм.

Начальная влажность сгустка М = И

=84, 3ь, Начальная высота слоя материала h =44<10 м, Внутренний диаметр !! -9 перфорированного цилиндра D=60 10 м.

Внешнее давление Р=2,68 кПа. Коэф-3 фициент уплотнения а=4,49 10 7. Па.

Скорость перемешения ч=! 10 м/с.

Определение коэффициента трения проводят следуюшим образом. Определяют начальную влажность творожного сгустка И . Затем дозу творожного сгустка взвешивают и эту заданную массу помешают в емкость устройства, создавая давление на образец P. Одновременно фиксируют время Ф начала действия давления и показания датчика 9 линейных перемещений. По значению пока . зания по формуле (? ) устанавливают начальную высоту слоя материала

h =1-(— +1 ). ки

H. Ц 72

1644027

b3(} - — } !

"! !(l«1= (1 — -- — — ) 00, (4)

-100

С G g 25 где 1! — влажность сгустка, 7. (рассчитанная);

С g — масса дозы сгустка, кг (определяется);

С „ — масса отжатой жидкости, кг ! определяетс!.}; начальная влажность сгустка, 7. (определяется), Одновременно с количеством отжатой жидкости через тот же интервал

35 времени, равный 30 с, регистрируют показания датчика линейных перемещений поршня и по формуле (3) рассчитывают текущее значение высоты слоя.образца (см, табл.2), соответствующее 40 определенному моменту времени, и переводят. в относительные координапы к -ки л

h<= - -1,/.(,, 1 Ч 1 где Ь вЂ” текущее значение "ысоты 45

\ слоя сгустка, м (рассчитываются};

R - показания датчика, Ом (оп1 ределяютс я);

V< - скорость.переме(цения продук50 та по контробразцу или скорость перемещения поршняднища, м/с (задается);

Л продолжительность перемеще-; ния или интервал времени

55 между регистрациями, равный

30 с (задается).

Рассчитывают площадь контакта творожного сгустка S ° с контробраэцом

< где h — начальная высота .слоя, м

{рассчитывается);

1 р — высота поршня, м (задается);

R — показания датчика перемещения н поршня, Ом (определяется);

Ч тарировочный коэффициент датI чика, Ом/м (задается);

/ 1 — расстояние от нижнего края пленки до поршня-днища, м

{задается).

Под действием давления из, образца отжимается жидкость, Количество отжатой жидкости С фиксируют через интервал времени, равный 30 с,и по формуле (4) устанавливают текущее значение влажности сгустка (погрешность данного метода определения влажности составляет 4,837 при доверительной вероят.ности 0,95) (см, табл.!), соответствующее определенному моменту времени (см. табл ° 3) соответствующую определенному моменту времени

S, =h D. (5)

Одновременно с приложением давления к образцу сгустка образец перемещается по поверхности контробразца

-3 со скоростью 7=1 10 и/с, при этом регистрируют величину силы трения

Я через интервал времени, равный 30 с

° ° см. табл. 4) .

Устанавливают давление контакта образца к контробразцу (см. табл.4)

WH-W

Р=Р= — — "- (6)

С а где Р - давление контакта, кПа (определяется};

Р— давление в твердой фазе

С сгустка, кПа-(определяется по компрессионной зависимо(.ти); !! -Ы вЂ” изменение влажности сгустка

Ч в процессе эксперимента за время между регистрациями, равное 30 с, 7. (определяется); а -.коэф(р

Затем устанавливают давление тре» " ния f/S (см. табл.4 . На основании полученных данных (см, табл.1-4) строят зависимости (см. фиг.а,б,в,г, д,е), на основании которых, либо по табличным данным определялся коэйкЪициент трения по формуле(1) (см. табл .4) ! ((Р/S) (1/S> -(Р/Р)т еР< Рт,-Р<, гае !<< — ксэд ииниент трение (рассчитн вается), (/S) — изменение давления трения, кПа (определи е гся); Р— изменение давления контакта, кПа {рассчитывается), i. — — текущее значение параметров.

По формуле (1) определялось значение коэффициента трения (см,табл.4), На основании полученных данных построены графические зависимости (фиг,1) и, в частности, искомая зависимость коэффициента трения от величины изменения влажности (фиг,1ж), Изобретение позволяет повысить точность определения коэффициента трения. . очно определенные значения коэфциента трения материала в процессе изменения его нлажности, например тво--рожного сгустка, позволяют не только

9 16 правильно рассчитывать аппарат для er обезвоживания, но и процесс, а значит получать творог требуемой стандартной влажности, высокого качества.

Таблица l ность

Значение

At, ж

911-И

P у(150 !80

76,3 78,8

73,8 73,1

10,5 11,2

2,3 2 5

90 !20

66,7 72,1

75,8 74,7

85 . 96

1,8 :2,.!

58,6

77,3

1,6

44,3

79,5

4.,8

3

210, кг

Х

7. кПа

Таблица 2

Значение

120 150 180

27,3 26,4 26,4

0,62. 0,6 0,6

30 60 90

35,2 30,8 28,6

0,8 0,70 0,6 формула изобретения

1. Гпособ определения коэффициента трения водонасыщенного дисперсного пищевого продукта, предусматривающий размещение в емкости с контробраз» цом исследуемой пробы, воздействие на нее давлением контакта посредством контробразца, регистрацию ве» личины перемещения и скорости перемещения последнего относительно поверх» ности исследуемой пробы с последующим измерением силы трения и определением коэффициента трения, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повыше» .ния точности, при воздействии на .исследуемую пробу давлением контакта перед размещением осуществляют перемещение последней относительно контробразца сверху вниз в емкость исследуемой пробы, осуществляют ее взвеши-вание, фиксацию начальных значений влажности, начального момента времени воздействия давления контакта и устанавливают начальную высоту слоя исследуемой пробы в емкости, а в процессе воздействия на исследуемую пробу давлением контакта фиксируют текущее значение количества отжатой жидкости, величин .перемещения и скоI

Величина Размерность

44027 10 о рости перемещения через заданный ин» тервал времени и устанавливают теку» щее значение изменения высоты слоя ис»

5 следуемой пробы, влажности и площадь контакта поверхности исследуемой пробы с контробразцом, причем при фиксации текущих значений величин перемещений используют линейное перемещение

1О контробразца относительно поверхнос ти исследуемой пробы, 2, Устройство для определения ко» эффициента трения водонасыщенного дис персного пищевого продукта, содержа-.

15. щее емкость для исследуемой пробы с размещенным в ее верхней части контробразцом, приспоаобление для создания давления контакта, механизмы для измерения силы трения и для обес» печения перемещения контробразца по поверхности исследуемой пробы и дат чик для регистрации величины переме» щения контробразца относительно по». верхности исследуемой пробы, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности, оно оснащено общим сборником отжатой жидкости с выводным патрубком, а емкость для размещения исследуемой пробы снабжена сборником

30 жидкости с выводными патрубками, при этом емкость для размещения исследуе» мой пробы выполнена перфорированной и с возможностью перемещения по вертика» ли, а общий сборник отжатой жидкости размещен под сборником жидкости емкости для размещения отжатой пробы и аксиально последнему.

16440?7

Таблица 3

Значение

Величина Размерность

h0

Б с 30. 60 90 120 150 180

N10, м 66,3 58 54 51 50 50

Таблиц а 4

Значение

Величина Размерность и,, 1 к

W -W

Н й/s с кПа

Н

X кПа

У 1

В 05 с,с

5 70,"

80 0

00!

3

X ба 00 70 150 100 (4

0,5 е ,03 аг

Ж

О,1 И - Ф

0 2 Ф б д о 12

Уиг. 2 Риг. 7

W. N I /2

8 б а.

P» кй

30 60 90 120

1161821

13186194234

48 7 83 96

0,18 0,32 0,36 0,46

0,18 0,23 0,28

150 180

2,3 2,5

2,6 2,9

10,5 11,2

0,52 0,58

0,3

1644027

Составитель Н. Арцыбашева

Редактор В. Данко Техред Д.Олийньйс Корректор А, Обручар, Заказ 1236 Тираж 420 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Иосква, -Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101

Способ определения коэффициента трения водонасыщенного дисперсного пищевого продукта и устройство для его осуществления Способ определения коэффициента трения водонасыщенного дисперсного пищевого продукта и устройство для его осуществления Способ определения коэффициента трения водонасыщенного дисперсного пищевого продукта и устройство для его осуществления Способ определения коэффициента трения водонасыщенного дисперсного пищевого продукта и устройство для его осуществления Способ определения коэффициента трения водонасыщенного дисперсного пищевого продукта и устройство для его осуществления Способ определения коэффициента трения водонасыщенного дисперсного пищевого продукта и устройство для его осуществления Способ определения коэффициента трения водонасыщенного дисперсного пищевого продукта и устройство для его осуществления 

 

Похожие патенты:

Изобретение относится к сельскому хозяйству , в частности к хранению картофеля

Изобретение относится к рыбной промышленности и может быть использовано для контроля за содержанием маннита в производственных растворах при его извлечении из морских водорослей

Изобретение относится к пищевой промышленности , в частности к винодельческой и консервной, и касается определения пораженного плесенями сырья

Изобретение относится к биотехнологии и касается селекционно-генетических исследований зерновых культур и может применяться в сельском хозяйстве для идентификации опаковой формы кукурузы

Изобретение относится к контролю качества продуктов путем измерения их электрических параметров и быть испол,, онлно в плодохранилищах и домашнем хочяпстве для контроля качества плодов и корнеплодов в процессе хранения

Изобретение относится к чайной промышленности и может найти применение при контроле влажности чая в процессе его сушки непосредственно на ленте выходного транспортера чаесушильной машины

Изобретение относится к чайной промышленности и может найти применение при градуировке датчиков влажности чая при контроле технологических аппаратов термической обработки (сушки или завяливания) чая непосредственно на выходе технологического аппарата в потоке

Изобретение относится к кондитерской промышленности и может быть использовано при контроле качества какао-бобов

Изобретение относится к сельскому хозяйству, в частности к растениеводству, и может быть использовано на торгово-закупочной базе

Изобретение относится к пищевой промышленности и может найти применение на сахарных заводах в системах управления центрифугами периодического действия

Изобретение относится к области испытания трущихся материалов и масел на трение

Изобретение относится к исследованию материалов и предложено для измерения коэффициента сопротивления вращению, например, в роликовых конвейерах

Изобретение относится к области триботехнических испытаний и может быть использовано для определения коэффициента сцепления материалов дорожных покрытий по материалам контробраэцов

Изобретение относится к вибродиагностике механических колебательных систем с сухим трением

Изобретение относится к методам определения триботехнических свойств материалов и может быть использовано для определения коэффициента трения пасты

Изобретение относится к испытаниям узлов трений и может быть использовано для определения потерь на трение в магнитожидкостных уплотнениях

Изобретение относится к технике испытания триботехническнх свойств материалов

Изобретение относится к области трибометрии, в частности, к конструкциями устройств для прецензионных исследований процессов трения и износа как в присутствии смазочных материалов различного типа, так и в их отсутствии (при изучении процессов "сухого трения" конструкционных материалов)
Наверх