IV Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2012

Соевое молоко представляет собой неоднородную систему, состоящую из жидких дисперсионной среды и дисперсной фазы (эмульсию).

Механизм течения соевого молока предполагает послойное движение, причем скорость движения слоев возрастает по мере удаления от стенок канала, а каждый слой движется с постоянной скоростью.

Вязкость является мерой сопротивления жидкости силе сдвига; сила вязкого сопротивления жидкости равна по величине и обратна по направлению внешней силе 

 F = h×S× (dv/dx),  (1)

где h - коэффициент динамической вязкости жидкости, Па×с; S - величина площади контакта движущихся слоев (площадь сдвига), м² ;  dv/dx - градиент скорости сдвига, с^-1.

В неньютоновских жидкостях напряжение и скорость сдвига изменяются непропорционально. Явление зависимости вязкости от режима деформирования называется аномалией вязкости, а вязкость, изменяющаяся с изменением напряжения и скорости сдвига - эффективной вязкостью. Для выявления влияния реологических свойств соевого молока на процесс его ввода в вакуум-сублимационную камеру в жидком виде (в сублимационных сушильных установках непрерывного действия) проведен полный факторный эксперимент, в качестве входных параметров которого приняты температура продукта и градиент скорости сдвига.

Техника и методы вискозиметрических исследований чистых жидкостей и дисперсных систем разнообразны. Выбор методики определения реологических свойств обусловлен в основном свойствами самой системы и диапазоном изменения режима течения. Выбор интервалов варьирования при проведении эксперимента обусловливался рядом технологических данных и эксплуатационно-техническими условиями.

Реологические свойства соевого молока изучались при помощи ротационного вискозиметра «Rheotest II», представляющего собой ротационное устройство в виде пары соосных цилиндров и позволяющего установить непосредственную связь между напряжением и скоростью сдвига в условиях однородного сдвига.. Диапазон изменения температур в эксперименте составил от 15 до 30 ⁰С; диапазон изменения скоростей сдвига - от 3,0 до 1400 с^-1.

Для термостатирования продукта использовался термостат, поддерживающий температуру с погрешностью не более 0,4 ⁰С. Установка была также укомплектована самопишущим прибором типа КСП-4 с целью регистрации показаний и контроля температуры непосредственно в измерительной системе. Температура устанавливалась в соответствие с показаниями термометра (с погрешностью измерений не более 0,5 ⁰С) и корректировалась по показаниям прибора КСП-4. В связи с относительно малым количеством исследуемого продукта в кольцевом зазоре измерительных цилиндров вискозиметра время термостатирования исследуемого образца выдерживалось в пределах 5...10 мин.

По окончании термостатирования продукта проводился эксперимент, в ходе которого испытывали исследуемый образец при каждом заданном значении скорости сдвига.

Статистическая обработка экспериментальных данных, полученных после проведения полного факторного эксперимента, позволила получить уравнение регрессии, адекватно описывающее исследуемую динамическую вязкость соевого молока (Па^.с):

y^.10⁴=6,85-0,1х₁ - 0,0132х₂- 0,008х₁х₂^.10^-2 + 0,362х₁^2.10^-3 + 0,164х₂^2.10^-4,   (2)

где х₁ - температура исследуемого продукта, ⁰С; х₂ - градиент скорости сдвига, с^-1.

Проведены также исследования поверхностей отклика для установления зависимости динамической вязкости соевого молока от налагаемых возмущений в виде температуры и градиента скорости сдвига.

Выбор квадрантов (рисунок) обусловливался соответствием полученных зависимостей физическому смыслу.