Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

ГОУВПО

ВОРОНЕЖСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ АКАДЕМИЯ

КАФЕДРА ТЕХНОЛОГИИ ХЛЕБОПЕКАРНОГО, МАКАРОННОГО И КОНДИТЕРСКОГО ПРОИЗВОДСТВ

МЕТОДИЧКА

на тему: «Определение структурно-механических характеристик хрупких пищевых продуктов при изгибе»

Воронеж 2007

Содержание

1. Методические указания

2. Ход работы

2.1 Метод определения структурно-механических свойств хрупких пищевых продуктов при изгибе

2.2 Прибор Строганова

2.3 Подготовка образцов пищевых продуктов для эксперимента

2.4 Проведение эксперимента

2.5 Обработка результатов измерений и их анализ

2.6 Оформление отчета

2.7 Контрольные вопросы

Библиографический список

1. Методические указания

прибор строганов изгиб упругость продукт

Определение структурно-механических характеристик хрупких пищевых продуктов при изгибе [Текст]: метод. указания к лабораторной работе по курсу «Реология сырья, полуфабрикатов и готовых изделий хлебопекарного, макаронного и кондитерского производств» / Воронеж. гос. технол. акад.; сост. В.И. Карпенко, В.А. Дятлов, А.А. Журавлев, Т.А. Шевякова. - Воронеж: ВГТА, 2007. - 11 с.

Методические указания разработаны в соответствии с требованиями ГОС ВПО подготовки инженеров по направлению 260200 - «Производство продуктов питания из растительного сырья» специальности 260202 - «Технология хлеба, кондитерских и макаронных изделий». Предназначены для закрепления теоретических знаний дисциплин цикла СД. Приведены методика выполнения работы, рекомендации по обработке результатов эксперимента, порядок оформления отчета и вопросы для самостоятельной подготовки.

Табл. 3. Ил. 3. Библиогр.: 3 назв.

Составители: доценты В.И. КАРПЕНКО, В.А. ДЯТЛОВ,

А. А. ЖУРАВЛЕВ, ассистент Т.А. ШЕВЯКОВА

Научный редактор профессор Г.О. МАГОМЕДОВ

Рецензент заместитель Генерального директора по производству

ОАО «Хлебозавод № 2» В.Г. Лоскутова

Печатается по решению редакционно-издательского совета

Воронежской государственной технологической академии

Карпенко В.И., Дятлов В.А.,

Журавлев А.А., Шевякова Т.А., 2007

ГОУВПО «Воронежская государственная технологическая академия», 2007

Оригинал-макет данного издания является собственностью Воронежской государственной технологической академии, его репродуцирование (воспроизведение) любым способом без согласия академии запрещается.

Цель работы:

1. Знакомство с методом определения структурно-механических свойств хрупких пищевых продуктов при изгибе.

2. Изучение конструкции прибора Строганова.

3. Приобретение практических навыков определения и анализа структурно-механических свойств хрупких продуктов при изгибе.

2. Ход работы

2.1 Метод определения структурно-механических свойств хрупких пищевых продуктов при изгибе

Хрупкие пищевые продукты (сухари, вафельные листы, хрустящие хлебцы, макаронные изделия, карамель, шоколад) составляют достаточно большую группу готовых пищевых продуктов.

Хрупкость - свойство твердых тел достигать разрушения без пластической деформации. Чисто гуковские тела обнаруживают хрупкое разрушение при любой скорости деформации. У негуковских тел хрупкое разрушение наступает только при высоких скоростях деформации или низких температурах, когда теряют действие вязкие свойства. Основные структурно-механические свойства хрупких материалов - предел прочности, модуль упругости (модуль Юнга), предельная относительная деформация - определяют при изгибе. При испытаниях на изгиб возможны две схемы нагружения образца: трехточечечное и четырехточечное. В тервом случае, образец, лежащий на двух опорах, нагружается посредине с помощью одного изгибающего наконечника, во втором случае - нагружение осуществляется с помощью приспособления с двумя нагружающими наконечниками. Наибольшее распространение получило трехточечное нагружение, которое далее рассматривается в работе (рис. 1)

Рис. 1. Расчетная схема испытания на изгиб (трехточечная схема)

Изгибающее напряжение (Па), возникающее в поперечном сечении образца при центральном нагружении, связано с изгибающим моментом М (Нм) и моментом сопротивления W (м³) относительно нейтральной оси

,

где F - действующее на образец усилие, Н; L - расстояние между опорами, м.

С учетом известных выражений для определения W, можно рассчитать изгибающее напряжение для образцов различного поперечного сечения (круглого, кольцевого, прямоугольного).

2.2 Прибор Строганова

На станине 1 прибора Строганова (рис. 2) смонтированы циферблатные весы 3 (для определения изгибающего усилия) и стойка 2, на которой закреплен нагружающий узел, предназначенный для создания определенного изгибающего усилия. В состав последнего входит винт 6 и изгибающий наконечник 7. Вращение винта 7 и его линейное перемещение в вертикальной плоскости осуществляется посредством штурвала 5 с рукояткой 4.

Исследуемый образец пищевого продукта располагают на стойке 8, неподвижно закрепленной на площадке 9, связанной с измерительной системой циферблатных весов 3. Линейное перемещение точки приложения изгибающего усилия, т. е. прогиб образца, определяют по шкале отсчетной линейки (на рис. 2 условно не показана).

2.3 Подготовка образцов пищевых продуктов для эксперимента

Для исследований готовят образец пищевого продукта длиной не менее 120 мм. Для образца измеряют геометрические размеры поперечного сечения (ширина, высота или радиус образца). Полученную информацию вносят в табл. 1. Вид пищевого продукта задает преподаватель.

Таблица 1. Характеристика образца

2.4 Проведение эксперимента

Подготовленный образец пищевого продукта помещают на стойки 8 прибора Строганова (рис. 1). Медленно вращая штурвал 5 рукояткой 4 опускают винт 6 до соприкосновения наконечника 7 с исследуемым продуктом. По шкале отсчетной линейки фиксируют начальное положение наконечника 7. Затем плавным опусканием наконечника при вращении винта 6 штурвалом 5 с рукояткой 4 нагрузку равномерно повышают до тех пор, пока исследуемый продукт не сломается. Величину усилия, под действием которого наступил излом продукта, определяют в момент излома по показанию стрелки на циферблате весов 3. По шкале отсчетной линейки в момент излома определяют величину прогиба образца. Полученные экспериментально значения усилия и прогиба образца вносят в протокол наблюдения (табл. 2).

Таблица 2. Протокол наблюдений

2.5 Обработка результатов измерений и их анализ

По результатам испытания (см. табл. 2), при заданном значении усилия F (Н), определяют напряжение изгиба (Па):

для образца прямоугольного сечения

,

для образца круглого сечения радиусом R (м)

,

для образца кольцевого сечения с внутренним и внешним радиусами R₁ (м) и R₂ (м) соответственно

,

где b, h - ширина и высота образца прямоугольного сечения, соответственно; R - радиус образца круглого сечения, м; R₁, R₂ - внутренний и внешний радиус образца кольцевого сечения, соответственно, м.

Относительную деформацию образца е (%) определяют по формулам:

для образца прямоугольного сечения

,

для образца круглого сечения

,

для образца кольцевого сечения

,

где f - линейное перемещение образца (прогиб), определяемое экспериментально на приборе, м (см. табл. 2).

Рассчитанные значения и для каждого измерения вносят в протокол наблюдений (см. табл. 2), после чего выполняют построение графика зависимости напряжения изгиба от относительной деформации (рис. 3).

Для идеально упругих тел, подчиняющихся закону Гука, зависимость имеет линейный вид (рис. 3, кривая 1) вплоть до разрушения материала. Отклонение зависимости от линейной (см. рис. 3, кривая 2), свидетельствует о проявлении в материале нелинейно-упругих свойств.

На кривой выделяют начальный участок, для которого характерна линейная зависимость от , что свидетельствует о выполнении закона Гука. Для этого участка модуль упругости при изгибе Е (Па) определяют графически как тангенс угла наклона касательной к линейному участку

,

или по формулам:

для образца прямоугольного сечения

,

для образца круглого сечения

,

для образца кольцевого сечения

.

По графику зависимости определяют предельную относительную деформацию (%) и предел прочности (Па) при изгибе (см. рис. 3). Полученные результаты вносят в табл. 3.

Таблица 3. Структурно-механические характеристики хрупкого материала при изгибе

Анализируют полученные результаты и делают соответствующие выводы о структурно-механических характеристиках изученных пищевых продуктах при изгибе.

2.6 Оформление отчета

Отчет о лабораторной работе оформляется в соответствии с требованиями ЕСКД. В нем указывается тема и цель работы, дается краткое описание и эскиз установки, излагается методика проводимых измерений, приводятся все расчеты. Результаты измерений представляются в виде графиков и таблиц. Графики и эскизы выполняются на миллиметровой бумаге и вклеиваются в отчет. В конце работы студент самостоятельно делает вывод.

2.7 Контрольные вопросы

1. Что называется хрупкостью?

2. Какова конструкция прибора Строганова?

3. Какое практическое значение имеет предел прочности хрупких пищевых продуктов?

4. Какими основными структурно-механические характеристиками обладают хрупкие материалы?

5. В чем заключается сущность испытания хрупких материалов на изгиб?

Библиографический список

1. Косой, В.Д. Инженерная реология в производстве колбас [Текст] / В.Д. Косой, А.Д. Малышев, С.Б. Юдина. - М.: КолосС, 2005. - 264 с.

2. Максимов, А.С. Лабораторный практикум по реологии сырья, полуфабрикатов и готовых изделий хлебопекарного, макаронного и кондитерского производств [Текст] / А.С. Максимов, В.Я. Черных. - М.: Издательский комплекс МГУПП, 2004. - 163 с.

3. Мачихин, Ю.А. Реометрия пищевого сырья и продуктов [Текст] : справочник / под ред. Ю.А. Мачихина. - М.: Агропромиздат,1990. - 271с.

Размещено на Allbest.ru