25 / 68
ãäå
S
í
,
S
c
— ïëîùàäè íàáóõøåé è ñóõîé ÷àñòèöû
ñîîòâåòñòâåííî, óñë. åä
2
.;
m
í
,
m
ñ
— ÷èñëî ïîëíûõ
êëåòîê ñîîòâåòñòâåííî â íàáóõøåé è ñóõîé ÷àñòèöå,
óñë. åä.;
n
í
,
n
c
— ÷èñëî íåïîëíûõ êëåòîê ñîîòâåòñò-
âåííî â íàáóõøåé è ñóõîé ÷àñòèöå, óñë. åä.
Ïëîùàäü èçîáðàæåíèÿ ÷àñòèöû äî íàáóõàíèÿ
S
c
ïðèíèìàëè çà åäèíèöó.
Òîãäà
K
p
= [(
S
í
–
S
ñ
)+
S
ñ
]/
S
c
,
(15)
ãäå
Ê
ð
— êîýôôèöèåíò, õàðàêòåðèçóþùèé îòíîñè-
òåëüíîå èçìåíåíèå ïëîùàäè îòïå÷àòêîâ.
Ó÷èòûâàÿ ðàíåå ïðèíÿòîå ïðåäïîëîæåíèå îá èçî-
òðîïíîñòè ñòðóêòóðû ÷àñòèöû êîôåéíîé îáîëî÷êè,
ò.å. ðàâåíñòâå ñèë íàáóõàíèÿ ïî âñåì íàïðàâëåíèÿì,
èìååì
K
p
=
R
í
/
R
ñ
èëè
R
í
=
K
p
R
ñ
,
(16)
ãäå
R
í
— ýêâèâàëåíòíûé ðàäèóñ (ïîëîâèíà òîëùèíû
ïëàñòèíû) êîôåéíîé îáîëî÷êè ïîñëå íàáóõàíèÿ;
R
ñ
— ýêâèâàëåíòíûé ðàäèóñ êîôåéíîé îáîëî÷êè äî
íàáóõàíèÿ.
Ðåçóëüòàòû ïðîâåäåííûõ èññëåäîâàíèé çàíåñåíû
â ïðèëîæåíèå, à ãðàôè÷åñêîå èõ èçîáðàæåíèå ïîêà-
çàíî íà ðèñ. 3. Õàðàêòåð êðèâûõ íàáóõàíèÿ êîôåé-
íîé îáîëî÷êè î÷åíü ñâîåîáðàçåí, ïðè÷åì ýòî îñî-
áåííî çàìåòíî ïðè 80 è 90 °Ñ. Ïðè 70 °Ñ èíòåíñèâ-
íîå óâåëè÷åíèå ðàçìåðîâ ÷àñòèö ïðîèñõîäèò â ïåð-
âûå 20 ìèí ïðîöåññà. Ðàçðóøåííûé ìàñëÿíèñòûé
ïîêðîâ äàåò âîçìîæíîñòü îáîëî÷êå âïèòûâàòü âëàãó,
íàñûùàÿ ïîðû, òåì ñàìûì óâåëè÷èâàÿ ñâîè ðàçìåðû
äî îïðåäåëåííûõ ïðåäåëîâ, ñîâïàäàþùèõ ïî âðåìå-
íè ñ ïðåäåëüíûì íàñûùåíèåì ÷àñòèö âëàãîé. Ñî-
âåðøåííî äðóãàÿ êàðòèíà íàáóõàíèÿ îáîëî÷êè ïðè
80 è 90 °Ñ. Çäåñü èíòåíñèâíîå íàáóõàíèå ïðîèñõîäèò
ïåðâûå 10,5 ìèí ïðîöåññà ñîîòâåòñòâåííî, ïðè÷åì
ìàêñèìàëüíàÿ âåëè÷èíà ÷àñòèö ñ ðîñòîì òåìïåðàòó-
ðû óìåíüøàåòñÿ. Çàòåì ïðîèñõîäèò îáðàòíûé ïðî-
öåññ — ñæàòèå ÷àñòèöû, ïðè÷åì ïðè áîëåå âûñîêîé
òåìïåðàòóðå îíî èíòåíñèâíåå. Ïðè 90 °Ñ çà 10 ìèí
÷àñòèöà òåðÿåò 20 % ñâîåãî îáúåìà ïðè ñîõðàíÿþ-
ùåìñÿ ðîñòå ïîãëîùåíèÿ æèäêîñòè. Ïðè 80 °Ñ ýòî
ñæàòèå ðàñòÿãèâàåòñÿ íà 20 ìèí ïðè ïîòåðå 14 %
îáúåìà íàáóõøåé ÷àñòèöû.
Ýòîò ôåíîìåí ìîæíî îáúÿñíèòü ðàçðóøåíèåì
ïîð è âíóòðåííèõ ïåðåãîðîäîê ïîä äåéñòâèåì òåì-
ïåðàòóðû è íàïîðà ýêñòðàãåíòà, çàìåíîé öåëåâî-
ãî êîìïîíåíòà â ìàòåðèàëå â õîäå ïðîöåññà ýêñ-
òðàãåíòîì è, êàê ñëåäñòâèå, ïîòåðåé óïðóãîñòè
êàðêàñà ÷àñòèöû.
Ó÷èòûâàÿ äàííîå ÿâëåíèå, áûëà ïðîâåäåíà àï-
ïðîêñèìàöèîííàÿ îáðàáîòêà ýêñïåðèìåíòàëüíûõ
äàííûõ ìåòîäîì íàèìåíüøèõ êâàäðàòîâ ñ ïîìîùüþ
ñòàíäàðòíûõ ïðîãðàìì íà ÝÂÌ. Áûëè ïîëó÷åíû
ñëåäóþùèå çàâèñèìîñòè êîýôôèöèåíòà íàáóõàíèÿ
êîôåéíîé îáîëî÷êè îò âðåìåíè ïðîöåññà:
äëÿ òåìïåðàòóðû 70 °Ñ
Ê
ð
0
= 0,70277
τ
i
0,1167
;
(17)
äëÿ òåìïåðàòóðû 80 °Ñ, äî 10 ìèí
Ê
ð
0
= 0,7382
τ
i
0,1287
,
(18)
ïîñëå 10 ìèí
Ê
ð
0
= 3,74078
τ
i
-0,12949
;
(19)
äëÿ òåìïåðàòóðû 90 °Ñ, äî 2,5 ìèí
Ê
ð
0
=
τ
i
/(2,6042+0,6052
τ
i
),
(20)
ïîñëå 2,5 ìèí
Ê
ð
0
=
τ
i
/(–28,7035+0,7896
τ
i
),
(21)
ãäå
Ê
ð
0
— êîýôôèöèåíò íàáóõàíèÿ êîôåéíîé îáî-
ëî÷êè;
τ
i
— âðåìÿ ïðîöåññà íàáóõàíèÿ, ñ.
Íà ðèñ. 4 ïîêàçàíû êðèâûå íàáóõàíèÿ ÷àñòèö îá-
æàðåííîãî êîôå ïðè ïîãëîùåíèè æèäêîñòè ñ òåìïå-
ðàòóðîé 70; 80; 90 °Ñ.
Õàðàêòåð êðèâûõ ïîçâîëÿåò ðàçäåëèòü ïðîöåññ
íà äâà ýòàïà. Ïåðâûé ýòàï — èíòåíñèâíîå óâåëè-
÷åíèå ðàçìåðîâ ÷àñòèöû îáæàðåííîãî êîôå ïåðâûå
30 ìèí, âòîðîé ýòàï — îòíîñèòåëüíàÿ ñòàáèëèçà-
öèÿ ðàçìåðîâ ÷àñòèöû, âûçâàííàÿ çàïîëíåíèåì âñåõ
ïîð æèäêîñòüþ.
Äàííûå çàâèñèìîñòè òàêæå áûëè àïïðîêñèìèðî-
âàíû ìåòîäîì íàèìåíüøèõ êâàäðàòîâ, è ïîëó÷åíû
ñëåäóþùèå ðàâåíñòâà:
äëÿ òåìïåðàòóðû 70 °Ñ
Ê
ð ê
= 0,8812
τ
i
0,03352
;
(22)
äëÿ òåìïåðàòóðû 80 °Ñ
Ê
ð ê
= 0,88801
τ
i
0,033256
;
(23)
23
ХРАНЕНИЕ И ПЕРЕРАБОТКА СЕЛЬХОЗСЫРЬЯ, № 1, 2012
τ
,
мин
1,2
1,15
1,1
1,05
1
0
30
60
90
120
К
р
3
2
1
Ðèñ. 4. Êèíåòè÷åñêèå êðèâûå íàáóõàíèÿ îáæàðåííîãî êîôå
ïðè ïîãëîùåíèè æèäêîñòè: 1 – t = 70 °Ñ; 2 – t = 80 °Ñ;
3 – t = 90 °Ñ
Электронная Научная СельскоХозяйственная Библиотека