28 / 48
КОНДИТЕРСКОЕ ПРОИЗВОДСТВО
•
5/2010
27
СЫРЬЕ и ДОБАВКИ
где – эффективная вязкость водных
растворов гуммиарабика при скорости
сдвига = 1 с
1
;
– эффективная вяз
кость водных растворов гуммиарабика
при скорости сдвига = 30 с
1
.
Как видно из данных табл. 2, в интервале
изменения скорости сдвига 1 – 30 с
1
имеет
место уменьшение эффективной вязкости,
а следовательно, разрушение структуры.
Существенное разрушение образован
ной структуры наблюдается для раство
ров с массовой долей гуммиарабика
65 %. Таким образом можно сделать вы
вод, имеющий практическое значение:
даже при сравнительно низкой концент
рации гуммиарабика на всех стадиях тех
нологического процесса необходимо
стремиться максимально уменьшить ско
рость сдвига, которая имеет место при пе
ремешивании водных растворов гуммиа
рабика, их транспортировании по трубо
проводам, движении по фасонным час
тям – угольникам, тройникам, переходни
кам, при прохождении запорно регулиру
ющей арматуры и истечении из насадок
дозирующего оборудования.
Для решения этой задачи при перека
чивании водных растворов гуммиарабика
необходимо иметь трубопровод мини
мально возможной длины с минимальным
числом фасонных элементов и запорно
регулирующей арматуры на трубопрово
де. Диаметр трубопровода следует под
бирать с учетом заданного расхода ра
створа и величины скорости сдвига.
Эффективная вязкость водных раство
ров гуммиарабика также зависит от мас
совой доли гуммиарабика в растворе. Так,
с увеличением массовой доли гуммиара
бика эффективная вязкость водных раство
ров при постоянной скорости сдвига уве
личивается, что объясняется более высо
кой концентрацией водного раствора.
Представленные на рис. 2 в логариф
мических координатах
зависи
мости (рис. 2) также линеаризуются и экс
периментальные данные удовлетвори
тельно ложатся на прямые линии, что по
зволяет для математического описания
реологических кривых
вос
пользоваться известным степенным зако
ном [3, 4]
, (4)
где
B
*
– коэффициент, численно равный
эффективной вязкости при скорости сдви
га = 1 с
1
; – единичная скорость сдвига,
с
1
;
n
– индекс течения;
m
– темп разруше
ния структуры (
m
=
n
– 1).
Логарифмируя последнее выражение,
получим
. (5)
В логарифмических координатах эта
зависимость представляет собой прямую
линию, не выходящую из начала коорди
нат, где коэффициент
m
численно равен
тангенсу угла наклона прямой линии к оси
абсцисс в координатах
, а ко
эффициент ln
B
*
численно равен величине
отрезка, который отсекает прямая на оси
ординат
при значении
, т. е.
при скорости сдвига , равной единице.
С помощью метода наименьших квад
ратов получены значения коэффициентов,
входящих в уравнения (4) и (5), при различ
ных значениях массовой доли гуммиара
бика (
C
, %) в водных растворах (табл. 3).
Корреляционный анализ показал, что
между каждым коэффициентом
K
,
n
,
B
*
,
m
,
с одной стороны, и массовой долей гум
миарабика
C
в водном растворе, с дру
гой, существует тесная корреляционная
связь, что делает возможным представить
зависимости,
K
=
f
(
C
), n =
f
(
C
) ,
B
*
=
f
(
C
), и
m =
f
(
C
) в виде линейных уравнений рег
рессии:
К
= – 10,63 + 0,6
С
; (6)
n
= 0,896 – 0,003
C
; (7)
B
*
= – 10,26 + 0,6
С
; (8)
m = –0,104 – 0,003
C
. (9)
Следовательно, основные реологичес
кие уравнения (1) и (4), устанавливающие
зависимость напряжения сдвига и эффек
тивной вязкости водных растворов гуммиа
рабика от скорости сдвига и массовой
доли гуммиарабика, с учетом выражений
(6) – (9), могут быть представлены в виде
уравнений:
, (10)
, (11)
которые справедливы для диапазонов
с
1
и
%.
Таким образом, результаты эксперимен
тов показали, что растворы с массовой до
лей гуммиарабика более 55 % имеют свет
ло бежевый цвет и обладают вязкими, геле
образными свойствами, что затрудняет их
транспортирование. С повышением темпе
ратуры растворов увеличиваются теплотех
нические затраты на их приготовление, что
экономически не выгодно. Целесообразно
использовать раствор с массовой долей
гуммиарабика 45 %, который имеет про
зрачный светло желтый цвет и вязкостные
свойства, позволяющие транспортировать
раствор на дальние расстояния.
ЛИТЕРАТУРА
1.
Fibregum
– пищевое растворимое ди
етическое волокно, идеально подходя
щее для применения в разнообразных
продуктах питания//Пищевая промышлен
ность. 2004. № 11. С. 80.
2.
Шрамм Г.
Основы практической рео
логии и реометрии. – М.: КолосС, 2003.
3.
Косой В.Д., Виноградов Я.И., Малы
шев А.Д.
Инженерная реология биотехно
логических сред. – СПб.: ГИОРД, 2005.
4.
Арет В.А., Николаев Б.Л., Николаев
Л.К.
Физико механические свойства сырья
и готовой продукции. – СПб.: ГИОРД, 2009.
Таблица 2
ялодяавоссаМ
%,Cакибараиммуг
ьтсокзявяанвиткеффЭ
с1=ирп
1–
саП,
ьтсокзявяанвиткеффЭ
с03=ирп
1–
саП,
еоньлетисонтО
йонвиткеффэеиненемзи
%,
итсокзяв
52
21,5
88,2
57,34
53
01,11
81,5
03,35
54
43,61
00,7
61,75
55
39,12
07,8
33,06
56
48,92
16,01
44,46
Таблица 3
ялодяавоссаМ
%,Cакибараиммуг
B
*
,
с•аП
яинешурзарпмеТ
mыруткуртс
52
21,5
71,0–
53
01,11
22,0–
54
43,61
62,0–
55
39,12
72,0–
56
48,92
03,0–
Электронная Научная СельскоХозяйственная Библиотека