Прибор для исследования струк-турно-механических свойств про-дуктов

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИ ЕТИЗЬСТВУ

Союэ Советских

Социалистииеских

Реслубл ро807,175 (бт) Дополнительное к авт. санд-ву (22) Заявлено 240129 (21) 2737019/28-13 (51)М. Кл.з

Я 01 м 33/02 с присоединением заявки Hо (23) Приоритет

Государствеииый комитет

СССР ио делам изобретений и открытий

Опубликовано 2 0231. Бюллетень No 7

Дата опубликования описания 250281 (53) УДК 620.17: .637.5(088.8) (72) Авторы нэобретення

Н. И. Ширин и Л. А. Сосновский (71) Заявитель

Могилевский технологический институт (54 ) ПРИБОР ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ СТРУКТУРНО-МЕХАНИЧЕСКИХ

СВОЙСТВ ПРОДУКТОВ

Изобретение относится к приборостроению и может быть использовано для исследования структурно-механических свойств продуктов, преимущес твенно пищевых студней, в кондитерском и консервном производстве, а также в общественном питании.

Известен прибор для исследования структурно-механических свойств продуктов, содержащий корпус, стойку, плиту для размещения исследуемого образца, механизм перемещения, индентодержатель со сменными инденторами, датчики силы и линейных перемещений, регистрирующую аппаратуру (1). 15

Известный прибор не позволяет исследовать структурно-механические свойства студнеобразных пищевых продуктов вследствие нежной структуры и низкой прочности последних, а 20 также не позволяет получать достаточную точность измерения.

Цель изобретения — повышение точности исследований.

Указанная цель достигается тем, что прибор для исследования структурно-механических свойств продуктов, преимущественно пищевых студней,оснащенный корпусом, стойкОй, плитой для размещения исследуемого образца, 30

1механизмом перемещения, индентодержа1 телем со сменными инденторами, датчиками силы и линеййых перемещений, регистрирующей аппаратурой, дополнительно снабжен нагружающим устройством, включающим две пластины,и штоком, а датчик линейных перемещений закреплен внутри датчика силы, при этом последний посредством винтов и соответствующих пластин нагружающего устройства соединен со штоком и индентором и выполнен в виде динамометрической спирали, имеющей по всей длине отверстия для вхождения винтов и образования тем самым тендометрического кольца с переменным диаметром.

Кроме того, датчик линейных перемещений выполнен в виде индикатора часового типа и размещен на Г-образном KpoHQITBAHe, при этом последний жестко соединен с верхней пластиной нагружающего устройства, а измерительный щуп индикатора линейных перемещений контактирует с головкой винта, служащего для крепления тензометрического кольца к нижней пластине нагружающего устройства.

В приборе возможно одноосное сжатие или растяжение либо сжатие, 807175 выстой,, дополнительное нормируемое нагружение, а затем снятие нагрузки, определение деформации, либо адгезионной прочности продукта.

Изменение режимов работы можно осуществлять при одной или нескольких постоянных скоростях нагружения или разгружения в широком интервале.

Температура исследуемого. образца выдерживается от 0 до 95 С.

На фиг. 1 изображена схема прибора; на фиг. 2 — измерительное устройство, разрезы на фиг. 3 — пластина; на фиг, 4 — конус; на фиг. 5 — гребенка; на фиг. 6 — работа иэмерительного устройства> на фиг. 7 — тарировочные графики. 15

Прибор для исследования структурно-механических с войс тв продук тов, преимущественно пищевых студней, ñîñтоит из опорной плиты 1, смонтированной на установочных винтах 2, стойки Щ

3 с кронштейнами 4, корпуса 5, водяного термостата 6, указателя 7 уровня, тензоусилителя 8 и самописца 9, На корпусе 5 смонтирован реверсивный электродвигатель 10 постоянного тока с редуктором, связанный через ременную передачу 11 с горизонтальным валом 12 с жестко закрепленным на последнем зубчатым колесом 13, которое находится в зацеплении с зубчатой рейкой 14 и перемещает шток 15, имею- ЗО щий две степени свободы в вертикальном положении.

Нижний конец штока 15 соединен с датчиком силы, выполненным в виде тензометрического кольца 16 с наклеенными на нем тензодатчиками 17(фиг.

1 и 2),выполненным в виде незамкнутой спирали, на одном конце которой просверлено установочное отверстие 18, а на другом конце и в средней части- 40 ряд центральных отверстий соответственно 19 и 20 с требуемым шагом (фиг. 2). Соединением установочного отверстия 18 с одним из центральных отверстий 19 посредством винта 21 образуют тензометрическое кольцо с переменным диаметром, над которым и под ним расположены пластины 22 верхняя — для установки гирь нормируемого нагружения и калибровки динамометра, прикрепленная к штоку 6 посредством винта 21 (фиг. 2 ),к нижней пластине, посредством винта 23. прикреплены тенэометрическое кот ьцо 16 и йндентодержатель 24, в который вставляют сменные инденторы (фиг. 35) .

Ось инденторов совпадает с осью штока 6 и датчика 25 линейных перемещений (фиг. 2),при этом последний размещен внутри тенэометрического 40 кольца и выполнен в виде индикатора часового типа, закрепленного на Гобразном кронштейне 26 (фиг. 1)„ при этом последний жестко соединен с верхней пластиной 22"нагружающего 65 устройства, измерительный щуп 27 индикатора линейных перемещений ( контактирует с головкой винта 23 фиг. 2), а полученная величина абсолютной деформации тензометрического кольца 16 является удвоенной. Это позволяет вдвое увеличить разрешающую способность прибора (фиг. 6).

На горизонтальной и вертикаль.ной полках Г-образного кронштейна 26 выполнены прорези, в которые вставляют винты и посредством их осуществляют установку и центрирование датчика 25 линейных перемещений.

Сигналы от тензодатчиков 17 поступают через тензоусилитель 8 на самописец 9.

Прибор работает следующим образомм.

Перед началом опытов посредством винтов 2 опорную плиту 1 устанавливают в горизонтальное положение.

Проведением предварительного опыта осуществляют подбор тензометрического кольца необходимой жесткости, для чего готовят несколько порций студня, разливают в стаканчики и после застудневания продавливают поверхность студня нндентором, закрепленным в индентодержателе на тензометрических кольцах различной жесткости(т.е. с переменным диаметром). Динамометры, не эашкаливавшие датчик линейных перемешений, пригодны для исследований данного студня.

Для построения тарировочного графика зубчатую пару 14 и 13 выводят из зацепления, неподвижно закрепляют индентодержатель 24 и, произведя последовательную укладку гирь на верхнюю пластину 22, строят два тарировочных графика (первый зависимости деформаций от приложенных усилий, второй — зависимости показаний самописца 9 от приложенных усилий).

Зубчатую пару 13 и 14 вводят в зацепление, в индентодержатель 24 вставляют и закрепляют индентор в виде пластины (см. фиг. 3). Для сопоставления результатов на предлагаемом и известном приборах, прибор снабжен тремя инденторами с разным диаметром пластины 13, 16 и

18 мм, и поэтому в зависимости or типа студней выбирают необходимый.

После термостатирования образца включают электродвигатель 10, приборы 8 и 9 и индентодержатель 24 с индентором медленно опускают на исследуемый образец. Деформацию тензометрического кольца 16 регистрируют индикатором 25 линейных перемещений, и полученное значение одновременно фиксируют на диаграмме само-писца 9.

В момент разрушения студня индентором, нагрузка на динамометричес807175 кое кольцо достигает максимума, после чего она резко падает. Этот скачок на диаграмме характеризует усилие разрушения.

Проводят серию исследования студней при различных температурах, строят термомеханические кривые студней, характеризующие их технологические свойства. Вычислив площадь сечения пластины индентора и определив усилие разрушения, определяют разрушающее напряжение(предел прочности)по формуле (0

0=в

Для исследования динамики деформаций по времени подбирают необходимую скорость перемещения штока 15 и лентопротяжного меха ни зма с амописца 9, термостатируют образец студ- 20 ня и осуществляют его разрушение.

Благодаря конструктивному решению измерительного устройства, полученная величина абсолютной деформации образца является удвоенной(см.фиг.б), 2д

При исследовании релаксационных процессов в студнях(например, упругого последействия)образцы студней термостатируют, включают электродвигатель 10, приборы 8 и 9.

На пластину 22 устанавливают гирю небольшой массы и доводят индентодержатель с индентором до соприкосновения с поверхностью студня.

После выключения электродвигателя 10 выдерживают индентор при этой нагрузке в течение часа, затем гирю с площадки 22 снимают и выдерживают

30 мин(так называемый "отдых"), а затем осуществляют повторное нагружение увеличенной нагрузкой. На диа- 40 грамме прибора 9 отразится релаксационная картина.

При определении адгезионной прочности студней аналогично производится термостатирование образца и контактирование его с индентором в виде пластины (см. фиг. 3). После заданной выдержки пластины на поверхности студня двигатель 10 переключают на подъем, по усилию отрывания инден-. тора от продукта судят об его адгезионной стойкости (прочности).. Noмечт отрыва индентора от продукта на диаграмме прибора 9 зафиксируется как скачок.

При работе с индентором в виде гребенки (см. фиг.5), ее устанавливают в стаканчик с жидким студнем и охлаждают. После застудневания и термостатирования образца индентор вставляют в индентодержатель 60

24, закрепляют стаканчик и, включиь электродвигатель 10 на подъем и приборы 8 и 9, начинают сдвигать гребенку. Деформацию сдвига во времени наблюдают по индикатору линей- Я ных перемещений и на диаграмме прибора 9, затем определяют усилие сдвига.

Предельное - напря ение сдвига вычисляют по уравнению

Fи1 — F Р= у

25 И где Р— напряжение сдвига, Па;

Р - усилие сдвига гребенки, н;

F — усилие сдвига гребенки для дисперсионной среды, н;

S — площадь пластины, м количество пластин в гребенке.

При работе с индентором в виде конуса (см. фиг.4) производят его по- гружение в исследуемый образец. Предельное напряжение сдвига вычисляют по уравнению где Р

h— усилие сдвига, н; глубина погружения конуса, пропорциональная деформации кольца, м; константа, зависящая от угла конуса(;; = 0,0658, 0С =45 ).

Прибор позволяет производить исследования студней на различных основах, при этом возможно использование как самопишущего прибора, так и работа без него. Наличие комплекта инденторов нозволяет исследовать студни в условиях, указанных в ОСТах на студнеобразователи, благодаря чему возможно сопоставление полученных результатов с имеющимися.

Формула изобретения

1. Прибор для исследования структурно-механических свойств продуктов, преимущественно пищевых студней, содержащий корпус, стойку, плиту для размещения исследуемого образца, механизм перемещения, индентодержатель со сменными инденторами, датчики силы и линейных перемещений, регистрирующую аппаратуру, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью повышения точности исследования, прибор снабжен нагружающим устройством, включающим две пластины, и штоком, а датчик линейных перемещений закреплен внутри датчика силы, при этом последний посредством винтов и соответствующих пластин нагружающего устройства соединен со штоком и индентором и выполнен в виде .динамометрической спирали, ймеющей по всей длине отверстия для вхождения винтов и образования тем самым тенэометрического кольца с переменным диаметром.

807175

2. Прибор по и. 1, о т л и ч а юшийся тем, что датчик линейных перемещений выполнен в виде индикатора часового типа и размещен на

Г-образном кронштейне, при этом последний жестко соединен с верхней пластиной нагружающего устройства, а измерительный щуп индикатора линейных перемещений контактирует с головкой винта, служащего для крепления тензометрического кольца к нижней пластине нагружающего устройства.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

9 506804, кл. Q 01,N 33/02, 1973.

807175

Фи8. 4

Фиг,3

Уиг. 7

Составитель Н. Арцыбашева редактор А. Шишкина Техред Ж. Кастелевич КорректорГ. Назарова

7ГГ Тираж 918 Подпис ное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Фнлнал ППП "Патент", r. унгьрод, ул. Проектная,4