[go: up one dir, main page]

RU2574523C1 - Oscillating structure meter - Google Patents

Oscillating structure meter Download PDF

Info

Publication number
RU2574523C1
RU2574523C1 RU2014141864/28A RU2014141864A RU2574523C1 RU 2574523 C1 RU2574523 C1 RU 2574523C1 RU 2014141864/28 A RU2014141864/28 A RU 2014141864/28A RU 2014141864 A RU2014141864 A RU 2014141864A RU 2574523 C1 RU2574523 C1 RU 2574523C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
cam
fixed
base
sleeve
bracket
Prior art date
Application number
RU2014141864/28A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Александр Николаевич Пирогов
Алексей Михайлович Осинцев
Владимир Ильич Брагинский
Денис Сергеевич Бабурчин
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Кемеровский технологический институт пищевой промышленности"
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Кемеровский технологический институт пищевой промышленности" filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Кемеровский технологический институт пищевой промышленности"
Application granted granted Critical
Publication of RU2574523C1 publication Critical patent/RU2574523C1/en

Links

Images

Abstract

FIELD: instrumentation.
SUBSTANCE: oscillating circuit comprises a base, a casing, a loading device, a measurement device, a reservoir and a control unit. At the same time the loading device includes a reduction gearbox connected to a shaft of a stepped electric motor with transmission ratio of at least 20:1, at the outlet shaft of which there is a cam bushing fixed, to which a cam disc is fixed with screws with a through window arranged at its centre, and at the side of the bushing and symmetrically to its central axis, perpendicularly to the axis of longitudinal holes for screws, in it there is a slot of rectangular shape, where an eccentric with a splint is placed as capable of rotation, the tail of which with a gap is inserted into the central hole of the cam bushing. At the same time the disc of the cam contacts with a pusher installed coaxially to it in the central bushing attached vertically above it to the bracket of the base, and on the upper end of which there is a table with a reservoir fixed horizontally. The metering device comprises a sensitive element placed with a gap into the reservoir, arranged in the form of corrugated plates, attached with equal pitch along the circumference to the vertically arranged metering rod, fixed in a lock of a precision strain dynamometer installed on the bracket on the base.
EFFECT: simplified design and increased accuracy of measurements.
6 dwg

Description

Изобретение относится к устройствам для непрерывного контроля процесса гелеобразования при производстве, например, сыров и кисломолочных продуктов, а также для контроля процессов структурообразования в других отраслях промышленности, производящих или применяющих структурированные жидкости.The invention relates to devices for continuous monitoring of the gelation process in the production of, for example, cheeses and sour-milk products, as well as for controlling the processes of structure formation in other industries producing or using structured liquids.

Известен реометр, предназначенный для исследования кинетики сдвиговой деформации пищевых материалов в условиях вибрации [1]. Прибор имеет основание, на котором на движущейся вертикально и возвратно-поступательно платформе установлена кювета с исследуемой пищевым материалом, в которую вертикально вставлен чувствительный элемент - пластина. Верхним концом пластина подвешена к штоку механического измерителя перемещений часового типа, предназначенного для измерения частоты и амплитуды ее колебаний. Корпус механического измерителя перемещений связан с двуплечим рычагом, на втором плече которого подвешен груз. Исследования проводят при варьировании статических напряжений (при изменении веса груза) и параметров вибрации. Возвратно-поступательные перемещения платформы обеспечиваются эксцентриковым возбудителем (кулачком) от электропривода.Known rheometer designed to study the kinetics of shear deformation of food materials under vibration [1]. The device has a base on which a cuvette with the studied food material is installed on a vertically and reciprocating platform, into which a sensitive element, a plate, is vertically inserted. The upper end of the plate is suspended from the rod of a mechanical gauge of movement of the watch type, designed to measure the frequency and amplitude of its vibrations. The case of a mechanical displacement meter is connected with a two-arm lever, on the second shoulder of which a load is suspended. Research is carried out by varying the static stresses (when the weight of the load changes) and vibration parameters. The reciprocating movement of the platform is provided by an eccentric exciter (cam) from the electric drive.

Недостатки в конструкции прибора следующие: а) перемещения платформы с кюветой обеспечиваются эксцентриковым возбудителем (кулачком) с постоянной амплитудой, что снижает область применения прибора, т.к. у различных гелеобразующих сред прочность структуры отличается на порядки. По этой причине для таких сред необходимо экспериментально устанавливать оптимальные значения амплитуды. Например, для сред с "нежной" консистенцией (кисломолочные продукты, крема и др.) необходимо уменьшать амплитуду сдвиговых деформаций, чтобы избежать чрезмерного разрушения структуры и снижения точности измерений, а для сред повышенной прочности - наоборот увеличивать; б) для измерения контролируемого параметра - линейных перемещений пластины (чувствительного элемента) применен механический измеритель часового типа, быстродействие которого ограничивается инерционностью его подвижных деталей, а точность измерений - от квалификации оператора, т.е. от человеческого фактора; в) конструкцией прибора не предусмотрено получение выходного сигнала для автоматической регистрации результатов измерений, что не позволяет использование его в системах автоматического управления технологическим процессом.The disadvantages in the design of the device are as follows: a) the movement of the platform with the cuvette is provided by an eccentric exciter (cam) with a constant amplitude, which reduces the scope of the device, because in various gelling media, the strength of the structure differs by orders of magnitude. For this reason, for such media it is necessary to experimentally establish the optimal values of the amplitude. For example, for media with a “delicate” consistency (fermented milk products, creams, etc.), it is necessary to reduce the amplitude of shear deformations in order to avoid excessive destruction of the structure and decrease the accuracy of measurements, and for media of increased strength, on the contrary, increase; b) to measure a controlled parameter - linear displacements of the plate (sensitive element), a mechanical gauge of the watch type is used, the speed of which is limited by the inertia of its moving parts, and the measurement accuracy depends on the skill of the operator, i.e. from the human factor; c) the design of the device does not provide for an output signal for automatic recording of measurement results, which does not allow its use in automatic process control systems.

Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является колебательный сдвигометр [2]. Он содержит корпус, основание, на котором смонтировано нагружающее устройство, состоящее из шагового электродвигателя, на валу которого закреплен кулачок, выполненный в виде втулки, к которой с регулируемым эксцентриситетом прикреплен диск винтами, проходящими через два продолговатых отверстия, выполненные в нем по осевой линии. На диск напрессован шарикоподшипник, наружное кольцо которого контактирует с полым подпружиненным толкателем, установленным под кулачком в прикрепленной перпендикулярно основанию центральной втулке с возможностью поступательного перемещения.The closest technical solution, selected as a prototype, is an oscillatory shiftometer [2]. It contains a housing, a base, on which a loading device is mounted, consisting of a stepper motor, on the shaft of which a cam is made, made in the form of a sleeve, to which, with an adjustable eccentricity, the disk is attached with screws passing through two oblong holes made in it along the axial line. A ball bearing is pressed onto the disk, the outer ring of which is in contact with a hollow spring-loaded plunger mounted under the cam in the central sleeve attached perpendicular to the base with the possibility of translational movement.

Измерительное устройство состоит из калиброванной цилиндрической винтовой пружины, закрепленной верхним витком к нижнему концу полого толкателя, а нижним витком - к измерительному стержню, установленному в подшипниках соосно полому штоку, на нижнем конце которого закреплен чувствительный элемент в виде рифленой пластинки, которая погружена в емкость с контролируемой средой.The measuring device consists of a calibrated cylindrical coil spring fixed with the upper turn to the lower end of the hollow plunger, and the lower turn to the measuring rod mounted in bearings coaxially with the hollow rod, on the lower end of which is mounted a sensitive element in the form of a corrugated plate, which is immersed in a container with controlled environment.

Измеритель контролируемого параметра (сил сопротивления среды перемещениям чувствительного элемента) закреплен соосно измерительному стержню на кронштейне, установленном на основании, и включает в себя постоянный магнит, выполненный в виде цилиндра кольцевого поперечного сечения с приклеенным сверху кольцевой формы плоским диском, в отверстие которого соосно постоянному магниту запрессован сердечник. В кольцевую щель между постоянным магнитом и сердечником с зазором и соосно вставлена закрепленная на верхнем конце измерительного стержня катушка с обмоткой, выводы которой подключены к блоку регистрации и обработки результатов измерений.The meter of the controlled parameter (resistance forces of the medium to the displacements of the sensing element) is fixed coaxially to the measuring rod on an arm mounted on the base and includes a permanent magnet made in the form of a cylinder of circular cross section with a flat disk glued on top of an annular shape, in the hole of which is coaxial with the permanent magnet the core is pressed in. In the annular gap between the permanent magnet and the core with a gap and coaxially inserted mounted on the upper end of the measuring rod coil with a winding, the conclusions of which are connected to the unit for recording and processing of measurement results.

Недостатками колебательного сдвигометра являются: а) в регулируемом кулачке конструктивно не предусмотрена возможность точной установки заданного значения эксцентриситета е; б) сложность конструкции (наличие измерительного стрежня, катушки с обмоткой и составного постоянного магнита); в) при измерениях перемещаются чувствительный элемент, измерительный стержень с прикрепленным к нему кронштейном с калиброванной пружиной, которые обладают определенной инерцией покоя, что снижает точность измерений; г) вследствие шагового (дискретного) вращения вала электродвигателя, особенно при малых угловых скоростях вращения кулачка, на исследуемый материал будут передаваться дополнительные динамические импульсы, которые могут вызвать частичное разрушение образующейся структуры среды и тем самым снизить достоверность результатов измерений.The disadvantages of the oscillatory shiftometer are: a) the adjustable cam does not structurally provide for the ability to accurately set the set value of the eccentricity e ; b) the complexity of the design (the presence of a measuring rod, coil with a winding and a composite permanent magnet); c) during measurements, the sensitive element moves, the measuring rod with a bracket attached to it with a calibrated spring, which have a certain inertia of rest, which reduces the accuracy of the measurements; d) due to the step (discrete) rotation of the motor shaft, especially at low angular rotational speeds of the cam, additional dynamic pulses will be transmitted to the material under study, which can cause partial destruction of the resulting medium structure and thereby reduce the reliability of the measurement results.

Реометры, которые предназначены для мониторинга процесса гелеобразования в сплошных средах, т.е. для исследования образования и упрочнения их структуры, называют структурометрами. В качестве контролируемого параметра принимают напряжения или силы сопротивления перемещениям чувствительного элемента в исследуемой среде. В частности, ниже приведены в качестве примера реограммы, полученные при мониторинге процесса гелеобразования молочно-белковых сгустков - сырного сгустка и сметаны с различной массовой долей жира.Rheometers that are designed to monitor the gelation process in continuous media, i.e. to study the formation and hardening of their structure, they are called structureometers. As a controlled parameter, take stress or resistance forces to movements of the sensitive element in the medium under study. In particular, the rheograms obtained by monitoring the gelation process of milk protein clots - cheese clot and sour cream with various mass fraction of fat are given below as an example.

Сущность изобретения заключается в том, что в колебательном структурометре, содержащем основание, корпус, нагружающее устройство, измерительное устройство, емкость и блок управления, нагружающее устройство включает присоединенный к валу шагового электродвигателя понижающий редуктор, с передаточным отношением не менее 20:1, на выходном валу которого зафиксирована втулка кулачка, к которой винтами прикреплен диск кулачка с выполненным по его центру сквозным окном. Со стороны втулки и симметрично центральной оси диска кулачка, перпендикулярной оси продолговатых отверстий для винтов, в нем выполнен прямоугольной формы паз, в который с возможностью вращения помещен эксцентрик с шлицем, хвостовик которого с зазором вставлен в центральное отверстие втулки. При этом диск кулачка контактирует с установленным соосно ему в центральной втулке, прикрепленной вертикально над ним к кронштейну основания, толкателем, на верхнем конце которого горизонтально зафиксирован столик с емкостью. Измерительное устройство состоит из размещенного с зазором в емкости чувствительного элемента, выполненного в виде рифленых пластинок, прикрепленных с равным шагом по окружности к вертикально расположенному измерительному стержню, зафиксированному в замке прецизионного тензометрического силоизмерителя, установленного на кронштейне основания.The essence of the invention lies in the fact that in an oscillating structuremeter containing a base, a housing, a loading device, a measuring device, a capacitance and a control unit, the loading device includes a reduction gear connected to the shaft of the stepper motor, with a gear ratio of at least 20: 1, on the output shaft which the cam sleeve is fixed to which the cam disc is screwed with a through window made in its center. On the side of the sleeve and symmetrically to the central axis of the cam disk, perpendicular to the axis of the oblong holes for the screws, it has a rectangular groove in which an eccentric with a slot is inserted with rotation, the shank of which is inserted with a gap into the central hole of the sleeve. In this case, the cam disk is in contact with a pusher mounted coaxially to it in the central sleeve, mounted vertically above it to the base bracket, at the upper end of which a table with a container is horizontally fixed. The measuring device consists of a sensitive element placed with a gap in the tank, made in the form of corrugated plates attached with an equal step around the circumference to a vertically located measuring rod fixed in the lock of a precision tensometric force meter mounted on the base bracket.

Задачей изобретения является упрощение конструкции и повышение точности измерений.The objective of the invention is to simplify the design and improve the accuracy of measurements.

На фиг. 1 изображена схема колебательного структурометра, на фиг. 2 - вид по стрелке А; на фиг. 3 - вид эксцентрика для точной регулировки кулачка; на фиг. 4 - вид по стрелке Б; на фиг. 5 - реограммы сырных сгустков в зависимости от варьирования амплитуды (эксцентриситета е) перемещений емкости с исследуемой средой, полученные на предлагаемом изобретении; на фиг. 6 - сравнительные реограммы образования сгустков сметаны с массовой долей жира, %: 15 и 20, полученные на предлагаемом изобретении (фиг. 5, а, реограммы 1 и 2) и на сертифицированном лабораторном ротационном вискозиметре "Rheotest-2 RV" (Германия) (фиг. 5, б, реограммы 1' и 2′), соответственно.In FIG. 1 shows a diagram of an oscillatory structuremeter, FIG. 2 is a view along arrow A; in FIG. 3 is a view of an eccentric for fine cam adjustment; in FIG. 4 - view along arrow B; in FIG. 5 - rheograms of cheese clots, depending on the variation of the amplitude (eccentricity e ) of the movements of the container with the medium under study, obtained on the proposed invention; in FIG. 6 - comparative rheograms of the formation of clots of sour cream with a mass fraction of fat,%: 15 and 20, obtained on the present invention (Fig. 5a, rheograms 1 and 2) and on a certified laboratory rotational viscometer "Rheotest-2 RV" (Germany) ( Fig. 5, b, rheograms 1 'and 2 ′), respectively.

Колебательный структурометр имеет основание 1, на котором на кронштейне 2 закреплен шаговый электродвигатель 3, который соединен с понижающим редуктором 4 с передаточным отношением не менее 20:1, на валу которого зафиксирован кулачок, состоящий из втулки 5, к которой прикреплен с заданным эксцентриситетом е диск 6 при помощи винтов, проходящих через два продолговатых отверстия 7, выполненных по оси симметрии диска 6 (фиг. 2). В диске 6 со стороны втулки 5 имеется прямоугольной формы паз 8, расположенный по его оси симметрии, перпендикулярной оси продолговатых отверстий 7. В паз 8 установлен с возможностью вращения эксцентрик 9 с выполненным в нем шлицем 10, хвостовик 11 которого входит в центральное отверстие втулки 5 кулачка (фиг. 3). Для доступа к шлицу 10 эксцентрика 9 в диске 6 предусмотрено центральное отверстие 12 (фиг. 2). Для уменьшения трения на диск 6 напрессован подшипник (кольцо из антифрикционного материала, например капролона, или шарикоподшипник) 13, которое контактирует с толкателем 14 (фиг. 2).The oscillating structuremeter has a base 1, on which a stepper motor 3 is mounted on the bracket 2, which is connected to a reduction gear 4 with a gear ratio of at least 20: 1, on the shaft of which a cam is fixed, consisting of a sleeve 5, to which the e disk is attached with a given eccentricity 6 using screws passing through two oblong holes 7, made along the axis of symmetry of the disk 6 (Fig. 2). In the disk 6 from the side of the sleeve 5 there is a rectangular groove 8 located along its axis of symmetry perpendicular to the axis of the elongated holes 7. In the groove 8 is mounted for rotation an eccentric 9 with a slot 10 made therein, the shank 11 of which enters the central hole of the sleeve 5 cam (Fig. 3). To access the slot 10 of the eccentric 9 in the disk 6, a Central hole 12 is provided (Fig. 2). To reduce friction, a bearing (a ring of antifriction material, such as caprolon, or a ball bearing) 13 is pressed onto the disk 6, which is in contact with the plunger 14 (Fig. 2).

Толкатель 14 установлен вертикально и соосно над кулачком в закрепленной на кронштейне 2 центральной втулке 15 с возможностью возвратно-поступательного перемещения, обеспечиваемого любым стандартным способом, например, запрессованным перпендикулярно его продольной оси пальцем 16, который с минимальным зазором перемещается в продольном пазу 17, выполненном в центральной втулке 15 (фиг. 1, фиг 4). При этом на фиг. 2 и фиг. 3 показано положение эксцентрика, при котором эксцентриситет кулачка равен e max=6·10-3 м.The pusher 14 is mounted vertically and coaxially above the cam in the central sleeve 15 fixed on the bracket 2 with the possibility of reciprocating movement provided by any standard method, for example, with a finger 16 pressed in perpendicular to its longitudinal axis, which moves with a minimum clearance in the longitudinal groove 17 made in the Central sleeve 15 (Fig. 1, Fig 4). Moreover, in FIG. 2 and FIG. 3 shows the position of the eccentric, in which the cam eccentricity is e max = 6 · 10 -3 m

На верхнем конце толкателя 14 горизонтально установлен столик 18 с зафиксированной термостатируемой емкостью 19, снабженной входным 20 и выходным 21 патрубками для подключения к жидкостному термостату (детали крепления емкости 19 к столику 18 условно не показаны). В емкость 19 с исследуемой средой погружен чувствительный элемент, состоящий, например, из алюминиевых рифленых пластинок 22, прикрепленных с равным шагом по окружности к вертикально расположенному измерительному стержню 23, который при помощи замка 24 прикреплен к прецизионному тензометрическому силоизмерителю 25, который зафиксирован при помощи пластины 26 на трубчатой стойке 27, установленной на основании 1.At the upper end of the pusher 14, a stage 18 is horizontally mounted with a fixed thermostatic tank 19, equipped with an inlet 20 and an outlet 21 nozzles for connecting to a liquid thermostat (the details of attaching the tank 19 to the table 18 are not shown conventionally). A sensing element is immersed in the container 19 with the medium under study, for example, consisting of aluminum corrugated plates 22, which are attached with an equal pitch along the circumference to a vertically arranged measuring rod 23, which is fastened with a lock 24 to a precision tensometric force meter 25, which is fixed with a plate 26 on the tubular stand 27 mounted on the base 1.

При этом в качестве тензометрического силоизмерителя 25 применен стандартный прецизионный тензометрический блок электронных аналитических лабораторных весов, выпускаемых серийно. Например, Весы Сартогосм MB 210-А. http://www.sartogosm.ru/sartogosm_mv_210_a.html.In this case, as a tensometric force meter 25, a standard precision tensometric unit of electronic analytical laboratory balance, commercially available, is used. For example, Libra Sartogosm MB 210-A. http://www.sartogosm.ru/sartogosm_mv_210_a.html.

Для обеспечения герметичности электропривода при проведении санитарной обработки предусмотрен корпус 28. Для доступа к эксцентрику 9 кулачка в корпусе 28 предусмотрено окно, закрываемое крышкой 29.To ensure the tightness of the electric drive during sanitization, a housing 28 is provided. For access to the cam eccentric 9, a window is provided in the housing 28 that is closed by a cover 29.

Для установки требуемого значения амплитуды колебаний столика 18 с емкостью 19 (т.е. эксцентриситета кулачка е) предусмотрен индикатор 30 линейных перемещений ИЧ-10 с ценой деления 0,01·10-3 м, измерительный шток которого упирается в верхний торец емкости 19 (фиг. 1). Индикатор закрепляют на кронштейне 31, зафиксированном винтом 32 на стойке 27. Затем открывают крышку 29 корпуса 28, отверткой через окно 12 ослабляют винты 7 кулачка и, вставив отвертку в шлиц 10, поворачивают эксцентрик 9 (фиг. 2). По показаниям индикатора 30 устанавливают требуемое для исследуемой среды значение амплитуды колебаний (эксцентриситета е) столика 18. Затем завинчивают винты 7 и устанавливают на место крышку 29. После этого, ослабив винт 32, сдвигают кронштейн 31 с индикатором 30 вверх по стойке 27 и фиксируют винтом 32.To install the required oscillations amplitude value table 18 with the container 19 (i.e. the eccentricity e of the cam) is provided an indicator 30 for linear displacements ICH-10 with a scale division 0.01 · 10 -3 m, the measuring rod of which abuts the upper end of the container 19 ( Fig. 1). The indicator is fixed on the bracket 31, fixed by a screw 32 on the stand 27. Then, open the cover 29 of the housing 28, loosen the cam screws 7 through the window 12 and insert the screwdriver into the slot 10, turn the cam 9 (Fig. 2). According to the indications of indicator 30, the value of the oscillation amplitude (eccentricity e ) of the table 18 is set as required for the medium 18. Then the screws 7 are screwed and the cover 29 is put in place. After that, loosening the screw 32, the bracket 31 with the indicator 30 is moved up the stand 27 and fixed with a screw 32.

Колебательный структурометр работает следующим образом. Подключают разъемы тензометрического силоизмерителя 25 и сетевой кабель шагового электродвигателя 3 с заземляющей шиной к блоку управления (условно не показан), который затем подключают к сети. На столике 18 закрепляют емкость 19, заполненную исследуемой жидкостью, и подключают ее патрубки 20, 21 при помощи шлангов к жидкостному термостату (условно не показан). Затем в замке 24 фиксируют держатель 23 чувствительного элемента 22. На блоке управления задают скорость вращения вала шагового двигателя 3, обнуляют показания тензометрического силоизмерителя 25. При этом схема управления шаговым электродвигателем 3 настроена так, что кулачок 5, 6, 13 в исходном состоянии всегда занимает позицию, при которой толкатель 14 находится в верхнем положении, как показано на фиг. 1 и фиг. 2.Oscillating structuremeter works as follows. Connect the connectors of the strain gauge 25 and the network cable of the stepper motor 3 with a grounding bus to the control unit (not shown conditionally), which is then connected to the network. On the table 18, a container 19 is fixed, filled with the test liquid, and its pipes 20, 21 are connected using hoses to a liquid thermostat (not shown conditionally). Then, the holder 23 of the sensing element 22 is fixed in the lock 24. The speed of rotation of the shaft of the stepper motor 3 is set on the control unit, the readings of the strain gauge force gauge 25 are reset. In this case, the control circuit of the stepper motor 3 is set so that the cam 5, 6, 13 always occupies the initial state the position at which the pusher 14 is in the upper position, as shown in FIG. 1 and FIG. 2.

Контроль гелеобразования выполняется по следующей методике. С панели блока управления нажатием кнопки «Пуск» подают напряжение на шаговый электродвигатель 3, вал которого приведет во вращение с заданной угловой скоростью диск 6 кулачка, подшипник 13 которого передаст заданные вертикальные возвратно-поступательные перемещения, равные заданному эксцентриситету е, через толкатель 14, столик 18, емкости 19 с исследуемой средой. При этом вследствие внутреннего трения среды на чувствительном элементе 22 возникнут силы сопротивления, которые будут возрастать по мере образования и упрочнения объемной структуры геля, которые будут измерены тензометрическим силоизмерителем 25 и переданы в блок управления для обработки и представления результатов измерений.Gel control is carried out according to the following procedure. From the control unit panel, by pressing the “Start” button, voltage is supplied to the stepper motor 3, the shaft of which will drive the cam disk 6 to rotate at a given angular speed, the bearing 13 of which will transmit the specified vertical reciprocating movements equal to the given eccentricity e through the plunger 14, the table 18, tanks 19 with the investigated environment. In this case, due to internal friction of the medium, resistance forces will appear on the sensitive element 22, which will increase as the bulk structure of the gel is formed and hardens, which will be measured by a strain gauge 25 and transferred to the control unit for processing and presenting the measurement results.

В начале измерений гелеобразующая среда находится в жидком состоянии и практически не оказывает сопротивления перемещениям чувствительного элемента 22. По мере образования объемной структуры в среде сопротивление на поверхности чувствительного элемента 22 при каждом цикле измерений будет возрастать. Вследствие этого на его рабочих плоскостях будут увеличиваться значения предельных напряжений сдвига θo, которые вычисляют по формулеAt the beginning of the measurements, the gelling medium is in a liquid state and practically does not resist the movements of the sensitive element 22. As the bulk structure is formed in the medium, the resistance on the surface of the sensitive element 22 will increase with each measurement cycle. As a result of this, on its working planes, the values of the ultimate shear stresses θ o , which are calculated by the formula

Figure 00000001
Figure 00000001

где F - текущее значение силы, регистрируемой тензометрическим силоизмерителем 25, Н; 8 A - площадь рифленых плоскостей 4-х пластинок 22, м2 (фиг. 1).where F is the current value of the force recorded by the strain gauge force meter 25, N; 8 A is the area of the corrugated planes of 4 plates 22, m 2 (Fig. 1).

При достижении максимальной прочности геля в блоке управления будет сформирован звуковой сигнал о его готовности, а также подан управляющий сигнал в систему автоматизированного управления для перехода к следующей технологической операции его обработки. Цикл измерений окончен.Upon reaching the maximum gel strength in the control unit, an audible signal will be generated indicating its readiness, and a control signal will be sent to the automated control system for the transition to the next technological operation of its processing. The measurement cycle is over.

На фиг. 5 показано влияние амплитуды колебаний (при фиксированиии всех других факторов процесса гелеобразования) на форму реограмм и на прочность структуры готового сырного сгустка, полученных на заявляемом изобретении. При этом варьировали амплитуду колебаний емкости 19 в пределах (1,0÷6,0)·10-3 м. Из анализа реограмм видно, что наиболее достоверно описывает процесс образования геля реограмма, полученная при е=2·10-3 м, на которой четко прослеживаются основные стадии процесса гелеобразования: АВ - стадия индукции, ВС - стадия коагуляции, CD - стадия метастабильного упрочнения.In FIG. 5 shows the influence of the amplitude of vibrations (when fixing all other factors of the gelation process) on the shape of the rheograms and on the strength of the structure of the finished cheese clot obtained by the claimed invention. In this case, the amplitude of oscillations of the capacitance 19 was varied within (1.0 ÷ 6.0) · 10 -3 m. From the analysis of the rheograms it can be seen that the rheogram obtained at е = 2 · 10 -3 m describes the gel process most reliably which clearly shows the main stages of the gelation process: AB is the induction stage, BC is the coagulation stage, and CD is the metastable hardening stage.

Для контроля достоверности реограммы процесса образования сгустков сметаны с массовой долей жира 15 и 20%, полученных на заявляемом колебательном структурометре в координатах «предельное напряжение сдвига θo - продолжительность процесса t» (реограммы 1 и 2, фиг. 6, а), параллельно были проведены сравнительные исследования процесса образования сгустков на лабораторном ротационном вискозиметре «Rheotest-2 RV» (Германия). Исследования были выполнены с использованием измерительной ячейки S/S3 при постоянной скорости сдвига γ ˙ = 2,25  с -1

Figure 00000002
. В результате была получены реограммы зависимости «эффективная вязкость ηэ - продолжительность процесса t» (реограммы 1′ и 2′, фиг. 6, б). Опыты выполнены при температуре 32±2°С.To control the reliability of the rheogram of the process of formation of clots of sour cream with a mass fraction of fat of 15 and 20%, obtained on the inventive oscillatory structuremeter in the coordinates "ultimate shear stress θ o - process duration t" (rheograms 1 and 2, Fig. 6, a), were parallel comparative studies of the process of clot formation were carried out on a laboratory rotational viscometer "Rheotest-2 RV" (Germany). Studies were performed using a S / S 3 measuring cell at a constant shear rate γ ˙ = 2.25 from -one
Figure 00000002
. As a result, rheograms of the dependence “effective viscosity η e - process duration t” were obtained (rheograms 1 ′ and 2 ′, FIG. 6, b). The experiments were performed at a temperature of 32 ± 2 ° C.

Из анализа реограмм видно, что они имеют подобный характер. На обеих реограммах четко выделяются три характерные для данного процесса участка: АВ (А1В1) - стадия индукции (молочная смесь жидкая); ВС (В1С1) - стадия флокуляции (начало образования объемной структуры и упрочнение сгустков); CD (C1D1) - стадия метастабильного равновесия (достижение в точках С (С1) максимальной прочности сгустков, реограммы терпят излом и выходят на горизонтальный участок) - прочность сгустков не изменяется. При этом отклонения продолжительности соответствующих стадий процесса образования сметанных сгустков находятся в пределах Δ<±4%, т.е. лежат в пределах максимальной относительной погрешности измерений ротационного вискозиметра «Rheotest-2 RV».An analysis of rheograms shows that they have a similar character. On both rheograms, three areas characteristic of the given process are clearly distinguished: AB (A 1 B 1 ) - induction stage (liquid milk mixture); BC (B 1 C 1 ) - flocculation stage (the beginning of the formation of a volumetric structure and hardening of clots); CD (C 1 D 1 ) - the stage of metastable equilibrium (reaching points C (C 1 ) the maximum strength of the clots, rheograms suffer a kink and go to the horizontal section) - the strength of the clots does not change. In this case, deviations in the duration of the corresponding stages of the formation of sour cream clots are in the range Δ <± 4%, i.e. lie within the maximum relative measurement error of the Rheotest-2 RV rotational viscometer.

Источники информацииInformation sources

1. Реометрия пищевого сырья и продуктов: Справочник / Под ред. Ю.А. Мачихина. - М.: Агропромиздат. - 1990. - 271 с.1. Rheometry of food raw materials and products: Handbook / Ed. Yu.A. Machikhina. - M .: Agropromizdat. - 1990. - 271 p.

2. Пат. 2454655 Российская Федерация, МПК7 G01N 11/14. Колебательный структурометр / А.Н. Пирогов, И.А. Литвинова; Заявитель и патентообладатель ГОУ ВПО Кемеровский технологический институт пищевой промышленности - №2011100982/28; заявлен 12.01.11; опубл. 27.06.12, Бюл. №18.2. Pat. 2454655 Russian Federation, IPC 7 G01N 11/14. Oscillating structuremeter / A.N. Pirogov, I.A. Litvinova; Applicant and patent holder GOU VPO Kemerovo Technological Institute of Food Industry - No. 20111100982/28; announced 12.01.11; publ. 06/27/12, Bull. Number 18.

Claims (1)

Колебательный структурометр, содержащий основание, корпус, нагружающее устройство, измерительное устройство, емкость и блок управления, отличающийся тем, что нагружающее устройство включает присоединенный к валу шагового электродвигателя понижающий редуктор с передаточным отношением не менее 20:1, на выходном валу которого зафиксирована втулка кулачка, к которой винтами прикреплен диск кулачка с выполненным по его центру сквозным окном, а со стороны втулки и симметрично его центральной оси, перпендикулярной оси продолговатых отверстий для винтов, в нем выполнен прямоугольной формы паз, в который с возможностью вращения помещен эксцентрик с шлицем, хвостовик которого с зазором вставлен в центральное отверстие втулки кулачка, при этом диск кулачка контактирует с установленным соосно ему в центральной втулке, прикрепленной вертикально над ним к кронштейну основания, толкателем, на верхнем конце которого горизонтально зафиксирован столик с емкостью, а измерительное устройство состоит из размещенного с зазором в емкости чувствительного элемента, выполненного в виде рифленых пластинок, прикрепленных с равным шагом по окружности к вертикально расположенному измерительному стержню, зафиксированному в замке прецизионного тензометрического силоизмерителя, установленного на кронштейне основания. An oscillating structuralometer comprising a base, a housing, a loading device, a measuring device, a capacitance and a control unit, characterized in that the loading device includes a reduction gear connected to the shaft of the stepper motor with a gear ratio of at least 20: 1, on the output shaft of which the cam sleeve is fixed, to which the cam disk is screwed with a through window made in its center, and from the side of the sleeve and symmetrically to its central axis perpendicular to the axis of the elongated holes for screws, it has a rectangular-shaped groove in which an eccentric with a slot is rotatably placed, the shank of which is inserted with a gap into the central hole of the cam sleeve, while the cam disk contacts the center sleeve mounted coaxially with it and attached vertically above it to the bracket base, a pusher, on the upper end of which a table with a capacity is horizontally fixed, and the measuring device consists of a sensitive element placed with a gap in the capacity, made in the form of a reef flax plates attached with equal pitch around the circle to a vertically arranged measuring rod fixed in the lock of a precision tensometric force meter mounted on the base bracket.
RU2014141864/28A 2014-10-16 Oscillating structure meter RU2574523C1 (en)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2574523C1 true RU2574523C1 (en) 2016-02-10

Family

ID=

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2619737C1 (en) * 2016-07-06 2017-05-17 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Кемеровский государственный сельскохозяйственный институт" Instrument for controlling structure formation process in cheese production
RU2625535C1 (en) * 2016-04-29 2017-07-14 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Кемеровский технологический институт пищевой промышленности (университет)" Vibrational structurometer
CN110186607A (en) * 2019-06-14 2019-08-30 无锡先导智能装备股份有限公司 Tension detecting apparatus and its vibration trigger

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2006110963A1 (en) * 2005-04-21 2006-10-26 K.U.Leuven Research And Development Monitoring of the v1sco-elastic properties of gels and liquids
UA45811U (en) * 2009-06-18 2009-11-25 Харьковский Национальный Университет Имени В.Н. Каразина Device for biological water testing
RU2454655C1 (en) * 2011-01-12 2012-06-27 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Кемеровский технологический институт пищевой промышленности Oscillatory shift metre

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2006110963A1 (en) * 2005-04-21 2006-10-26 K.U.Leuven Research And Development Monitoring of the v1sco-elastic properties of gels and liquids
UA45811U (en) * 2009-06-18 2009-11-25 Харьковский Национальный Университет Имени В.Н. Каразина Device for biological water testing
RU2454655C1 (en) * 2011-01-12 2012-06-27 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Кемеровский технологический институт пищевой промышленности Oscillatory shift metre

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2625535C1 (en) * 2016-04-29 2017-07-14 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Кемеровский технологический институт пищевой промышленности (университет)" Vibrational structurometer
RU2619737C1 (en) * 2016-07-06 2017-05-17 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Кемеровский государственный сельскохозяйственный институт" Instrument for controlling structure formation process in cheese production
CN110186607A (en) * 2019-06-14 2019-08-30 无锡先导智能装备股份有限公司 Tension detecting apparatus and its vibration trigger

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102072848B (en) With method and the flow graph of flow graph test sample
Huppler et al. Rheological properties of three solutions. Part II. Relaxation and growth of shear and normal stresses
US4754640A (en) Apparatus and method for determining the viscoelasticity of liquids
US4941346A (en) Vibration-type rheometer apparatus
US4202204A (en) Apparatus and method for measuring changes in conditions in coagulating liquids
US5271266A (en) Dynamic shear rheometer and method
EP2817608B1 (en) Apparatus and method for constant shear rate and oscillatory rheology measurements
US4445365A (en) Tapered bearing simulator-viscometer
JP2021518906A (en) Rotary viscometer for measuring the viscosity of a substance
US4154093A (en) Measurement of viscoelastic properties
RU2381481C1 (en) Machine for testing of materials for friction and wear
RU2574523C1 (en) Oscillating structure meter
RU2454655C1 (en) Oscillatory shift metre
Wichchukit et al. Flow behavior of milk chocolate melt and the application to coating flow
US4862735A (en) Microviscometer
Murata et al. Analysis of a newly developed damped-oscillation rheometer: Newtonian liquid
US3533275A (en) Viscosimeter
RU2625535C1 (en) Vibrational structurometer
RU2456576C2 (en) Method of measuring viscosity and apparatus for realising said method
RU2522718C2 (en) Inertial viscosity gage
RU2815852C1 (en) Two-dimensional low-frequency stand for research and calibration of seismic sensors
RU2354956C1 (en) Rheometer for monitoring formation of milk-protein coagulum
US1604409A (en) Method of measuring the viscosity of liquid or liquiform materials
RU2812409C1 (en) Device for determining internal coefficients of static friction and motion of bulk materials
RU2608574C1 (en) Vibration rheometer