پاورپوینت اصول مهندسی صنایع غذایی(1)

بخشی از پاورپوینت

اسلاید 1 :

اصول مهندسی صنایع غذایی(1)

اسلاید 2 :

زاویه ریپوز
این زاویه از ویژگیهای ماده است. برای توده نمک کم و برای هندوانه زیاد است. هر چه میزان خلل و فرج کمتر گردد این زاویه کوچکتر می شود.

زاویه لغزش:
اگر موادی را بر روی سطح افقی ریخته و سطح را خم نماییم در ناحیه ای تل مواد شروع به تغییر شکل می کنند. این زاویه را زاویه لغزش می گویند که بستگی به چسبندگی بین مواد و سطح، خصوصیات ماده و زاویه ریپوز دارد.

اسلاید 3 :

زاویه اصطکاک داخلی:
مواد در حال ریزش به صورت مایل ریزش می نمایند زیرا اصطکاک بین مواد موجب ایجاد فشار افقی بین دانه ها می شود که مواد را به سمت جداره ها انتقال می دهد. وجود هوا در مسیر ریزش دانه ها به رانده شدن آنها به سمت دیواره کمک می نماید و باعث افزایش زاویه اصطکاک داخلی می شود.

اسلاید 4 :

رئولوژی

مقدمه:

رئولوژی از کلمه یونانی Rheo گرفته شده که به معنی جریان است.

رئولوژی علم مطالعه مواد در برابر تنش (نیرو) وارده است و پاسخ آن می تواند به دو صورت تغییر شکل و جریان باشد.

اسلاید 5 :

اهمیت رئولوژی در صنایع غذایی
از دیدگاه کیفیت مواد غذایی
از دیدگاه مهندسی فرآیند مواد غذایی و طراحی تجهیزات
ارزیابی بافتی ماده غذایی و مقایسه با نتایج حسی
ارزیابی ماندگاری مواد غذایی
تعیین اثر افزودنی های غذایی و قوام دهنده ها

اسلاید 6 :

اصطلاحات:
تنش Stress:
نیروی وارده به سطح یک جسم را تنش می گوییم و واحد آن نیوتن بر مترمربع است. علامت آن سیگما (σ) یا تاو(τ ) است.

کرنش Strain:
دراثرتنش وارد شده به یک جسم در اندازه و شکل جسم ایجاد میشود. به نسبت تغییرات ایجاد شده به اندازه و شکل اولیه کرنش می گوییم. واحد ندارد وعلامت آن گاما (γ)است.

تنش تسلیم(حد) Yield Stress:
تنش وارده به یک جسم جامد که بعد از آن ماده از خود رفتار جریانی نشان می دهد. علامت آن سیگما ( 0σ) یا تاو(0τ ) است.

اسلاید 7 :

انواع تنش:
1-1- فشاری:
فشار نرمال به طرف درون جسم است.

1-2- کششی:
فشار وارده به طرف خارج جسم است.

1-3- گشتاور:
ترکیب تنش برشی و فشاری است.

1-4- توده ای:
تنشی است که در آن نیرو از هر طرف به جسم واردمی شود (جسم جامد داخل آب)
1- تنش نرمال:
تنشی است که مستقیم و عمود بر سطح اعمال می شود که 4 نوع می باشد.

اسلاید 8 :

2- تنش برشی(shear stress):
تنشی است که مستقیم وعمود بر سطح اعمال نمیشود و علامت یونانی آن تاو (τ) است.

اسلاید 9 :

انواع رفتار جریان

1- سیالات نیوتنی:سیالاتی هستند که رابطه خطی بین تنش برشی و سرعت برشی وجود دارد و شیب این خط ویسکوزیته دینامیک(ضریب ویسکوزیته مطلق) است.

ویسکوزیته خاصیتی از سیال است که مسئول مقاومت در برابر نیروی وارد بر سیال و ایجاد تنش برشی در آن می باشد.

سیالات نیوتنی به دو دسته موبایل و ویسکوز تقسیم می شود.

اسلاید 10 :

2- سیالات غیرنیوتنی

سیالاتی هستند که رابطه تنش برشی و سرعت برشی خطی نمی باشد و ویسکوزیته تابعی از برش و تنش مشخص می باشد که به آن ویسکوزیته ظاهری گویند.

انواع سیالات غیر نیوتنی:
2-1- مستقل از زمان
2-2- وابسته به زمان

اسلاید 11 :

انواع رفتار جریانی غیر نیوتنی:

اسلاید 14 :

قانون توان
در بعضی سیالات رابطه تنش برشی- سرعت برشی در یک مختصات لگاریتمی- لگاریتمی به صورت خطی است. در این معادله رابطه تنش و کرنش را معادله قانون توان می نامند و در مورد سیالاتی که از خود رفتار پلاستیک نشان نمی دهند بکار می رود.مانند سیالات دیلتانت و سودوپلاستیک

بدست اوردن ویسکوزیته ظاهری: با بدست اوردن n و k می توان ویسکوزیته ظاهری سیال غیرنیوتنی را که از قانون توان تبعیت می کند در دامنه مشخصی از تنش و برش محاسبه کرد.
با محاسبه n رفتار سیال مشخص می شود. هر چه n بزرگتر یا کوچکتر از یک باشد انحراف از رفتار نیوتنی بزرگتر خواهد بود.

در پلاستیکها قانون توان کاربرد ندارد و از مدل هرشل بالکلی استفاده می شود.

اسلاید 15 :

رفتار غیر نیوتنی وابسته به زمان:
رفتار این گروه سیالات علاوه بر سرعت برشی به مدت زمان اعمال تنش برشی نیز وابسته است.

این سیالات به دو گروه اصلی تقسیم می شوند:

تیکسوتروپیک: در سرعت برشی ثابت ، با اعمال تنش برشی ویسکوزیته کم می شود. مانند ماست

رئوپکتیک: در سرعت برشی ثابت ، با اعمال تنش برشی ویسکوزیته زیاد می شود. مانند سفیده تخم مرغ و خامه زده شده، شیره انگور

اسلاید 16 :

آشنایی با اصطلاحات
ویسکوزیته سینماتیک(جنبشی):
در برخی از متون رئولوژی و مهندسی استفاده می شود که بیشتر برای پلیمرهای غیر غذایی و مشتقات نفتی بکار می رود که از تقسیم ویسکوزیته دینامیک بر چگالی بدست می آید.

رفتار ویسکوالاستیک: این رفتار در ژلها و خمیرها کاربرد دارد که ماده رفتار جامد و مایع دارد.تفاوت این رفتار با پلاستیک در این است که رفتار الاستیک زیر تنش تسلیم است ولی در اینجا همزمان رفتار الاستیک و ویسکوز دیده می شود.

اسلاید 17 :

عوامل موثر بر ویسکوزیته

عواملی از قبیل نوع سیال، ترکیب شیمیایی سیال، غلظت وزن مولکولی اجزای محلول، درجه حرارت، فشار، نوع و مقدار مواد معلق ، بر ویسکوزیته سیالات تاثیرگذارند.
پروتئینها در مقایسه با نمکها تاثیر مشهودتری بر ویسکوزیته دارند.
از میان عوامل فوق، دما بیشترین تاثیر را دارد پس در اندازه گیری ویسکوزیته دما باید کنترل گردد.
یکی از متداولترین مدلهای تجربی برای تطبیق با نتایج آزمایشگاهی و بیان رابطه ویسکوزیته با دما در برخی سیالات نیوتنی رابطه آرنیوس می باشد:

اسلاید 18 :

ترمودینامیک
علم ترمودینامیک مبنای مطالعه پدیده هایی را که در حین فراوری مواد غذایی رخ می دهد برای ما فراهم می آورد.

شاخه های ترمودینامیک:
کلاسیک: شاخه ای از آن که به صورت ماکروسکوپیک به مسائل نگاه می کند.
آماری: به بررسی پیرامون رویدادهایی که در سطح مولکولی رخ می دهد، می پردازد.

کاربردهای آن در صنایع غذایی:

بررسی همزمان کار و حرارت
بهینه سازی آزمایشات
فشار گاز داخل یک محفظه بسته را با اتصال یک فشارسنج به مخزن مذکور اندازه گیری نماییم.

اسلاید 19 :

سیستم
در مطالعه ترموديناميكي مواد، موضوع مورد مطالعه را يك سيستم ترموديناميكي مي نامند، به عبارت ديگر سيستم ترموديناميكي، مقدار مشخصي از ماده يا فضاست كه با حدود مرزي، از محيط اطراف خود جدا مي شود. مبادله كار و حرارت از طريق همين مرز با سيستم انجام مي گيرد.

فرایند: مسیری از حالات متوالی و پی در پی را که سیستم از آن می گذرد را یک فرایند می نامیم.

اسلاید 20 :

انواع فرایند
فرایند شبه تعادلی (ایده ال): تمام حالاتی را که یک سیستم در طی فرایند شبه تعادلی پشت سر می گذارد را می توان حالات تعادلی در نظر گرفت و این مستلزم یک فعالیت ارام است.

فرایند ایزوترمال: اگر درجه حرارت سیستم در طی یک فرایند ثابت نگه داشته شود فرایند را ایزوترمال گویند.

فرایند ادیاباتیک: هر گاه هیچ مقدار حرارت از مرز سیستم عبور نکند فرایند را ادیاباتیک گویند.