способ испытания экзокарпиев ягод на растяжение

Формула изобретения

Способ испытания экзокарпиев ягод на растяжение, включающий испытание образца на машине, обеспечивающей при растяжении образца измерение нагрузки с погрешностью не более 1% от измеряемой величины и постоянную скорость взаимного удаления зажимов, отличающийся тем, что предварительно проводят измерение большего поперечного диаметра с каждой ягоды, разрезание ягоды в направлении, перпендикулярном плоскости, проходящей через ось плодоножки таким образом, что в результате образуется фрагмент ягоды, содержащий мякоть и экзокарпий, располагающиеся симметрично относительно большего поперечного диаметра ягоды, производят поперечный разрез экзокарпия в месте расположения одного из прикрепляющих волокон, удаляют мякоть, вырубают из экзокарпия образец шириной 0,3 с, складывают его вдвое таким образом, чтобы его поверхности, ранее непосредственно контактировавшие с мякотью, находились внутри и контактировали друг с другом, а испытание проводят в течение времени, при котором не происходит снижения значений удлинения.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к способам испытания экзокарпиев настоящих ягод на растяжение и может быть использовано для получения их прочностных характеристик в пищевой промышленности, а также в сельском хозяйстве при определении сроков хранения, способов транспортирования и складирования ягод, а также при проведении селекционных работ.

Известен способ испытания экзокарпиев настоящих ягод на растяжение, который предусматривает раздавливание ягоды посредством заключения ее между сближающимися поверхностями /1/, а прочность экзокарпия определяется весовой нагрузкой.

Недостатком способа является то, что из-за сращивания экзокарпия с мякотью фактически определяется не его растяжение, а прочность системы «мякоть - экзокарпий» на разрыв.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому изобретению является способ испытания материалов, в частности пластмасс /2/, на растяжение, заключающийся в том, что испытываемый образец, имеющий форму прямоугольной пластины или лопатки, закрепляют в зажимах разрывной машины с усилием, обуславливающим силу трения, исключающую скольжение образца в процессе испытания, но при этом не должно происходить его разрушение в местах закрепления, и подвергают растяжению.

Недостатком способа применительно к испытаниям экзокарпиев настоящих ягод является невозможность применения накладок из материала, аналогичного испытуемому или со значением модуля упругости ниже, чем у испытуемого материала, как практикуется в принятых способах, из-за наличия внутреннего студнеобразного слоя, поскольку в таком случае будет происходить проскальзывание образца при его закреплении. Малые размеры и сферическая форма большинства экзокарпиев ягод также не позволяет производить вырубку образцов в форме "лопаток". Промежуток времени между моментом закрепления образца и моментом начала испытаний, а также продолжительность проведения испытаний не регламентируются и могут достигать больших значений, что будет вызывать дегидратацию образцов экзокарпиев, существенно оказывающую влияние на их способность к растяжению.

Задача, на решение которой направлено изобретение, состоит в повышении надежности испытания экзокарпиев настоящих ягод на растяжение.

Это достигается тем, что в способе испытания экзокарпиев ягод на растяжение, включающем испытание образца на машине, обеспечивающей при растяжении образца измерение нагрузки с погрешностью не более 1% от измеряемой величины и постоянную скорость взаимного удаления зажимов, в отличие от прототипа, предварительно проводят измерение большего поперечного диаметра каждой ягоды с, разрезание ягоды в направлении, перпендикулярном плоскости, проходящей через ось плодоножки таким образом, что в результате образуется фрагмент ягоды, содержащий мякоть и экзокарпий, располагающиеся симметрично относительно большего поперечного диаметра ягоды, производят поперечный разрез экзокарпия в месте расположения одного из прикрепляющих волокон, удаляют мякоть, вырубают из экзокарпия образец шириной 0,3 с, складывают его вдвое таким образом, чтобы его поверхности, ранее непосредственно контактировавшие с мякотью, находились внутри и контактировали друг с другом, а испытание проводят в течение времени, при котором не происходит снижения значений удлинения.

Способ осуществляется следующим образом.

Ягоды определяются рядом геометрических параметров, в том числе:

а - длина (высота) ягоды - наибольшая длина (высота), измеряемая по продольному осевому сечению, проходящему через плодоножку и остатки цветка;

с - больший поперечный диаметр ягоды - максимальный диаметр ягоды в плоскости, перпендикулярной плоскости, в которой измеряют длину;

b - меньший поперечный диаметр ягоды - минимальный диаметр ягоды в той же плоскости, в которой измеряют больший поперечный диаметр ягоды.

У каждой ягоды измеряют меньший и больший поперечные диаметры.

Ширина образца экзокарпия, используемого для испытаний, должна быть достаточной для того, чтобы была возможность изготовить полоску, и в то же время она должна быть выбрана с учетом минимального влияния строения экзокарпия на результаты опыта.

Ширина образца экзокарпия, используемого для испытаний, рассчитывается следующим образом.

Поскольку в поперечном сечении образующая ягоды с достаточной степенью точности может быть по форме принята за эллипс, то, следовательно, ее длина:

где Е(е) - полный эллиптический интеграл 2-го рода.

Приближенно эта длина может быть вычислена по формуле:

Длина образующей вырезанной полоски шириной 2h по ее краю меньше, чем длина в большем поперечном сечении, так как диаметры соответствующего эллипса:

и, следовательно,

или

При испытаниях экзокарпия на растяжение его края растягиваются до его длины по большему поперечному сечению. При этом относительное удлинение составляет:

Подставив в данную формулу выраженные ранее L и L , получим

Коэффициент формы вычисляется по формуле:

при этом относительное удлинение можно выразить так:

Поскольку допустимая величина растяжения экзокарпия составляет 3%, то при коэффициенте формы К=0,86, что является средним значением величины, полученным по результатам ряда проведенных опытов, ширина подвергаемой испытанию на растяжение полоски экзокарпия ягоды равна:

или в упрощенном виде:

Для сортов, ягоды которых имеют незначительные различия меньшего и большего поперечных диаметров, допустимо измерять поперечный диаметр в любом направлении диаметрального сечения и, соответственно, принимать данное значение за с.

Таким образом, для исследуемой выборки ягод определяется единая ширина исследуемых образцов экзокарпия исходя из минимального значения измеренного большего поперечного диаметра.

Каждая ягода разрезается в направлении, перпендикулярном плоскости, проходящей через ось плодоножки таким образом, что в результате образуется фрагмент ягоды, содержащий мякоть и экзокарпий, располагающиеся симметрично относительно большего поперечного диаметра ягоды. Далее производится поперечный разрез экзокарпия (в месте расположения одного из прикрепляющих волокон, поскольку именно указанная зона наиболее подвержена повреждениям), удаление мякоти и вырубка из экзокарпия образца для проведения испытаний.

Изготовление образца подобным способом обусловлено тем, что вырезанная данным образом полоска является относительно равнопрочной и имеет максимальную длину, что повышает объективность результатов эксперимента.

Для проведения испытаний подготовленный образец экзокарпия складывается вдвое таким образом, чтобы его поверхности, ранее непосредственно контактировавшие с мякотью, находились внутри и контактировали друг с другом. За счет такого сложения гидратация поверхностей зажимов уменьшается, поскольку имеет причиной в основном только лишь выдавливание незначительной части влаги изнутри сложенных слоев экзокарпия, а не непосредственное соприкосновение его со студнеобразной внутренней поверхностью.

Испытания проводят на машине, обеспечивающей при растяжении образца измерение нагрузки с погрешностью не более 1% от измеряемой величины и постоянную скорость взаимного удаления зажимов. Зажимы машины должны обеспечивать надежное крепление образцов и совпадение продольной оси образца с направлением растяжения и не должны вызывать разрушений образцов в месте крепления.

Испытания необходимо проводить непосредственно после подготовки образца экзокарпия, а продолжительность действия нагрузки не должна превышать времени, при котором не происходит снижения значений удлинения, то есть значительного влияния дегидратации на способность экзокарпия к растяжению.

Для построения графика «нагрузка-удлинение» измеряют нагрузку и удлинение образца непрерывно или в момент достижения предела текучести, максимальной нагрузки, в момент разрушения образца.

Технический результат от применения предлагаемого способа заключается в возможности его применения для объективного установления прочностных характеристик ягодного сырья для оптимизации условий его транспортирования, хранения, переработки и улучшения качества выпускаемой продукции, а также при селекции ягод на прочность экзокарпия.

Источники информации

1. Церевитинов В.Ф. Химия и товароведение свежих плодов и овощей. Том 1. Издание третье переработанное и дополненное. - М.: Госторгиздат, 1949. - С.391-394.

2. ГОСТ 11262-80 «Пластмассы. Метод испытания на растяжение» (прототип).