CC BY
8
Scientific Research of the Union of Scientists in Bulgaria - Plovdiv, series B. Natural Sciences and Humanities, Vol. XVII, ISSN 1311-9192, International Conference of Young Scientists, 11 - 13 June 2015, Plovdiv
АНАЛИЗ НА ПОВЕДЕНИЕТО НА СТЪКЛЕНА ОПАКОВКА ЗА ПИВО ПРИ НАТОВАРВАНЕ НА ВЪТРЕШНО НАЛЯГАНЕ ПРИ РАЗЛИЧНИ ТЕМПЕРАТУРНИ РЕЖИМИ Дочка Ганчовска, Иван Михайлов, Калоян Ангелов, Симеон Василев Университет по Хранителни Технологии; катедра Техническа механика и машинознание; 4002 гр. Пловдив, Р. България
Abstract: Determination of the pressure by whichever the glass bottles with capacity of 0,500 l destroy is very important index for their exploitation. In the study is determinated this pressure through a test of the internal pressure of the bottles by the differents temperatures regimes of the operating fluid.
Ключови думи: стъклени бутилки, вътрешно налягане, якостни характеристики
Въведение.
Пивото е една от традиционните напитки, които се предлагат на българския пазар. Според вида на използваните опаковки по данни от [14] разпределението е следното: преобладава продажбата в РЕТ бутилки - 60%, делът на стъклените е 25%, на кеновете -10%, а на наливното пиво - 5%. Една четвърт от потребителите, както и в ресторантьорството и хотелиерското обслужване [13] предпочитат стъклени опаковки, които притежават редица предимства като: прозрачност, хигиеничност, не променят вкусовите качества на продукта и др. Те трябва да са устойчиви на външни и вътрешни натоварвания и да осигуряват многооборотна употреба.
По време на пълненето и пастьоризацията стъклените опаковки преминават през различни температурни режими. Пълненето на бутилките се извършва при температура на пивото 2-40С и температура на опаковките равна на температурата на околната среда (около 200С). При процеса пастьоризация пълните опаковки се нагряват и задържат за определено време на температура до 70-750С [7,8,9], след което се охлаждат до температура на околната среда. При този режим опаковката се натоварва на допълнително вътрешно налягане, което не трябва да превишава 10 Ваг. Променливите температурни натоварвания по време на протичащите технологични операции водят до намаляване на механичната якост на бутилките.
Основен показател за якостните характеристики на стъклените опаковки е устойчивостта им на вътрешно налягане [4]. Допустимите стойности на този показател и методите за контрол са дадени в стандартизационните документа [1,2,3,11].
Целта на настоящата разработка е определяне на налягането ргр [ Ваг] при което се разрушава един тип стъклена бутилка за пиво с вместимост 0,5001, при изпитване на вътрешно налягане, като се прилагат три режима:
- изпитване проведено при условия регламентирани от стандарта - режим А;
- изпитване при загряване на бутилките и флуида в тях до температурата съответстваща на температурата при процес а пастьоризация 70-75° С -режим Б;
- изпитванз със охладен флуид с температура 2-4°С съответстваща на температурата на пълнене на пивото в бутилките - режим В.
Изложение.
Обект на изпитване е многооборотна орнаментирана стъклена бутилка с вместимост 0,5001 за пиво, с геометрична фарма по15азана на (фиг. 1. По принцип бутилките са ротлционни симетрични тела, съставени от гърловина, шийка, преходна част- рамо, тяло, 17 дъно. При изпитваноя образец гърловината е означена с 1, характерно е слизтнето на шийката и рамото в общ конусен участък 2, тялото 3 е съставено от две ротоцитнни повьрхнини с изпькнала и вдлъбната (форма плавно преминаващи една в друга и дънс 4 с преходен участък, който също е част от ротационна повърхнина.
Фиг. 1. Изпитван образец 1- гърловина, 2-шийка и рамо; 3- тяло; 4- дъно.
Бутилките се изпитват на вьтрешно налягане на лабораторен стенд, изработен в котедра Техническа механика и машшюзнание кьм УХТ - Пловдив. Подробното му у стройствс и принцип на работа са разгледани в -4, 5]. За работен флу ид се използва вода пт предписание на стандартизационните документа [1,3,12]. Сеед отигуряване на необходимата темперктура нл водата в бутилките, те се постзвят на стзнда и се изпитват на вьтрешно налягане дао счупване, като нтлагането се увеличава с равеомерна скорост.
Различните темиературни режими на роботния флуид се постиеат по следния начин:
- за регламентиранитз от стондерта - изпитанията се про вежлот при втайне температура и се ползда вода директно от водопроводната мрежа, кето разликата в температурите на водтта и въздуха в лабораторията не трябва да Мьде повече от 5°С, за този случай те мпературите са сьответно на зодата 22°С, стайна температура УраС;
- прс загряване на бутилките и флуида в тях до температурата съответстваща на температурата при процеса пастьоризация 70-75°С - се ползва опитна установка с нагревател дадена в [6];
-за охлаждане на флуида до температурата съответстваща на процеса пълнене на
125
пивото 2-4°С се ползва същата опитна установка, като нагревателя е изключен и се добавя лед до достигане на желаната температура. Бутилките, които са със стайна температура се пълнят с охладената вода ръчно.
В Таблица 1 са дадени резултатите от изпитанинта за гранично еалягане- рр [Bar], при колто наетъпвп разрушаването на бутилките зе различните те мпературни режимк.
Таблица 1
Налягане наразрушаване - р
Температура на работния флуид 1 2 3 4 5 6 7
22° С 19,73 22, 8 21,34 22.3 1 23,27 21,06 25,51
70-75°С 23,81 2(0,06 15,9 1 21,56 23,12 19,07 21,76
2-4°С 25,63 23,3 5 21,4 7 38,7 25,95 55,53 22,78
Сравняванета на резултаткте е на база стайнасткте на средната гранична налягане рсргр[ Bar], при което бутилките с е рззрушават за различните условия на изпктване к на среднато квадратична отклонение S, определеки по [ 11] . Получените данни са палазанк в Таблица 2 и в графична форма на фи г. 2.
Фиг. 2. Средно гранично налягане при различни режими на провеждане на изпитанията: А -условия определени от стандарта;Б- прк температура на работния флуид 70-75°;Е! - при темпернтура на работния флукд 2-4°С.
От графиката и Таблица 2 се вижда, че при изпитване с температури на работния флуид различни от заложените в стандартаразрушаващото налягане намалява.
Отнасктелната разлкла Аб% в стайнасткте на средната гранична налягане рсгр прк което бутиллите се разрушават за различнкте условил на изпитване се изчислява по (формула (1) и служи за критерий за сравняване на мехaничната якост на опаковките- Таблица 2:
Ар% =
Ргр(22) Р Р
гр (t)
Ргр(22)
100
(1)
където: 22) - сдедно гранично налягане на разрушаване пниусадвията определени от стандарта, is случая температура на флуида 22°C,[Bar];
PcJp{t) - средно гранично налягане на разрушаване прп температура на работния флулид, сьответно 2-40С и 70-75°С,[Bar],
Таблица 2
Средно дранично налягане на разрушоване - рср рр [ВагД, средно ивадратично отклонении - S при различни температурни режими и относителнв разлика zU/Pz-cí в
стойностите на рср
Тампература на работния флуид 20-22°С 70-75°С 2-4°С
рср Bar 22,29 21,62 21,90
S 1,85 3,31 3,74
Ар% - 3% 1,7%
Заключение.
1. Пай-високо е средното гранична налягане на разрушаване рсрр от изпитване при условията определени от стандарта рр = 22,29 Bar,
2. При изпитване с темппратури на работния флуид съьответствлщи на температурите пр>и пьлнене и пастьоризация на пивото механичиата якост на апако вките намалява спрямо стандартните условия както следви:
- пр>и температура на работния флуид 70-75°С с 3 % ;
- при температура на работния флуид 2-4°С с 1 ,7%.
3. Пр) и трите режима на изпитване стойнтстите на р| са по - големи от изискваните от стандарта [2] 12 Bar следователно бутилките еа годни за у по требо.
Използвана литература.
1. БДС EN ISO 7458 Опаков ки стъклени. Устойчивост на вътрешно налягане. Методи за изпитване,
2006;
2. БДС 7-92 Бутилки стъклени за хранителни течности и напитки. Общи изисквания;
3. ГОСТ 10117.1 -2001 Бутылкистеклянные для пищевых жидкостей. Общие технические условия;
4. Ганчовска Д., С-. Василев Якостни показатели на стъклените опаковки за хранителната индустрия. Научни трудо ве на Съюза на учените Пловдив, (серия В Техника и технологии, том. Х, скр. 113117, ISSN 1311-9419, 2013;-октомери 2012;
5. Ганчовсаа Д., С. Василев, И. Михайлов Сравнителен анализ на якостните характеристики на стъклени опаковки зла хранителни продукта, Междуваредно научно on-line списание НАУКА и ТЕХНОЛОГИИ, Съюз на учените Стара Загора, VOLUME III; NUMBER 4; 2013: Technical luOies, ISSN 1314-41H1 -юни 22013;
6. Ганчовска Д., И. Михайлов, К. Анделов, С. Василев Влияние на температурата аъроу якостта на стъклени оаоковки за пиво, Международно научно on-line списание НАУКА и ТЕХНОЛОГИИ, Съюз на учените Стара Загора, юни 2015, под печат;
7. Кабзее И., НИ. Иннатов, Технология на пивото, Акчдемично ивдателстео на УХТ; Пловдив 2011, ISBN 978-954-24-0175-9;
8. Костов Г., Машини и апарати за пивоварната и Лезалкохолвата чртмишленост, Агенция7Д, Пповдив, 20S0, ISBN 978-954-9774а26-9;
99, Костов Г., Митев П. , Инженерни изчисления на технологичното оборукаане на малцоеата пиволарната и б4залкохолната промишленост, Ръководство за упражнения, Академично издателство на УХТ - Пловди7,2201,0, ISBN 978-954^4-0151-3;
10. Петклва Е., Хотелиерски операции, София, ISBN 9Л7Í1-I9:51^-8E 32-6Ло6,26В сттр.
11 . Футеков JI., 1аенчев П., Теория на експеримента, Пловдив, изд. ПУ 1998 12. A1TM C^-14t7,-2:005 - Standard Msthods for 4nternal Pressure Streagth ef Glass Containers, United States
13. Petkova E., Operationalization of Hotel Activities, The Bulgarian Chamber of Education, Science and Culture, JournalofScience 4nd Research, Vol. 1(5), 2013, p. 83 -102.
14. www.pivovari.com
