CC BY
29
На рисунке показан прессовый канал 1, в который загружен дисперсный материал до уровня Н. Пресс-плита 2 движется вниз и уплотняет обезвоживаемый материал до конечной высоты Нк. На высоте выделим элементарный слой (толщина с1г\: периметр П). При движении пресс-плиты материал обезвоживается и уплотняется до конечной высоты гк. Тогда полная усадка равна сумме усадок от обезвоживания и уплотнения:
/г = х + 2. (2)
Для элементарного слоя толщиной йг\ при усадке продукта от обезвоживания на величину йэ балансовое уравнение по твердой фазе имеет вид:'
со
Рж
)<І2і = (і + сок— й5), (3)
Р Ж
где рс, рж — плотность скелета и жидкости, кг/мг;
о)я, со — начальная и текущая массовая концентрация жидкости по отношению к массе скелета, кг/кг. Преобразуя и упрощая уравнение (3) получим:
сіб — (со„ — со) А йг\, (4)
Л Рс I Рж
где Л = —---------------постоянная величина
1 “Г * Рс/Рж
* для определенного исследуемого продукта. Интегрируем уравнение (4): к
я = ^ (со„ — со) А — (со„— со) Л/г. (5)
о
Анализ уравнения (5) показывает, что усадка материала от обезвоживания зависит от начальной и текущей влажности, природы материала и высоты.
Вычислим усадку от уплотнения материала с учетом значения 5:
г =/г — 5 == /г [1—(со„— со) А]. (6)
Работу сил трения элементарного слоя о стенки прессового канала при смещении его с высоты х| до гК и усадке на величину г вычислим по уравнению:
(7)
где Рс — сила трения материала о стенки прессового канала, Я.
Опуская промежуточные выкладки, которые изложены в работе [2], получим:
// 2\/г
Ас = ^ 5 ЯаВр&гГ’А^Мг^А =
Па Ро£ / (1 — є) я2
2(2 —у) є
2-у
X [і — (со„ — со)
рс/р*
(8)
где а, у — постоянные коэффициенты;
| — коэффициент бокового давления; е — степень уплотнения;
I — коэффициент трения материала о стенки пресс-камеры.
ВЫВОДЫ
1. Работа сил трения элементарного слоя о стенки прессового канала зависит от физикохимических и реологических свойств прессуемого материала, значения которых учитывается коэффициентами а н у.
2. КПД процессов обезвоживания и уплотнения зависит от высоты загрузки прессового канала, соотношения плотностей скелета и отжимаемой жидкости и начальной влажности продукта.
ЛИТЕРАТУРА
Основы конструирования.— М.: Ма-
2.
Орлов Н. И. шиностроение, 1988.—527 с.
" В. П. Коэффициент уплотнения в прессовой камере//Изв. -1981.— № 6,— С. 84—86.
Бородянский дисперсного материала вузов, Пищевая технология.-
Кафедра машин и аппаратов пищевых производств
Поступила 12.06.90
не
СК
бс
пр
па
мь
Ра
ме
«Т
ре
слс
слс
же,
НИІ в прс
”ОС
ски
слс
г
тод
ван
жи
я
і д нач
ШЄІ
чес
чен
дук
рат>
сом
без
да
стоя
ние
про,
услс
безр
дел
зна‘
П
664.8.036.3
ПРИБЛИЖЕННЫЙ РАСЧЕТ ЭФФЕКТА ПАСТЕРИЗАЦИИ ФРУКТОВЫХ КОНСЕРВОВ В НЕПРЕРЫВНОДЕЙСТВУЮЩИХ
АППАРАТАХ
Б. Л. ФЛАУМЕНБАУМ, В. Н. СТОРОЖУК, МАХМУД БИН МАХМУД
Одесский технологический институт пищевой промышленности им. М. В. Ломоносова
Процесс тепловой стерилизации консервов является заключительным этапом производства консервов, ответственным за доброкачественность выпускаемой продукции.
В настоящее время эффект стерилизации в любом аппарате определяется путем мате-
матической обработки данных теплофизических измерений прогреваемости консервов в наименее прогреваемой точке банки. Такой способ получения кривой прогрева продукта в автоклавах периодического действия не вызывает затруднений. Но очень часто возникает
К;
перг
рыв]
лагг
ных
каж,
Зї
гая
тить
прог
клю>
внед
В
неск
прер
типа
мент
-5. :?й!
иетии-3 С ьы-чр;С-пнм
(7)
.н ирсс-иСГ-'-м Р ие
ЕЛЕН к н: щи в и
Ьникки
бнтькщ-
1 У-Ы'Л
Ь:1:поги шть и н*::-*-' гм
М : Д? ■
пг*:т : Н5. Ьь 'Ч'^З
| =
3 & № р
да
С'кЗич? шсгрвор I. ТайШ 1 роду К га :: не вы-::ннн1^сг
ИЗВЕСТИЯ ВУЗОВ. ПИЩЕВАЯ ТЕХНОЛОГИЯ. № 4—6, 1991 123
необходимость определения микробиологической эффективности режимов тепловой обработки различных видов фруктовых консервов применительно к непрерывнодействующим аппаратам открытого типа, все шире внедряемых в производство. В таких случаях для расчета летальности температуру в банке измеряют либо с помощью импортных приборов «Термобил», либо с помощью комплекта переносных термопар разной длины, что очень сложно. Часто это просто невозможно из-за сложности конструкции аппарата. Поэтому желательно изыскать возможность определения расчетным путем температуры продукта в процессе пастеризации в любой момент прогрева для последующего расчета летальности. В литературе подобные математические приемы имеются, но они достаточно сложны [1].
Предлагаем один из таких способов — метод приближенного расчета летальности, основанный на теории регулярного теплового режима.
Расчет ведется по формуле
Т = //.№ — 0/(^-^)] [2,3],
где т — время прогрева продукта от какой-то начальной температуры до заданной наивысшей температуры /л — постоянная термической инерции, определяемой как время, в течение которого необходимо прогревать продукт, чтобы разность температур между аппаратом tA и продуктом сократилась в 10 раз; сомножитель — 1Н/1А — иногда называют безразмерной температурой.
Анализ уравнения показывает, что преобладающей составляющей в нем является постоянная (характеризует комплексное влияние на прогреваемость физических свойств продукта, материала тары и ее размеров, условий стерилизации), так как логарифм безразмерной температуры колеблется в пределах 0,8—1,5, что в десятки раз меньше значений //,.
Преобразуя данное уравнение, получим:
^ = [(/„ - о/ю^].
Как видно из формулы, для расчета температуры в банке при стерилизации в непрерывнодействующих аппаратах нужно располагать сведениями о значениях для различных видов консервов либо определить их для каждого конкретного случая.
Зная тепловой режим аппарата и располагая величинами /л, можно значительно сократить объем теплофизических исследований прогреваемости консервов и заранее дать заключение об эффективности того или иного внедряемого в промышленность аппарата.
В работе определяли эффект пастеризации нескольких видов фруктовых консервов в непрерывнодействующем аппарате погружного типа с получением кривой прогрева экспериментально, с помощью термопар и расчетным
путем, определяя tk по преобразованной нами формуле. Для исследований использовали яблочный сок натуральный и с мякотью, компот из яблок, варенье из малины, тару 1—82—500. Летальность рассчитывали по формуле А\ = = тр ХкА.
Величины переводных коэффициентов 1гА находили в соответствующих таблицах.
Для определения /л опыты проводили на лабораторном автоклаве, имитируя условия стерилизации в непрерывнодействующем аппарате по режиму
30/95-5/75-5/45-10/20° С.
Константы термической инерции находили графически как время прохождения выпрямленной кривой (восходящая ветвь) одного логарифмического цикла в координатах: ось абсцисс — время прогрева, ось ординат — \&(1А — ^). Кривую термической инерции строили методом наименьших квадратов по уравнению у = а + Ьх, решаемому с помощью системы уравнений
Ху = ап + Ь Хху = а Их + Ь 2л:2.
Расчетные значения /а находили как {и = = -1 /Ь.
В таблице приведены экспериментальные
Таблица
Консервы и Летальность (Лео), уел. мин Отклонение летальности, %
экспер. расчет.
Сок яблочный с мя-
котью 23 215,90 211,8 1,9
Компот из яблок 26 86,4 75,1 13,0
Сок яблочный
натуральный 8 223,5 230,5 3,0
Варенье из малины 66,7 121,3 112,9 6,9
и расчетные данные эффекта пастеризации фруктовых консервов в исследуемом аппарате по заданному режиму. На рис. 1 показаны
о /я го за ю ло 50 г>«1
Рис. 1
Рис. 2
кривые термической инерции (а — сок яблочный, б—варенье из малины), а на рис. 2— кривые прогреваемости (I) и летальности (И) для консервов сок яблочный с мякотью (а)
и компот из яблок (б): кривая /—аппарат; кривая 2 — экспериментальная прогреваемость и летальность, а кривая 3 — расчетная.
Таким образом, подтверждена возможность использования уравнения термической инерции для построения расчетным путем кривой прогреваемости фруктовых консервов и последующего определения эффекта пастеризации.
ЛИТЕРАТУРА
1. Рогачев В. И., Бабарин В. П. Стерилизация консервов в аппаратах непрерывного действия.— М.: Пищ. пром-сть, 1978.— 245 с.
2. Кондратьев Г. М. Регулярный тепловой режим.— М.: Госиздат технико-теорет. литературы, 1954.— 407 с.
3. Флауменбаум Б. Л., Сторожук В. Н. Теплофизическая характеристика прогреваемости пищевых продуктов при стерилизации // Изв. вузов, Пищевая технология.— 1969.— № 4.— С. 154.
Кафедра технологии консервирования и виноделия
Поступила 23.07.91
663.916.19:532.136
ИЗУЧЕНИЕ ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ КОНФЕТНЫХ МАСС В УСЛОВИЯХ ОДНООСНОГО СЖАТИЯ
С. В. ЧУВАХИН, С. В. ЮДИН, X. ЦШЕЙЛЕ
Московский ордена Трудового Красного Знамени технологический институт пищевой промышленности
Дрезденский технический университет
На качество и потребительские свойства кондитерских изделий особое влияние оказывают состав и режимы обработки на разных стадиях технологического процесса.
Конфетные пралиновые массы являются сложными многокомпонентными системами. Неточности при дозировании компонентов, различие в их технологических характеристиках могут влиять на конечный результат. Ключевой операцией перед формованием корпусов конфет является отминка пралиновой массы. От степени и интенсивностй механической обработки существенно зависят свойства формуемого материала [1].
Цель данной работы — определение компрессионных характеристик пралиновых масс и их зависимость от условий ее отминки.
Исследования проводили в лаборатории кафедры пищевой технологии Дрезденского технического университета (ГДР) на приборе Кегель Лейпциг, который при сжатии образца позволяет фиксировать усилие. Скорость деформирования можно задавать в широких пределах. Запись показаний проводили на самописце Рекордер 62101 в координатах усилие—время. Использовали пралиновую массу «Вечерний ззон», приготовленную на Московском конди-
терском комбинате «Рот Фронт» в смесителе-пластикаторе непрерывного действия [2].
Цилиндрические образцы массы (диаметр и высота 28 мм) термостатйровали 60±5 мин при 23±1°С. Образец (устанавливали на подъемный столик приборй и снимали диаграмму сжатия пралиновой массы (рис. 1). Сначала зависимость была практически линейной; образец сохранял цилиндрическую форму. Далее кривая становилась более пологой и'образец принимал бочкообразную форму. Дальнейшее нагружение приводило к увеличению наклона кривой, на переходном участке появлялись трещины и разрывы. Нагружение проводили до сплющивания образца, который имел вид рваной «звездочки».
Для математической обработки результатов упрощали диаграмму, спрямляя участки, как видно на рис. 1. Пересечения кривых образовывали точки А и В, для которых рассчитывали нормальное напряжение путем деления усилия У7 на первоначальную площадь поперечного сечения образца и относительную деформацию е.
Эксперимент проводили в два этапа. На первом этапе определяли влияние количества добавляемого на стадии отминки какао-мас-ла — 5% (по фабричной рецептуре) и 2,5%
щ
I
щ
я
ш
(И
(
!)Т ^ ПАЯ
ПЄІЛ!
. оре
Т?ЛЬ
пр
НьІЙ
Ре 2 ,1
пека
г>г и дер И
Н'НС
І де , 4 От №Ш чй чн Я.Ї-Н
Щ I
ИЙ^1 в ТІ
И ИЯ.
Ни
заииіі .ч асс
к: чы' ге-'"*] лри л
і
