Математический аппарат процессов криообработки растительных материалов Текст научной статьи по специальности «Химические технологии»

№ 6 (75)

UNIVERSUM:

ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ

июнь, 2020 г.

МАТЕМАТИЧЕСКИМ АППАРАТ ПРОЦЕССОВ КРИООБРАБОТКИ РАСТИТЕЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ

Мухамадиева Кибриё Ба^одировна

старший преподаватель Бухарского инженерно-технологического института,

Узбекистан, г.Бухара E-mail: b_sspo_devon@mail. ru

Каримова Зилола Махмудовна

ассистент Бухарского инженерно-технологического института,

Узбекистан, г.Бухара

MATHEMATICAL APPARATUS OF PROCESSES OF CRYPROCESSING

VEGETABLE MATERIALS

Kibriyo Muhamadieva

Senior Lecturer, Bukhara Engineering and Technology Institute,

Uzbekistan, Bukhara

Zilola Karimova

Assistant to the Bukhara Engineering and Technology Institute,

Uzbekistan, Bukhara

АННОТАЦИЯ

В статье приводятся математические формулы для контроля процессов криообработки растительных объектов. Обсуждается методы расчета качественных показателей и факторов, влияющих на технологические процессы криообработки, а именно, криосепарации и криоизмельчением растительных продуктов.

ABSTRACT

The article gives mathematical formulas for controlling the processes of coprocessing of plant objects. Methods of calculating qualitative indicators and factors affecting the technological processes of cryo-processing, namely, cryo-sep-aration and cryo-grinding of plant products, are discussed.

Ключевые слова: математический аппарат, криообработка, растительные материалы, криосепарация, качественные показатели.

Keywords: mathematical apparatus, cryoprocessing, plant materials, cryoseparation, quality indicators.

Введение.

Криообработка растительного сырья и продуктов сопровождается математической обработкой получаемых результатов экспериментов, что является важным при определении технологических параметров процесса и составлении её регламента. Цель данной работы заключается в рассмотрении математического аппарата процессов криообработки растительных объектов. Так, качество криосепарации определяется по следующей формуле [1]

Q=(m1-m2)/M-100%

(1)

(баллы) анализируемых продуктов в соответствии с требованиями государственных стандартов. Средняя оценка (бал) определяется из формулы:

A=E/K, где - Е сумма всех баллов, К-количество экспертов.

Теплота(кДж), отводимая от продукта при охлаждении зависит от размера теплоёмкости С и разности температур продукта в начале и в конце процесса охлаждения, Д^С.

Q=M•C•Дt, где M-масса охлаждаемого продукута.

Удельная теплоёмкость - величина равная количеству теплоты, которое необходимо отвести от продукта для охлаждения массы тела на 1 ^

где M - общая масса получаемой фракции, г ml - масса целевой фракции, г m2 - масса нецелевой фракции, г Органолептические показатели определяются дегустацией-экспертизой на основе сравнения оценок

с=-

dmdt mAt

(2)

где Q - количество теплоты, дж; m - масса тела, кг, At - разность температур,^.

Библиографическое описание: Мухаммадиев Б.Т., Каримова З.М. Математический аппарат процессов криообработки растительных материалов // Universum: Технические науки : электрон. научн. журн. 2020. № 6(75). URL: http://7universum. com/ru/tech/archive/item/9 739

№ 6 (75)

UNIVERSUM:

ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ

июнь, 2020 г.

Считается, что массовая и объемная удельная теплоёмкости равны друг другу [2].

Теплоёмкость процессов образования льда(дж\кгД)для продуктов с малым содержанием жира, принимая теплоёмкость воды равной 4,19,для сухих веществ 0,71-1,36, растительных веществ 1,381,68, находится из формулы:

C0=CcW+Cb(1-W)

(3)

где Сь; удельные теплоёмкости воды и сухих веществ, W,(1-W), массовые доли воды и сухих веществ.

Преобразовав данное уравнение, получаем следующее уравнение для растительного сырья

C0=4,19W+0,9(1-W)

(4)

Теплоёмкость после льдообразования, или расчетная удельная теплоёмкость продукта, подлежащая расчету, так как при отрицательных температурах часть воды в сырье не превращается в лед, теплоёмкость которого Сл рассчитывается из уравнения:

-W)+Cл• Ww+Cx(1 (5)

где W - массовая доля воды в продуктах, W - относительное количество замороженной воды:

w=l - ^

t.

(6)

где ^р - критическая температура; tз - температура продукта, оС

Преобразовывая последнее уравнение и учитывая предыдущее уравнение получаем: Cw= Co-(Cw-Cx)Ww

Теплопроводность (вт\м^°с) можно рассчитать как теплоёмкость, приняв коэффициент теплопроводности воды и сухих веществ как 0,6 и 0,26.

Под скоростью охлаждения понимают количество замороженной воды в продукте за определённый промежуток времени, %мин.

Количество замороженной воды W находится из отношения влаги, превращенный в лед, к общему ее количеству

W=

(9)

где Gл иGo -количество льда и воды при заданной температуре, единичные доли.

Иначе, количество замороженной влаги можно изобразить как отношение массы льда G при заданной температуре к суммарной массе льда и влаги, равной начальной массе воды Gb;

D = — = 1 G"

(10)

Охлаждение пищевого сырья и продуктов является сложным физико-химическим процессом. В холодильной практике самым важным параметром является длительность охлаждения, под которой понимают общую продолжительность заморaжива-ния и охлаждения объекта до заданной температуры. Для определения этого наибольшее распространение получила формула Планка, которая применима для тел простой формы при постоянстве физико-химических свойств продукта. Эта формула имеет простой вид для применения и понимания тепло-массообменных процессов при охлаждении и для фиксации начальной и конечной температуры объекта [3,5].Теплоту льдообразования

представляют как сумму тепла, отводимую от единицы продукта при охлаждении от начальной температуры ^ до температуры начала замерзания воды ^р тепла льдообразования и тепла при понижение температуры замороженного продукта от ^здо конечной tk

Q=c(tc-tкр)+aWю+ аМк) (11)

Ä = 0.6W + 0.26(1 - W)

(7)

Скорость охлаждения, зависящая в основном от температуры, толщины продукта и метода охлаждения, находится из формулы:

dx (Г

кр

(8)

где ^р и to- криоскопическая температура продукта и окружающей среды, соответственно q -удельная теплота, отводимая от сырья при охлаждении, кДж\кг

у - плотность продукта, кг\м3 Х - размер продукта, м;

Я - коэффициент теплопроводности продукта, вт\кг-К°

а - коэффициент теплоотдачи.

где См - теплоёмкость замороженного продукта. Расход холода на замороживания объекта находят по формуле:

QKp=GnpC(tn-tk)

(12)

где Gпр - масса продукта, С-теплоёмкость объекта, ^ и tk - начальная и конечная температура объекта.

Причем при замораживание растительных объектов следует дополнительно учесть теплоту дыхания

Q=qg^Gnb

(13)

где qg - теплота дыхания вт\кг, находится из справочника в зависимости от продукта и температуры.

Количество отводимой от объекта теплоты при охлаждении находится по формуле

№ 6 (75)

UNIVERSUM:

ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ

июнь, 2020 г.

Qox=G[Co(to-tкр)+r•ю•W+Ck(tкр-tc]

(14)

где Qox - расход холода на охлаждение объекта, кДж

G - масса продукта, кг

С0 - удельная теплоёмкость объекта при температурах выше его криоскопической температуры кДж\кг-°С

^ - начальная температуры процесса Tкр - криоскопическая температура, оС W - массовая доля воды в объекте, в долях единицы

^ - доля замороженной воды при средней, конечной температуре охлаждения, в долях единицы у - удельная теплота льдообразования, кДж\кг Ск - удельная теплоёмкость замороженного объекта при температуре

Средней между криоскопической и конечной, кДж\кг.

^к - средняя конечная температура объекта,оС Эффективность использования метода криораз-деления пищевого сырья можно оценить технологическим показателем:

Р =

Vo(ß-a)

a(100-tr)

(15)

где, 70 - выход разделенного компонента, % а - содержание разделяемого компонента в исходном продукте, %.

В - содержание разделяемого компонента в извлеченном продукте,%

Эффективность процесса криоизмельчения определяется по следующим уравнениям:

G =

KCFo-GoMFai-Go)

F а

(16)

где F - масса сырья, находящегося в криозмель-чителе, кг; G, Go - масса выделенного компонента структуры объекта, находящегося в измельчителе, в момент времени т и до начала измельчения соответственно, кг.

а - содержание второстепенных компонентов в исходном сырье, ед. доли.

g - удельная, истинная производительность измельчителя по выделенному компоненту сырья, кг\м3-час.

V - объем пространства криоизмельчителя, м3 Истинная удельная производительность криоиз-

мельчителя по выделенному компоненту С — —

или Go =

^о, х

где J - истинная удельная производительность криоизмельчителя при F=0, 1\м-час ,

So, Sx - удельная поверхность срастания и выделяемого коппонента, соответственно,

¥ - коэффициент интеркомпонентного криоиз-мельчения, определяемый характером срастания и связи между компонентами охлажденного объекта.

Основными факторами, определяющими качество охлаждаемых плодов, ягод, овощей и других растительных объектов является характер структуры клеток, который зависит от быстроты и температуры охлаждения, температуры хранения, которая не должна превыщать температуры замораживания с целью предотвращения роста кристаллов льда, скорости и условий дефростации. Замораживание может вызвать повреждение клеточных мембран и это может вызвать нарушение баланса окислительно- восстановительных процессов в сторону окислительных реакций в процессе хранения замороженного объектов. Качество замороженного объекта определяется полнотой инактивации ферментов, ускоряющих эти процессы-окси-доредуктаз, полифенолоксидаз и другие. Oсновным субсратом для этих ферментов является вода клеточного сока. Способ быстрого криоконсервирования позволяет быстро преодолеть криоскопическую температуру, чтобы не допустить образование крупных кристаллов льда, повреждающих клеточную структуру обьекта, что вызывает потерю выхода клеточного сока. В результате повреждения клеточных структур на стадии замораживания после дефростации происходят необратимые структурно-механические, физико-химические и органолептические изменения [2,4].

Вывод: Таким образом, можно прийти к заключению, что для установления качества замороженных растительных объектов рекомендуется использовать реологические показатели.

Список литературы:

1. Касьянов Г.И. Сязин И.Ф. Кочерга А.В "Инновационные технологии обработки сельскохозяйственного сырья", Экоинвест, Краснодар, 2013.

2. Б.Т.Мухамадиев, К.Э.Рузиева «Инновационные технологии крио измельчения и криосепарации" UNIVERSUM: Химия и биология (научные журнал). Выпуск: 3(69) Март 2020. Москва,С 42-44.

3. Ломачинский В.В. Касьянов Г.И. "Технология криообработки пищевого сырья", "Экоинвест", Краснодар I, II, 2011, 2012 г.

4. Б.Т.Мухамадиев "Использование криопорошков, обогащенных СО 2 экстрактами в производстве пищевых продуктов ", UNIVERSUM: 2020.

5. Архаров А.М. «Достижения и проблемы инженерной криологии. «Химическое и нефтяное машиностроение», № 7. Стр.27-33, 2007.