CC BY
28
6.012
(6)
(7)
авне-
телей
юо ““ метра
вызы-
оров,
азова-
нных
еари-
лекта
акую
ющий
опро-
ЮЛЛЄ-
ая ха-ірави-тчику стики лнена атной
менен
гобра-
зеали-
еобра-
ь мик-реше-эм ис-ерату-этого гермо-м для отрим
ОТ-
аммы,
бразо-
уры к
иного
ротив-
.ствен-
ІЛЄНИЯ
номи-
ібразо-
вания 50 М это сопротивление К0 - 50 Ом. Сопротивление при искомой температуре К. определяется по формуле
Я, = (8)
Обратный переход производится путем численного решения уравнений, относящихся к различным поддиапазонам измеряемых температур. В частности, для поддиапазона от -200 до -185°С уравнение имеет вид
7?0[ 1 + а/- + В^(1 — 10) + С/] — Я1 ~ 0. (9)
Решение уравнения (9) и аналогичных ему, составленных для остальных поддиапазонов, производится численным методом касательных [6], обеспечивающим по сравнению с другими известными методами наименьшее время расчетов.
Для ускорения расчетов значений температуры целесообразно дополнить программу процедурой определения приближенного значения температуры и начинать применение метода касательных с этого значения, Для этого можно использовать приближенную линейную статическую характеристику термопреобразователя сопротивления, графически представляемую в виде прямой линии, соединяющей две крайние точки полных диапазонов изменения параметра и температуры, т.е.
Г,
(-200)
= 0,1216; Ш9ПП = 1,8558.
Получить аналитическое выражение для этой прямой можно с использованием многочлена Лагранжа [6]
№, = -“7 0,1216+^^1,8558. (10)'
-400 ’ 400
Проводя преобразования, получим окончательное выражение
г - 230,65- 228,05. (11)
Поскольку полный диапазон разбит на четыре поддиапазона, для каждого из которых в стандарте приведено интерполяционное уравнение, возникает вопрос, к какому поддиапазону следует относить значения температур, лежащие непосредственно, на границах поддиапазонов. Его решение проведено путем расчета значений УУ1 по выражениям для
соседних поддиапазонов и сравнения этих значений с табличными, В результате в программе установлены следующие границы поддиапазонов: -200°С < Г < -185°С,
- 185°С <Щ< -100“С,
-100°С < Г, < -10°С,
-КГС < Гг < 200°С. Рассмотренные положения реализованы в программах, использованных для конкретных датчиков и микропроцессорных устройств.
выводы
1. Предложенный подход к процедуре аналитической градуировки т'ермопреобразователей сопротивления позволяет повысить точность измерения температуры за счет использования исходных нормированных уравнений статики датчиков и выбора в программе требуемых отклонений расчетных значений от исходных.
2. Обобщенная программа, объединяющая в себе подпрограммы, составленные для всех поддиапазонов измеряемых температур, имеет, кроме того, самостоятельную ценность, так как позволяет получать значения входной и выходной координат термопреобразователей сопротивления без обращения к громоздким градуировочным таблицам.
ЛИТЕРАТУРА
1. Дробот В.И. Повышение качества хлебобулочных: изделий. — Киев: Техника, 1984. — 191 с,
2. ГОСТ 6651-84. Термопреобразователи сопротивления ГСП. Общие технические условия. Введ. 01.01.87 г.
3. Промышленные приборы и средства автоматизации: Справочник / В.Я. Баранов, Т.Х. Безновская, В.А. Бек и др. / Под ред. В.В. Черенкова. — Л.: Машиностроение, 1987,
— 847 с.
4., ,Сопряжение датчиков и устройств ввода данных с компьютерами 1ВМ РС / Под ред. У. Томпкинса, Дж. Уэбстера.— М.: Мир, 1992. — 592 с.
5. Осокин В.В., Лохматихин А.М. Аналитическая градуировка термоэлектрического преобразователя // Автоматизация технологических процессов и производств пищевой промышленности, средства контроля и регулирования: Сб. науч: тр. — Краснодар, 1990. — С. 134-137.
6. Эберт К., Эдерер X. Компьютеры. Применение в химии.
— М.: Мир, 1988. — 416 с.
Кафедра автоматизации производственных процессов
Поступила 29.11.94
664.724.001.573
МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ СОРБЦИОННЫХ ПРОЦЕССОВ ПРИ КОНСЕРВАЦИИ ЗЕРНА В ПРОТИВОТОКЕ ПАРОГАЗОВОЙ СРЕДЫ
Модель эффективного объема сорбции
И,П. ВЫРОДОВ, ю.ф. РОСЛЯКОВ
Кубанский государственный технологический университет.
Известен ряд технологических способов консервации зерна пропионовой кислотой ПК и устройств для их реализации [1-9]. Однако в литературе отсутствуют сведения об исследованиях в области сорбции консерванта, его взаимодействия с поверхностью зерновок, определения взаимозависимостей между массой зерна, объемом, массой, площадью поверхности отдельных зерновок и сте-
пенью диспергирования консерванта, его массой, характером расположения молекул консерванта на поверхности зерновок, а также температурой окружающей среды, дозой консерванта, влажностью зерна и длительностью его хранения.
Цель данной работы — установить оптимальную толщину сорбционного слоя, обеспечивающего достаточное подавление развития микроорганизмов и физиолого-биохимических процессов во время консервации ‘зерна, а также его устойчивое хранение.
Для статических методов консервации зерна определенным количеством распыленного жидкого консерванта экспериментально установлено минимальное время отлежки зерна при известном количестве использованного консерванта [1,6, 10-12].
Этот метод не отличается высокой точностью и имеет ряд практических неудобств. В период массовой уборки урожая возможность проведения отлежки зерна весьма ограничена ввиду отсутствия достаточного количества времени и промежуточных емкостей.
Учеными кафедры биохимии и технической микробиологии КубГТУ предложен динамический метод консервации свежеубранного зерна, согласно которому консервант перед обработкой рекомендуется переводить в аэрозольное или парообразное состояние [13]. Обработка зерна ведется в потоке жидкостно-парогазовой среды консерванта ЖПГСК, доза которого зависит от вида зерна, его влажности, температуры окружающей среды, длительности хранения и других факторов. При этом консервированное влажное зерно может храниться без ухудшения качества 1-6 мес [1, 14], чего вполне достаточно для оптимизации режима работы зерносушильного хозяйства в период массовой уборки урожая. Для реализации метода используется специальная установка [II, 12], в которой обработка зерна происходит во встречных потоках зерна и ЖПГСК. При достаточно интенсивном потоке последнего возможна обработка зерна в псевдоожиженном слое. При конструировании подобных установок важно исключить возможность появления в рабочей камере застойных зон.
Математическое моделирование технологии химической консервации зерна ставит целью нахождение зависимости между натурным весом зерна (вес 1 л зерна), его влажностью, температурой окружающей среды, предполагаемой длительностью хранения зерна, дозой консерванта, дисперсностью и другими параметрами.
Моделирование процесса и построение теории консервации зерна представляет собой сложную задачу составления и решения систем дифференциальных уравнений, описывающих законы сохранения массы вещества в турбулизированных потоках, фильтрации ЖПГСК при прохождении сквозь встречный поток зерновок, сорбции и десорбции консерванта, взаимодействия его молекулярного слоя с поверхностью сыпучего материала в зависимости от наличия различных внешних факторов — температуры, абсолютной и относительной влажности (зерна и окружающей среды), длительности хранения зерна, дозы и степени диспергирования консерванта и т.д.
Для решения поставленной задачи нами предложено использовать модель эффективного объема сорбции. Ее сущность заключается в следующем.
Введем эффективный объем У3, внутри которого в основном происходит сорбция молекул ЖПГСК на зерновках (адсорбенте). В связи с направленностью потоков и особенностью конструкции установки истинный объем сорбции I/ представляет собой вид тора сложной конфигурации. Введенный эффективный объем расположим между плоскими поверхностями 5/ и 5,", отсекающими части указанного тора сверху и снизу так, чтобы объем, заключенный между ними и боковой поверхностью тора, был равен объему указанного тора
I/. Обозначим локальную скорость зерновок V, тогда локальный объемный расход зерновок через поверхность 5° , расположенную между поверхностями Б/ и 53 будет иметь значение
^ = гЛ«0э. (1)
Соответственно локальный массовый расход
йМ°3 = /?°г;0^5°, (2)
где р° — локальная плотность зерновок
в объеме с1]/°э. Интегрированием
этих выражений получаем:
(3)
М\=раГЗ\, (4)
где величины р° И V0 осреднены по всей поверхности 5°э и каждая из них зависит от положения
плоскости 5°э. Интегрированием выражений (3) и
(4) получаем величины эффективного объема и массы соответственно:
А(
К = I;
М.
(5)
(6)
где
. А? — время прохождения зерновками .,. слоя 5°э от поверхности 5Я' до поверхности 5э"под действием силы тяжести.
В выражении (6) величина р° осреднена по поверхности 5°3, которая принимает здесь переменное значение за время Ы. Поэтому представим величину р° в виде
р° = % : ■ . (7)
г;
где
Тогда
Гк — некоторый поправочный коэффициент, близкий к единице и зависящий от геометрической формы эффективного объема.
/ уо\
3
л
V к/
(8)
С учетом закона сохранения объемного расхода запишем:
П = О)
Соотношение (9) следует из сплошности величины объемного расхода зерновок в бункере.
Массу обработанных в объеме Уэ зерновок можно представить в виде
М3 = Ызт° 3, (10)
где — число зерновок в эффективном
объеме, связанном с объемом зерновки У°, соотношением
от
-Р\К.
(11)
где р — средняя плотность зерновки.
_ Величина связана с поверхностью зерновки 5°3 соотношением
- „ > - а(^;Д • (12)
где а — фактор формы зерновки.
НОВОК V,
|вок dV°3 ркду по-!ние
(1)
рсход
(2)
зерновок
рованием
Г
(3)
(4)
[оверхно-йожения рй (3) и )бъема и
(5)
(6)
шовками 5,' ДО норм силы
[нена по :сь пере-предста-
(7)
ый коэф-ице и за-)й формы
(8)
Ь расхода (9)
:ти вели-;ере.
вок мож-
00) активном !МОМ Зер-
(10
1НОВКИ.
зерновки
(12)
ки.
С достаточным приближением форма зерновки может быть представлена эллипсоидом, для которого а - 5.
Введем массу адсорбированного зерновкой консерванта АДК
(13)
т
— О Г-0
171 AUK'S
где
т
з.АДК
ддк масса консерванта, приходящаяся на единицу поверхности зерновки.
Общая масса АДК в эффективном объеме составляет
М
Э.АДК
2^3
м
Vm =
з.АДК
т
тАДК по _ т*АДК
т° 3 т°
(15)
Из данного уравнения видно, что величина г]^3 равна относительной величине:
з.АДК
т°
Чя.
(16)
Предположим, что каждая зерновка адсорбирует монослой консерванта, содержащего Nmon0 молекул.
Тогда
S°
- S° N
° п.АДК mono,АДК’
171 з.АДК ^топо.А1№т
(17)
(18)
где
п.АДК
з.АДК п.АДК 1
посадочная площадка АДК, свя-соотношением
т
■АДК
оо
з .АДК
з.АДК 1 | f4 АДК
N.
(19)
где
N\
■’п.АДК I
число Авогадро;
Iмадк~ молекулярный вес консерванта.
Поскольку величина т°3 может быть рассчитана осреднением выбранного количества зерновок, а т' з ддк — по формуле (18) для данного консерванта, то величина ?7йэ = г/т° в формуле (16) также может быть рассчитана, что и решает поставленную нами задачу.
Если эффективность консервации достигается покрытием лишь г>-той части поверхности зерновки (в среднем, поскольку соседние зерновки могут быть покрыты меньшей или большей долей консерванта), то левая часть выражения (17) при и>1 будет относиться ко всей поверхности зерновки, а при V 1 лишь к ее части, покрытой молекулами консерванта.
В качестве примера возьмем ПК, благоприятную в токсикологическом отношении, поскольку она является продуктом обмена веществ в живых организмах. В ее структурной формуле СН3СН2СООН рассчитаем радиус и объем молекулы по инкрементам [15]. Поскольку ее радиус порядка двух ангстрем, а посадочная площадка (квадрат) составляет порядка 4 А02, то согласно
формуле (19)
т
АДК
з.АДК
^п.АДК^А
74,08 16-10 16-6-10_23=
=7,7-ЮЛ/Ьи3
(20)
В заключение укажем, что
S?
N .
S
(21)
п.АДК
поэтому формула (15) может быть приведена к виду
5°
V/i
или
= П-° =
1 т
А г ОО
топотз,АДК
~т°
И-
WK
(.S*)2 тУА
п-°
‘ т
а^АДК
(22)
(23)
(14)
Отсюда следует отношение расхода массы АДК к расходу массы зерна:
Непосредственными расчетами можно показать, что эта величина оказывается меньше практически реализуемой дозы вследствие того, что определенная часть ПК сорбируется внутренними порами и капиллярами зерновки.
ВЫВОД
В рамках модели эффективного объема установлена зависимость расхода консерванта от расхода зерна. Отношение расходов зерна и консерванта при монослойном покрытии зерновок прямо пропорционально молекулярному весу консерванта и обратно пропорционально квадрату величины посадочной площадки.
ЛИТЕРАТУРА
1. Росляков Ю.Ф. Исследование и разработка способа консервирования влажного зерна риса пропноновой кислотой: Автореф. дис. ... канд. техн. наук. — М., 1977. — 30 с.
2. Росляков Ю.Ф., Щербаков В.Г., Прудникова Т.Н. Влияние пропионовой кислоты на липидный комплекс риса-зерна повышенной влажности / / Изв. вузов, Пищевая технология. — 1977. — № 5. — С. 22-25.
3. Росляков Ю.Ф., Щербаков В.Г., Прудникова Т.Н. Влияние пропионовой кислоты на химический состав и биохимические свойства риса-зерна повышенной влажности // Изв. вузов, Пищевая технология. — 1980. — № 1. — С. 25-27.
4. Росляков Ю.Ф'., Буряк Е.С., Сапунова О.И. Влияние пропионовой кислоты на жизнеспособность влажного зерна риса при хранении // Изв. вузов, Пищевая технология. — 1986. — № 2. — С. 108-110.
5. Росляков Ю.Ф., Буряк Е.С. Влияние пропионовой кислоты на активность гидролитических ферментов консервированного зерна риса // Изв. вузов, Пищевая технология. — 1986. — Деп. в ЦНИИТЭИхлебопродуктов 16.07.86, № 697-хб. — 9 с.
6. А.с. 676225 СССР. Способ послеуборочной обработки про-- довольственного зерна. — Опубл. в Б.И. •*=- 1979. —
.№ 28.
7. А.с. 1551414 СССР. Способ подготовки и переработки риса-зерна / Росляков Ю.Ф., Буряк Е.С.
8. Росляков Ю.Ф., Терпогосов В.А. Установка ПУКЗ-1 для обработки риса-зерна жидкими консервантами / Ин-форм. листок Краснодарского межотраслевого территориального центра науч.-техн. информации и пропаганды. — 1980. — № 56. — 80. — 4 с.
9. Росляков Ю.Ф., Щербаков В.Г., Прудникова Т.Н. Химическое консервирование влажного зерна риса под пленкой: Науч.-техн. реферативный сб. Сер. "Элеваторная пром-сть” ЦНИИТЭИ Минзага СССР. ■-«* 1977. — № 4. — С. 7-9.
10. Росляков Ю.Ф., Терпогосов В.А., Кисляк А.А. Консервирование свежеубранного риса-зерна в силосах элеваторов // Изв. вузов, Пищевая технология. — 1977. — № 2. — С. 64-67.
11. Росляков Ю.Ф., Буряк Е.С. Полупромышленная установка для обработки влажного зерна жидкими консервантами: Сб. науч. трудов "Технология, оборудование пищевой пром-сти и пищевое машиностроение”. — Краснодар, 1991. — С. 33-37.
12. Росляков Ю.Ф. Установка для обработки зерна жидким консервантом: Сб. науч. трудов ’’Технология и оборудование пищевой пром-сти”. — Краснодар, 1995. — С. 57-62.
13. Росляков Ю.Ф., Буряк Е.С. Консервирование риса-зерна оптимальной технологической влажности // Изв. вузов, Пищевая технология. — 1986. — № 6. — С. 20-23.
14. Буряк Е.С. Биохимическое обоснование и разработка способа химического консервирования риса-зерна оптимальной технологической влажности: Автореф. дис, ... канд. техн. наук. — Краснодар, 1987. — 24 с.
15. Китайгородский А.И. Органическая кристаллохимия. — М., 1955. — 560 с.
Кафедра физики
Кафедра биохимии и технической микробиологии
Поступила 26.03.96
664.951.002.612
ОПРЕДЕЛЕНИЕ РЕОЛОГИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК
РАЗЛИЧНЫХ
Е.В. ПЕРШИНА, С.А. МИЖУЕВА, Е.В. ЯЦУН
Астраханский государственный технический университет
Нами разработан инструментальный метод определения консистенции мяса рыбы, который в отличие от органолептических методов [1] характеризуется универсальностью применения, стабильностью показаний.
Изучали влияние длины и периметра тела рыбы на число гіенетрации ЧП. Объектами исследования служили различные виды рыбы — щука, сазан, лещ,, толстолобик и белый амур — Каспийского бассейна.
Таблица 1
Вид и часть тела рыбы ЧП, мм
теша ' средняя спинная
М ± т М ± ж М ± т
Щука
приголовная 20,9 1,1 23,8 1,57 28,1 1,3
средняя 25,3 2,91 26,6 0,95 33,5 2,78
хвостовая 24,2 2,19 26,2 1,28 28,5 1,11
Сазан
приголовная 22,5 1,76 25,1 1,14 26,8 0,83
средняя 27,2 2,4 30,3 1,62 32,0 1,03
хвостовая 21,6 1,79 24,32 1,10 27,0 2,68
Толстолобик
приголовная 20,9 1,02 25,8 1,56 29,9 1,64
средняя 26,9 1,08 28,7 1,08 31,4 1,48
хвостовая 24,0 1,71 28,3 1,95 32,1 1,53
Белый амур.
приголовная 19,8 1,29 21,9 1,59 24,0 0,68
средняя 20,3 1,5 25,2 1,54 27,2 1,11
хвостовая 22,5 1,18 24,6 1,93 27,05 1,46
У рыбы удаляли голову вместе с грудными плавниками перпендикулярно хребтовой кости и с помощью устройства, обеспечивающего параллельность и перпендикулярность срезов высотой 50 мм, нарезали три куска: от приголовной, средней, хвостовой частей. Исследуемый образец располагали устойчиво на столе пенетрометра ПМДП под
ВИДОВ РЫБ
коническим индентором с углом при вершине 2а = 10°, чтобы подготовленная поверхность его была горизонтальной, и проводили шесть измерений.
Качество рыбы-сырца оценивали общепринятыми методами по влагоудерживающей способности ВУС [2] и гистологической структуре [3]. Повторяемость экспериментов была пятикратной.
Результаты, представленные в табл. 1, показывают, что характер изменения реологических характеристик исследованных видов рыб по периметру их тела одинаков по всей длине.
В брюшной части ЧП имеет наименьшее значение — от 19,8 до 27,2 мм. Среднее значение ЧП характерно для средней части периметра — от 21,9 до 30,3 мм и наибольшее — для спинной — от 24,0 до 33,5 мм.
По нашему мнению, определение ЧП мышечной ткани рыбы следует проводить в спинной части, так как глубина погружения индентора в этом случае наибольшая, а процент ошибки наименьший. Разность ЧП по периметру оъясняется неодинаковой гистологической структурой мышечной ткани [1].
Установлено влияние вида рыбы на реологические характеристики. Наименьшее ЧП в средней части характерно для мышечной ткани леща и белого амура, наибольшее — для толстолобика.
Анализ данных табл. 1 свидетельствует о зависимости реологических характеристик от длины тела рыбы. Наибольшей жесткостью характеризуется приголовная часть белого амура, щуки и толстолобика, а для сазана и леща — хвостовая. Таким образом, наибольшее значение ЧП имеет в средней части тела рыбы.
Сравнительные данные, характеризующие качество рыбы-сырца, представлены в табл. 2.
Таблица 2
Вид рыбы ЧП, мм ВУС, % • Оценка гистологической структуры, балл
Щука 26,6 65,3 2,00
Сазан 32,0 77,7 2,50
Леіц 27,1 ?6;5 2,30
Белый амур 27,2 68,9 2,12
Толстолобик 31,4 77,0 2,48
Определяли ЧП в средней части образца. Установлено, что значения ЧП согласуются с результатами исследования гистологической структуры мы-
