CC BY
22
, (20) (21)
гаера-
ивной
кеди-
1ННЫЙ 'СЯ по
(22)
(о-5 *о [8]: і очаг остью [іений Цыюй 2), то юлны |>стра-
адиус нием, атура іблас-новая инак-т акте.
I
спро-
зовой
шием
цхода
10ВИИ
рити-
иоча-
десса
Ї вол-дово-га саперов
ГТРПЯ-
"Т“
ииро-
изер-
ЛИТЕРАТУРА
1. Усатиков С.В., Шаззо А.Ю. Зерновая масса как синер-гетнчески акгивная среда// Изв. вузов. Пищевая технология. -2002. - № 2-3. - С. 56-6 i.
2. Трисвятский Л.А. Хранение зерна. - М.: Агропромиз-дат, 1986.-350 с.
3. Соседов Н.И., Швецова В.А., Вакар А.Б. Изменение качества пшеницы при самосогревании // Сообш. и реф. ВНИИЗ. Вып. 3. - М.: Заготиздат, 1951.-С. 1-4.
4. Сергунов B.C. Дистанционный контроль температуры зерна при хранении. - М.: Агропромиздат, 1987. - 174 с.
5. Файн А.М. Математические модели самосогревания зерновой массы для регулирования процесса хранения //Теоретические основы сохранения зерновой массы. - М.: Колос, 1981. -С. 16-77.
6. Уколов B.C., Изотова А.И. Интенсивность тепловыделения зерна в процессе хранения // Хранение и переработка зерна. Вып. 5.-М.: ЦНИИТЭИ Минзага СССР, 1971.
7. Надыкта В.Д., Боровский А.Б., Щербак A.A. Термо-гемнме характеристики семян подсолнечника при различных факторах хранения. - 10 с. - Деп. в АгроНИИТЭИПП, № 2175 пщ-89.
8. Зельдович Я.Б., Баренблатт Г.И., Либрович В.Б., Махвиладзе Г.М. Математическая теория горения и взрыва. -М.: Наука, 1980.-478 с.
9. Лоскутов А.Ю,, Михайлов A.C. Введение в синергетику. - М.: Наука, 1990. - 272 с.
10. Васильев В.А., Романовский Ю.М., Яхно В.Г. Авто-волновые процессы. - М.: Наука, 1987. - 240 с.
11. Гинзбург A.C., Громов М.А., Красовская Г.И. Теплофизические характеристики пищевых продуктов: Справочник. - М.: Агропромиздат, 1990. - 286 с.
12. Лыков A.B., Михайлов Ю.А. Теория тепло- и маесопе-реноса. - М.-Л.: ГЭИ, 1963. - 536 с.
13. Пухов A.A. Нелинейная стадия развития неустойчиво-
сти в моностабильной активной среде // Письма в ЖТФ. - 1998.-24. -Л» 14.-С. 10-15. -i. л. .. и-. •
Кафедра общей математики
Кафедра технологии переработки зерна и комбикормов
Поступила 17.04.02 г.
633.11:664.73.002.2.001.57
МОДЕЛИРОВАНИЕ НАПРЯЖЕННО-ДЕФОРМИРОВАННОГО СОСТОЯНИЯ ПШЕНИЦЫ ПОД ДЕЙСТВИЕМ ИНДЕНТОВА
А.Ю. ШАЗЗО, С.В. УСАТИКОВ, В.И. ГЕЗ
Кубанский государственный технологический университет
Для теоретического обоснования параметров измельчения зерновых продуктов на крупообразующих и размольных системах мельзавода применили моделирование напряженно-деформированного состояния зерновки пшеницы.
По условию моделирования считали, что в момент воздействия индентора на зерно пшеницы образуется зона контакта радиусом С. Зерновку пшеницы моделировали шаром радиуса г\, а индентор - полусферой радиуса г2.
Допускали, что в микроструктуре пшеницы, например, в ее крахмальных гранулах, имеется зародышевая дискообразная трещина радиусом а, которая под действием индентора развивается в магистральные трещины (медиальные, радиальные и боковые) длиной /, а при достижении предела прочности стт происходит разрушение зерновки в мелкодисперсный продукт, т.е. сопровождается увеличением удельной поверхности 5уд.
Устойчивость зерновки к трещинообразованию экспериментально оценивали по величине поверхностной энергии V)/, которая характеризовала прочность
межмолекулярных связей в эндосперме пшеницы.
Скорость индентора V, при которой происходит разрушение зерновки, рассчитывали по формуле:
V =
/ г n l2 04-1N
2 к ! R9na” [ 1
m{a+ 1) [V > Є° 8 J Rau"-l)
V L - )
(1)
где т- масса единичнои зерновки; о0-предел упругости пшеницы; ёо - деформации при пределе упругости пшеницы; п - показатель
степенного закона “напряжение сг-деформация е”; Я = — + — I -
эффективный радиус; k = ЗжЙ
2п + 1
расчетный коэффици-
Под действием индентора зерновка разрушается при критических напряжениях а„нд превышающих предел прочности аТ. В этом случае соблюдается равенство
Т ОцНД ,
где - контактное напряжение между индентором и зерном. Зависимость между контактным напряжением и
размером медиальной трещины /м моделировали на основе методов линейной механики разрушения:
'■ ‘ РК 2у 2л4 Ь‘ Е
/м (І-v? )(1—2v, )2 с2 НК ’
(2)
где V - коэффициент Пуассона пшеницы; Е - модуль Юнга пшеницы, Рк~'Сила давления индентора на зерно.
Из формулы (2) находили выражение для расчета
контактного напряжения: .........
і ‘
Н.. =
Г
6пЬ
I
8с
7гС1, 2п+1[ 9пЯе 0
(3)
Размеры радиальной трещины 1ц определяли по выражению ;
бяу Е
(4)
. ?■ N V. -
и
При скорости индентора 4,5-5,0 м/с происходит образование микротрещины в структуре зерновки. Од-
16 л
га %14Д
110
юд
£
Ы V
05
Глубину боковой трещины принимали равной радиусу пластической зоны Ь, а ее радиус пропорциональным радиусу медиальной трещины.
Решение задачи напряженно-деформированного состояния зерна под действием индентора осуществляли с использованием результатов экспериментальной оценки реологических свойств пшеницы.
Проверку результатов моделирования осуществляли на крупообразующих и размольных системах технологического процесса мельзаводов.
Результаты расчетов представляли графически (рис. 1) и в виде численных значений изучаемых параметров - среднего контактного напряжения, критической скорости воздействия индентора на продукт, размера и глубины медиальных, радиальных и боковых трещин.
0,4 05 0.Є 0.7 08 08 1 и
Межвглко вый гээср (В), мм
Рис. 2
1.1
* 330
-31
а 300
i 270
Ь.
£ 240
ii 210 ° 180
Л
ё д
я ^
* и р і=-9,2-Ь _
и
♦ г Т і
Рис. 1
На рис. 1 приведены распределение напряжений и механизм трещинообразования в зерновке а под действием валков с рифленой поверхностью и в круподун-стовом продукте б под действием валков с микрошеро-ховатой поверхностью.
Были построены графики как для единичного контакта продукт-индентор, так и с учетом многократного воздействия индентора на продукт, наблюдаемого в реальных условиях. Установлено, что поверхность индентора, его форма, размеры существенным образом влияют на величину и характер распределения напряжений в зоне контакта с продуктом.
110 12.0 13.0 14 Л 150 160 170
Контактное напряжение (О ), МПа
.../, , Рис. 3 , ... , О! '
нако она не переходит в магистральную трещину, что, как правило, приводит к разрушению зерновки. Увеличить давление на зерновку до уровня, превышающего пределы прочности пшеницы, можно только путем изменения рабочего зазора между валками.
Таким образом, проведена оценка влияния межвал-кового зазора на величины напряжений в зоне контакта с зерном.
Результаты экспериментов на примере работы первой драной системы, представленные на рис. 2, подтверждают сделанные выводы.
При рабочем зазоре В 0,6 мм создаются контактные напряжения Ск, превышающие предел прочности пшеницы. Аналогичным образом производили расчеты номинальных режимов измельчения продуктов на других системах технологического процесса мельзавода.
Между контактным напряжением Ок и степенью измельчения зерна / обнаружена прямолинейная зависимость (рис. 3).
При достижении контактного давления пределов прочности пшеницы степень измельчения становится равной 27,1, что Соответствует фактическому уровню показателя на современных мукомольных предприятиях.
Полученные данные свидетельствуют, что модели напряженно-деформированного состояния зерна под действием индентора могут быть использованы при разработке высокоэффективных технологий сокращенного хлебопекарного помола пшеницы.
ВЫВОДЫ
1. Разработана математическая модель напряженно-деформированного состояния пшеницы под действием индентора.
2. Установлена взаимосвязь между прочностными характеристиками зерна и показателем степени его измельчения.
3. Построены эпюры напряженно-деформированного состояния между продуктом и индентором.
4. Установлены номинальные характеристики по-
верхности валков, условия трещинообразованйя и разрушения измельчаемого продукта. ; Г /
Кафедра технологии переработки зерна и комбикормов Кафедра общей математики
Поступила26.11.01 г. , ,... ... , ... . .
637.56:54-145:664.001.4
СЕНСОРНАЯ ОЦЕНКА РАСТВОРОВ ХИТОЗАНА, ПРИМЕНЯЕМЫХ В ПИЩЕВОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ
Л.Р. АЛИЕВА, С.В. ВАСИЛИСИН, И.А. ЕВДОКИМОВ "
Северо-Кавказский государственный технический университет
Использование хитозана в виде коллоидного раствора в кислотах затруднено из-за постороннего вяжущего привкуса получаемых растворов, что отрицательно отражается на органолептических качествах конечного продукта.
В литературе имеется лишь незначительная информация о вяжущих свойствах продуктов. Известно, что терпкость продуктов растительного происхождения обусловлена наличием в них дубильных веществ. Относительно вяжущего вкуса пищевых продуктов из сырья животного происхождения имеются отрывочные несистематизированные сведения. Учеными Дальневосточного технологического института рыбной промышленности и хозяйства разработана балльная система оценки вяжущего вкуса растворов хитоза-
Вяжущий вкус практически не ощущается, лишь легкое незначительное послевкусье говорит о его присутствии
Вяжущий вкус возникает через 7-10 с после опробования раствора хитозана лишь на некоторых восприимчивых к этому вкусу участках полости рта, не оставляя неприятных ощущений
Вяжущий вкус возникает через 5-7 с после опробования раствора хитозана не на всех восприимчивых к этому вкусу участках полости рта; вяжущее ощущение несильное, постепенно снимается после ополаскивания полости рта в течение 2-5 мин, остается слабый привкус Вяжущий вкус возникает через 2-5 с на всех восприимчивых участках полости рта; вяжущее ощущение достаточно сильное, после ополаскивания проходит не сразу, остается вяжущий привкус
Вяжущий вкус возникает сразу после опробования раствора (1-2 с) одновременно на всех восприимчивых участках полости рта; вяжущее ощущение сильное, резкое, после ополаскивания рта не проходит в течение 10-15 мин, остается неприятный вяжущий вкус
Известно, что основными факторами, определяющими свойства получаемых рабочих растворов, являются:
концентрация растворов хитозана в 1 %-й уксусной кислоте (нами исследованы концентрации хитозана 0,3; 0,6; 0,9; 1,0%);
концентрация уксусной кислоты (исследованы концентрации 0,25; 0,5; 1,0; 2,0%);
вид растворителя (исследованы растворы на основе уксусной, янтарной, молочной кислоты);
вид хитозана (степень очистки, технологическая схема получения, вид сырья для его получения: краб, креветка, криль, гладиус кальмара).
Наиболее широко в качестве растворителя хитозана используется уксусная кислота. Однако проведенные сенсорные анализы показали, что именно растворы хитозана в уксусной кислоте имеют наиболее ярко выраженный неприятный запах, нежелательный для пищевой промышленности.
Вид используемого хитозана значительно влияет на его сенсорные характеристики. Первые образцы отечественного хитозана категории “пищевой” отличались неоднородностью частиц, наличием комков, затрудняющих растворение, а получаемые на их основе растворы - мутностью, наличием нерастворившихся агломератов, резким запахом и вяжущим вкусом. Однако современные образцы хитозана категории "пищевой", производимые в нашей стране (ЗАО “Сонат”, ЗАО “Биопрогресс”, ЗАО “Восток-Бор”, ВНИРО) отличаются однородностью, высокой растворимостью, способностью к образованию стойких гелей, хорошей прозрачностью, отсутствием посторонних привкусов и запахов, сниженной терпкостью вкуса.
Повышение концентрации уксусной кислоты и хитозана усиливает запах и вяжущий вкус хитозана, но в незначительной степени.
В настоящее время существует целый ряд способов снижения вяжущего вкуса путем дополнительной очистки от примесей:
дополнительная очистка хитина 1%-м раствором КМп04 с последующим промыванием;
на [1]:
1
2
!з
