CC BY
6
УДК 544,537:634.7
Д.М. Одарченко
НАУКОВ1 ДОСЛ1ДЖЕННЯ ЕЛЕКТРОФ1ЗИЧНИХ ВЛАСТИВОСТЕЙ ПЛАЗМ НА ОСНОВ1 ДИКОРОСЛИХ ЯГ1Д
У статтi проаналгзовано сучасний стан ринку соковоХ продукцИ. Визначено необхiднiсть впровадження нових показниюв и яюсного складу. До^джено метод контролю якостi плазм з дикорослих ягiд за електрофiзичними параметрами. Обтрунтовано доцшьнкть застосування фгзичних методiв до^дження в товарознавствi.
Вступ. Незважаючи на рiзницю в нацюнальних традициях, у всьому свт сьогодш формуються новi вимоги споживачiв до харчових продукпв: натуральний склад, свiжiсть та корисшсть. Як свiтовий ринок в цшому, так i показники споживання соково! продукци на душу населения в Укра!ш, демонструють постiйне зростання.
Загалом, укра!нський ринок соково! продукци за останш дешлька рошв суттево трансформувався -розширився асортимент, покращилася упаковка, змшилася як1сть. Кiлькiсть торгових марок соково! продукци становить близько двох десятшв. Разом iз тим, в Укра!ш дуже гостро сто!ть питання щодо якостi та безпечностi ще! продукци [1]. На ринку з'являеться чимало фальсифжованих, низькояк1сних, а школи й небезпечних для здоров'я людини сокiв i нектарiв. За таких умов виникае потреба у повнш та достовiрнiй шформаци про яшсть сок1в, чiтких i грамотно викладених даних про вiдмiнностi та властивосп рiзних видiв соково! продукци.
З огляду на вищевикладене, питання розширення показник1в i параметрiв якостi соково! продукци е актуальним [2].
Постановка задачь Об'ектом наукового дослщження були електрофiзичнi властивостi плазми з дикорослих япд, що пiдлягали багаторазовому низькотемпературному заморожуванню та центрифугуванню. Попередньою тдготовкою до заморожування було центрифугування з наступними параметрами: тривалiсть (т) - 15 хвилин, швидк1сть (и) - 5000 об./хв. В результат заморожування за температури -20° С та центрифугування спостерталося утворення двох фаз: рвдко! (плазми) та твердо! (жмиху). Предметом дослвдження була плазма з япд журавлини великоплвдно! та калини звичайно!.
Вир1шеммя задачь Дослщження електрофiзичних властивостей проводили за допомогою експериментально! установки у лабораторних умовах (рис. 1). На установщ були встановлеш електроди з
металу (Ме), що мають електронну провiднiсть. Кювету з редкою фазою помiщали мгж електродами, що
+ —
мали iонну провiднiсть: К^ - катюни; - анiони. Утворення /'-тих катюшв i к-тих анюшв пов'язано з
дисоцiацiею простих електролтв (солей, лугiв, кислот) i високомолекулярних полiiонiтiв, тобто речовин органiчного походження.
9> ¥>- Ме ё —®— <5> Ме с
кГ * л"*
Рис. 1. Схема вимiру електрофiзичних властивостей харчово! сировини
Електропровiднiсть япд та продуктiв !х переробки зумовлена вмiстом у них цу^в, органiчних кислот, мiнеральних речовин тощо. Методика проведення вимiрюваиь електропроввдносп плазми полягала в наступному. Ягоди журавлини великоплщно! та калини звичайно!, що зiбранi на стадi! зшмально! стиглостi, мили, iнспектували та подрiбнювали механiчним способом (з використанням ножово! дробарки). Рвдку фазу об'емом 20 мл помщали у вимiрювальну кювету. Площа змочування
електродiв складала 4,210-4 м2. Напругу на електродах змiнювали ввд 1 до 20 В, за допомогою джерела постшного струму (ДС). Силу струму фшсували милiамперметром (мА). Питомий ошр обчислювали, грунтуючись на законi Ома. Експериментально встановлено, що залежностi електрофiзичних характеристик дослiджуваних видiв плазм характеризуються однаковою тенденцieю: для встановлення постшно! величини сили струму необхвдний певний промiжок часу (рис. 2, 3).
Рис. 2. Кшетика сили струму в дослщжуваних зразках плазми з журавлини великоплщно! при
U = const = 1,0 В
Рис. 3. Кшетика сили струму в дослщжуваних зразках плазми з калини звичайно! при U = const = 1,0 В
При цьому: 1 - шнетика сили струму дослщжуваних зразшв без заморожування; 2 - тсля першого заморожування; 3 - тсля другого заморожування; 4 - тсля третього заморожування; 5 - тсля четвертого заморожування. Очевидно це зумовлено тим, що рщка фаза журавлини великоплщно! та калини звичайно! м1стить юни р1зно! природи: оргашчного та неоргашчного походження [2]. Величина сили струму для вс1х дослщжуваних зразк1в зменшуеться з1 збшьшенням циктв заморожування, що, можливо, пов'язано з1 змшою рухливосп молекул у плазм1 за рахунок пвдвищення концентрацп речовин, що входять до його складу. Кр1м того, це можна пояснити тим, що високомолекулярш пектинов1 речовини утворюють у япднш плазм1 структуроваш молекулярш коло!дш розчини. Для свгжо! плазми япд спостертаеться найбшьша швидк1сть падшня сили струму, а для чотириразового заморожування -найменша. При цьому, для дослщжуваних зразшв св1жо! плазми та для плазми тсля чотириразового заморожування сила струму протягом 180 с знизилася приблизно в 1,6 рази, проте зниження ще! величини вщбуваеться поступово, що сввдчить про наявшсть не лише низькомолекулярних, але й високомолекулярних юшв. Отже, при циктчному процеа заморожування-центрифугування спостертаеться змщення поведшки електроф1зичних властивостей р1дко! фази дикорослих япд у сторону, характерну для простих юшв.
Граф1чну залежнють сили струму ввд напруги називають вольт-амперною характеристикою. У ход1 дослвдження були визначеш вольт-амперш характеристики (VA) для зразшв жадно! плазми (рис. 4,
5).
Анал1з отриманих результапв показав, що спостертаеться явно виражена нелшшшсть цих характеристик для св1жих зразк1в, кр1м того, ввдшчено дв1 характерш д1лянки V-A-характеристик. Таы вольт-амперш характеристики властив1 для нелшшних електричних ланцюпв. У таких ланцюгах нелшшшсть обумовлена електрох1м1чною взаемод1ею електролтв. Згадно х1м1чно! теори концентрованих розчишв електролтв, розвиненою А.Н. Сахановим i В.А. Плотшковим, речовини в розчиннику можуть утворювати комплекси, що складаються з молекул розчинено! речовини та розчинника. Таы комплекси можуть дисоцшвати як на складш юни, так i на звичайш молекули та юни. Щд д1ею низьких температур частина комплексних юшв видаляеться з осадом, внаслвдок чого електропровадшсть зменшуеться, а розведення розчину водою призведе до збшьшення вмюту простих юшв, а електропровадшсть знову зросте.
Рис. 5. Залежшсть сили струму в плазмi з калини звичайно! вщ напруги на електродах
Для кожного провщника iснуе залежиiсть м1ж силою струму у проводнику та напругою, прикладеною до його кiнцiв. У вщповщносп iз законом Ома, струм (I) через проводник обернено пропорцшний опору (К) провiдника та прямо пропорцшний напрузi (V) вздовж провщника (за стало! температури) [3]:
V
I = —, (1)
К
Звiдси:
К = £. (2)
Питомий отр (р) визначають за наступною формулою:
с
Р = К • 1, (3)
де: р - питомий опiр, Омм; I - довжина провiдника, м; С - площа поперечного перерiзу проводника, м2; К - ошр, Ом.
Кiлькiсною характеристикою струму е його густина що являе собою векторну фiзичну величину.
I! модуль дорiвнюе вiдношенню сили струму (I) до площi поперечного перерiзу проводника (8):
J =1. (4)
Розраховаиi величини для дослщжуваних зразк1в ягщно! плазми наведеш в таблицi 1.
Таблиця 1
Питомий ошр та густина сили струму в япднш плазмi
Цикл заморожу -вання Я, Ом р, Омм ), А/м2
I дОлянка II дшянка I дОлянка II дшянка I дОлянка II дшянка
Плазма з журавлини великоплОдно!
Без заморожування 533 358 4,48 3,0 12,86 97,38
Шсля 1-го заморожування 483 378 4,06 3,17 14,19 91,2
Пiсля 2-го заморожування 415 435 3,48 3,65 15,9 80,48
Шсля 3-го заморожування 533 457 4,48 3,84 17,19 76,4
Пiсля 4-го заморожування 475 509 3,99 4,27 24,17 69,14
Плазма з калини звичайно!
Без заморожування 540 348 4,54 2,92 12,74 129,5
Пiсля 1-го заморожування 482 359 4,05 3,02 14,24 115,0
Шсля 2-го заморожування 482 368 4,05 3,09 18,95 100,7
Шсля 3-го заморожування 433 347 3,64 2,91 18,95 100,7
Шсля4-го заморожування 482 386 4,05 3,24 21,0 90,48
Рiзнi величини напруг, при яких характеристики мають вiдхилення вiд лiнiйностi, очевидно, обумовлеш взаeмодieю рiзних за молекулярною масою та зарядом речовин.
Висновок. При визначеннi якостi япдно! плазми найбшьш важливим е визначення фiзико-хiмiчних показникiв. Проте на сучасному етат розвитку науки фiзичним показникам також вiдводиться значне мiсце. Розроблено споаб визначення фiзичних показник1в плазми з дикорослих япд, який передбачае пропускання електромагнiтного сигналу через дослвджуваний зразок, вимiрювання електромагнiтних параметрiв, встановлення залежносп мiж ними, вiдрiзняючись тим, що в якостi електромагн1тного параметру вимiрюють електропровiднiсть, тим самим визначаючи розведення виробленого соку водою.
Л1ТЕРАТУРА:
1. Мотузка Ю.М. Аналiз законодавчо-нормативного забезпечення безпечностi та якостi сок1в i нектарiв / Ю.М. Мотузка, А. А. Самойленко, М.М. Шаповалова // Вюник ДонНУЕТ. - № 1(53). - 2012. - С. 245-250.
2. Романовський I. Я. Зв'язок мiж фiзичними параметрами березового соку / I. Я. Романовський, Т.1. Романовська, 1.1. Побережець // Науковi пращ Нацюнального унiверситету харчових технологiй. - 2006. - № 20. - С. 58-59.
3. Левин А. И. Теоретические основы электрохимии / А. И. Левин. - М. : ГНТИ, 1963. - 432 с.
ОДАРЧЕНКО Дмитро Миколайович - к.т.н., доцент кафедри товарознавства, управлшня яшстю та еколопчно! безпеки Харшвського державного унiверситету харчування та торпвлг
Науковi iнтереси:
- товарознавство, управлшня яшстю та еколопчна безпека;
- харчовi технологи.
