Научная статья на тему 'ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ ПЛОДООВОЩНЫХ СЫРЬЕВЫХ МАТЕРИАЛОВ ДЛЯ РАЦИОНАЛЬНОЙ ОРГАНИЗАЦИИ ЭКСТРАКЦИИ ПРИРОДНЫХ КРАСИТЕЛЕЙ'

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ ПЛОДООВОЩНЫХ СЫРЬЕВЫХ МАТЕРИАЛОВ ДЛЯ РАЦИОНАЛЬНОЙ ОРГАНИЗАЦИИ ЭКСТРАКЦИИ ПРИРОДНЫХ КРАСИТЕЛЕЙ Текст научной статьи по специальности «Нанотехнологии»

CC BY
59
13
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
НАТУРАЛЬНЫЕ КРАСИТЕЛИ / КОЖУРА БАКЛАЖАНА / ПИГМЕНТНЫЕ ЭКСТРАКТЫ / ДИСПЕРСНЫЙ АНАЛИЗ / ТЕПЛОФИЗИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ / ПОРИСТОСТЬ / ЭКСТРАКЦИЯ / NATURAL DYES / EGGPLANT PEEL / PIGMENT EXTRACTS / ANALYSIS OF VARIANCE / THERMOPHYSICAL CHARACTERISTICS / POROSITY / EXTRACTION

Аннотация научной статьи по нанотехнологиям, автор научной работы — Евсеева С.С., Андреева Е.В., Нугманов А. Х.-Х., Алексанян И.Ю.

Целью исследования является определение характеристик кожуры баклажана и ее частиц после диспергирования для обеспечения рациональных режимов комплексной технологии красящих экстрактивных компонентов. При переработке овощного сырья, в частности баклажанов в процессе производства популярной в нашей стране пищевой продукции - «икры из баклажанов», отходами при этом является кожура баклажана, которая является исходным сырьем для производства натурального пищевого красителя. Проведен анализ дисперсного состава частиц кожуры баклажана на основе оптического анализа микрофотографий и схематичного представления частичек в форме окружностей. В качестве эквивалентного диаметра частицы выбран диаметр сферы с такой же площадью поверхности. Данный выбор обоснован тем, что общая поверхностная площадь частичек служит определяющими параметрами процедуры экстрагирования Проведено экспериментальное определение теплофизических характеристик диспергированных частиц кожуры баклажана, а также их влажности и пористости. Для нахождения влажности баклажанной кожуры использовали способ вакуумного обезвоживания на опытном стенде, разработанном для этих целей. Для нахождения пористости определение варьирования объема растительного материала до и после прессования проведено после удаления из него влаги, т.к. в результате сжатия в исследуемом обезвоженном образце происходит только дегазация. Определена плотность объектов исследования пикнометрическим способом и © С.С. Евсеева, Е.В. Андреева, А. Х.-Х. Нугманов, И.Ю. Алексанян, 2020 по принципу аддитивности. Удельная массовая теплоемкость определялась оригинальным оперативным калориметрический способом. Для расчета коэффициент теплопроводности использована известная эмпирическая зависимость. Дисперсный анализ позволяет заключить, что с 1 ч ср не находится в рекомендованных пределах. Но учитывая близость полученного значения к необходимому диапазону и то, что дополнительное диспергирование частичек не приведет к заметной интенсификации массопереноса, а дополнительных энергозатрат в этом случае не избежать, можно считать полученный результат вполне удовлетворительным. Полученные дисперсные и теплофизические параметры можно применять при проектировании оборудования для экстракции, а также моделировании этого процесса.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по нанотехнологиям , автор научной работы — Евсеева С.С., Андреева Е.В., Нугманов А. Х.-Х., Алексанян И.Ю.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

DETERMINATION OF THE PARAMETERS OF FRUIT AND VEGETABLE RAW MATERIALS FOR THE RATIONAL ORGANIZATION OF THE EXTRACTION OF NATURAL DYES

The aim of the study is to determine the characteristics of eggplant peel and its particles after dispersion to ensure rational modes of the integrated technology of coloring extractive components. When processing vegetable raw materials, in particular eggplants, during the production of food products popular in our country - "eggplant caviar", the waste is the eggplant peel, which is the raw material for the production of natural food coloring. The analysis of the dispersed composition of eggplant peel particles is carried out on the basis of optical analysis of micrographs and a schematic representation of particles in the form of circles. The diameter of a sphere with the same surface area is chosen as the equivalent particle diameter. This choice is justified by the fact that the total surface area of the particles serves as the determining parameters of the extraction procedure. An experimental determination of the thermophysical characteristics of dispersed particles of eggplant peel, as well as their moisture content and porosity, has been carried out. To find the moisture content of the eggplant peel, a vacuum dehydration method was used on an experimental stand developed for this purpose. To find the porosity, the determination of the variation in the volume of the plant material before and after pressing was carried out after removing moisture from it, since As a result of compression, only degassing occurs in the investigated dehydrated sample. The density of the research objects was determined by the pycnometric method and by the principle of additivity. The specific mass heat capacity was determined by an original operational calorimetric method. A well-known empirical dependence was used to calculate the thermal conductivity coefficient. Analysis of variance allows us to conclude that is not within the recommended limits. But given the closeness of the obtained value to the required range and the fact that additional dispersion of particles will not lead to a noticeable intensification of mass transfer, and additional energy consumption in this case cannot be avoided, the result obtained can be considered quite satisfactory. The obtained dispersed and thermophysical parameters can be used in the design of equipment for extraction, as well as in modeling this process.

Текст научной работы на тему «ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ ПЛОДООВОЩНЫХ СЫРЬЕВЫХ МАТЕРИАЛОВ ДЛЯ РАЦИОНАЛЬНОЙ ОРГАНИЗАЦИИ ЭКСТРАКЦИИ ПРИРОДНЫХ КРАСИТЕЛЕЙ»

УДК 66.096.2:582.29 DOI 10.24411/2311-6447-2020-10075

Определение параметров плодоовощных сырьевых материалов для рациональной организации экстракции природных красителей

Determination of the parameters of fruit and vegetable raw materials for the rational organization of the extraction of natural dyes

Ст. преподаватель С.С. Евсеева, (Астраханский государственный архитектурно-строительный университет), кафедра экспертизы, эксплуатации и управления недвижимостью, тел. 8-917-198-30-86 E-mail: ruslana2212010@mail.ru

ст. преподаватель Е.В. Андреева, (Астраханский государственный технический университет) кафедра безопасности жизнедеятельности и инженерной экологии, тел. (8512) 61-44-98 E-mail: elpetrovicheval970@gmail.com

доцент А. Х.-Х. Нугманов (ORCID 0000-0002-4093-9982), профессор И.Ю. Алексанян (ORCID 0000-0001-5494-1226)

(Астраханский государственный технический университет) кафедра технологических машин и оборудования, тел. (8512) 61-41-91 E-mail: albert909@yandex.ru

Sénior Lecturer S.S. Evseeva, (Astrakhan State University of Architecture and Civil Engineering) chair of Expertise, Operation and Management of Real Estate, tel. 8-917-198-30-86 E-mail: ruslana2212010@mail.ru

Sénior Lecturer E.V. Andreeva, (Astrakhan state technical university) chair of life safety and engineering ecology, tel (8512) 61-44-98

E-mail: elpetrovicheval970@gmail.com

Assistant Professor A. H.-H. Nugmanov, Professor I.Yu. Aleksanian (Astrakhan state technical university) chair of Technological Machines and Machinery, tel. (8512) 61-41-91 E-mail: albert909@yandex.ru

Реферат. Целью исследования является определение характеристик кожуры баклажана и ее частиц после диспергирования для обеспечения рациональных режимов комплексной технологии красящих экстрактивных компонентов. При переработке овощного сырья, в частности баклажанов в процессе производства популярной в нашей стране пищевой продукции - «икры из баклажанов», отходами при этом является кожура баклажана, которая является исходным сырьем для производства натурального пищевого красителя. Проведен анализ дисперсного состава частиц кожуры баклажана на основе оптического анализа микрофотографий и схематичного представления частичек в форме окружностей. В качестве эквивалентного диаметра частицы выбран диаметр сферы с такой же площадью поверхности. Данный выбор обоснован тем, что общая поверхностная площадь частичек служит определяющими параметрами процедуры экстрагирования Проведено экспериментальное определение теплофизических характеристик диспергированных частиц кожуры баклажана, а также их влажности и пористости. Для нахождения влажности баклажанной кожуры использовали способ вакуумного обезвоживания на опытном стенде, разработанном для этих целей. Для нахождения пористости определение варьирования объема растительного материала до и после прессования проведено после удаления из него влаги, т.к. в результате сжатия в исследуемом обезвоженном образце происходит только дегазация. Определена плотность объектов исследования пикнометрическим способом и

© С.С. Евсеева, Е.В. Андреева, А. Х.-Х. Нугманов, И.Ю. Алексанян, 2020

по принципу аддитивности. Удельная массовая теплоемкость определялась оригинальным оперативным калориметрический способом. Для расчета коэффициент теплопроводности использована известная эмпирическая зависимость. Дисперсный анализ позволяет заключить, что с1экв ср не находится в рекомендованных пределах. Но учитывая близость полученного значения к необходимому диапазону и то, что дополнительное диспергирование частичек не приведет к заметной интенсификации массопереноса, а дополнительных энергозатрат в этом случае не избежать, можно считать полученный результат вполне удовлетворительным. Полученные дисперсные и теплофизические параметры можно применять при проектировании оборудования для экстракции, а также моделировании этого процесса.

Summary. The aim of the study is to determine the characteristics of eggplant peel and its particles after dispersion to ensure rational modes of the integrated technology of coloring extractive components. When processing vegetable raw materials, in particular eggplants, during the production of food products popular in our country - "eggplant caviar", the waste is the eggplant peel, which is the raw material for the production of natural food coloring. The analysis of the dispersed composition of eggplant peel particles is carried out on the basis of optical analysis of micrographs and a schematic representation of particles in the form of circles. The diameter of a sphere with the same surface area is chosen as the equivalent particle diameter. This choice is justified by the fact that the total surface area of the particles serves as the determining parameters of the extraction procedure. An experimental determination of the thermophysical characteristics of dispersed particles of eggplant peel, as well as their moisture content and porosity, has been carried out. To find the moisture content of the eggplant peel, a vacuum dehydration method was used on an experimental stand developed for this purpose. To find the porosity, the determination of the variation in the volume of the plant material before and after pressing was carried out after removing moisture from it, since As a result of compression, only degassing occurs in the investigated dehydrated sample. The density of the research objects was determined by the pycnometric method and by the principle of additivity. The specific mass heat capacity was determined by an original operational calorimetric method. A well-known empirical dependence was used to calculate the thermal conductivity coefficient. Analysis of variance allows us to conclude that is not within the recommended limits. But given the closeness of the obtained value to the required range and the fact that additional dispersion of particles will not lead to a noticeable intensification of mass transfer, and additional energy consumption in this case cannot be avoided, the result obtained can be considered quite satisfactory. The obtained dispersed and thermophysical parameters can be used in the design of equipment for extraction, as well as in modeling this process.

Ключевые слова: натуральные красители, кожура баклажана, пигментные экстракты, дисперсный анализ, теплофизические характеристики, пористость, экстракция.

Keywords: natural dyes, eggplant peel, pigment extracts, analysis of variance, thermophysical characteristics, porosity, extraction.

Перспективным направлением совершенствования технологий натуральных антоцианиновых красителей является изыскание возможностей использования при их производстве растительного сырья, имеющего не только высокую урожайность, но и низкую себестоимость, причем такие красители в большинстве случаев будут являться премиксами, обладающими пищевой ценностью и заданными функциональными свойствами. Особенностью сырьевых ресурсов Астраханской области, является то, что на территории области существуют предприятия, специализирующиеся на переработке овощного сырья, в частности баклажанов при производстве популярной в нашей стране пищевой продукции - «икры из баклажанов». При этом, реализуя ту или иную технологию получения данного вида продукта, на предприятиях скапливается порядка 10... 15 % отходов от общего количества исходного сырья, в частности, в виде измельченной кожуры баклажана, которая может являться исходным сырьем для производства натурального пищевого красителя.

Очевидно, что формирование рационального технологического потока выработки натуральных красителей из кожуры баклажана при утилизации отходов данной технологии опирается, в том числе, на создание рациональных условий хранения с учетом механизма поведения антоцианов с химической точки зрения и расширяет перспективу выработки, экологически безопасных и позитивно влияющих на здоровье человека природных красителей и побочных продуктов. Рациональные постановка задач и их решение обеспечит формирование заданной структуры и свойств частиц сырья, позволяющие в итоге повысить эффективность экстракции,

что невозможно без комплексного изучения морфометрических и теплофизических характеристик исходных характеристик для каждого процесса технологии данных продуктов.

Цель исследования - определение характеристик кожуры баклажана и ее частиц после диспергирования для обеспечения рациональных режимов комплексной технологии красящих экстрактивных компонентов.

За объект исследования выбрана кожура баклажана (8о1апитте1о1^епа Ь.), которой преимущественно свойственна выраженная темно-фиолетовая цветовая гамма по причине скопления антоцианов. В отходах производства баклажанной икры, значительную долю имеет поверхностный слой баклажана, в основном его кожура, т.к. она может являться исходным сырьем для производства натурального пищевого красителя, а также после извлечения из нее колоранта и последующей сушки, востребованным продуктов для фармакотерапии.

Проведен анализ дисперсного состава частиц кожуры баклажана. По 1809276-1: 1998 габаритный размер частички находится как сферический диаметр с идентичными для измеряемого объекта физическими параметрами. С целью выявления размерного распределения частичек резонно применять методики, дающие возможность обобщать размерные или массовые параметры множества частичек, обычно не >200 фракций при статистической обработке данных. К подобным методика можно причислить оптический или электронный микроскопический, ситовый и седиментационный анализ в поле центробежных и гравитационных сил. В качестве эквивалентного диаметра частицы (¿экв целесообразно выбрать диаметр сферы с такой же площадью поверхности. Данный выбор обоснован тем, что габариты экстрактивных частичек и их общая поверхностная площадь служат определяющими параметрами процедуры экстрагирования по причине того, что, при уменьшении габаритов частичек возрастает площадь поверхности контакта между экстрагентом и сырьем, следовательно, интенсифицируется сам процесс. Следует отметить, что размерные параметры частичек без учета их внутренней структурной организации подчас не являются оценочным критерием рациональной формы и габаритов экстрактивного продукта. Вследствие того, что ширина и длина значительно превышают толщину частицы, ее можно уподобить бесконечной пластине, где торцевую площадь можно не учитывать при моделировании внутреннего и внешнего тепло и массопереноса, однако в реальности при определенном увеличении степени измельчения толщина частиц становится сопоставима с другими размерами, и по сути, приводит к увеличению площади контакта фаз. Ввиду неправильной геометрической формы поверхности исследуемых частиц в качестве характерного размера (¿хаР можно принять диаметр круга с площадью, равной ее площади. Таким образом, площадь при контакте фаз в процессе массообмена возможно найти сложением равнозначных поверхностей частиц за исключением торцевой, а при схематичной иллюстрации фотографии представить частицы в виде окружностей. В итоге эквивалентный диаметр исследуемой частицы ягоды тутовника можно при массообмене рассчитать из следующего выражения:

Проведено экспериментальное определение теплофизических характеристик (ТФХ) диспергированных частиц кожуры баклажана, а также их влажности и пористости.

Для нахождения влажности баклажанной кожуры использовали способ вакуумного обезвоживания на опытном стенде, разработанном для этих целей.

й

(1)

Корректное определение пористости, как относительного объема пустот в твердых сплошных пищевых материалах, в отличие от подобных параметров, например, для пены - это кратность, а для дисперсных материалов - это пороз-ность, вызывает определенные затруднения. В основном на это влияет наполненность пор материала водой, особенно в сырье растительной природы, а при наличии в порах влаги, определение изменение объема образца до и после прессования будет затруднительно ввиду практического отсутствия сжимаемости воды. Для снятия проблем, связанных со свойствами воды, целесообразно провести обезвоживание растительного материала, т.к. в этом случае произойдет замена влаги воздухом, который, как известно, хорошо сжимаем.

Таким образом, определение варьирования объема растительного материала до и после прессования целесообразно проводить после удаления из него влаги, т.к. в результате сжатия в исследуемом обезвоженном образце будет происходить только дегазация, благодаря чему определить его пористость не составит труда. Данный подход по определению пористости плодоовощного сырья будет более объективен, в отличии, к примеру, от метода оптической микроскопии, при котором проводят анализ изображения на отдельном срезе образца, а не во всем материале.

Для проведения эмпирических исследований пористости кожуры баклажана было проведено его частичное обезвоживание до конечной влажности 10%, что практически полностью обеспечивает удаление капиллярно-связанной влаги в исследуемом материале. В качестве дополнительного оборудования для данного этапа исследований использовались металлические тиски, необходимые для прессования сухого поверхностного слоя баклажан, мерный цилиндр (100мл), заполненный жидкостью (глицерин) для погружения в него исходного и спрессованного материала с одинаковой массой (5г), и приспособления для подтопки образца внутрь жидкости.

Одной из основных характеристик пищевых субстанций служит физическая плотность, которую возможно найти пикнометрическим способом [1, 2, 3]. В нашем случае, когда требуется вычислить плотность твердого вещества, то мерная колба (пикнометр) заполняют жидкостью, в которой исследуемое вещество не растворяется. В формуле для вычисления плотности учитывается вес заполненного жидкостью пикнометра, вес исследуемого вещества и плотность полученной суспензии, равная отношению суммы весов жидкости и образца к известному объему пикнометра.

Ниже представлена формула для расчета физической плотности исследуемого материала, в основе которой положен принцип аддитивности, т.к. определяемая характеристика подчиняется этому правилу:

Р&= (г/мл),

0суг Рж

_ 7Па.&р+7яж _

Рп?с" ¿Г ^ *обр ~ то6 +гая

где - плотность полученной суспензии, г/мл; у - доля ис-

х _

следуемого материала в суспензии; доля эталонной жидкости в сус-

пензии; ]/п - объем пикнометра, мл; Шобр - масса образца, г; тж - масса жидкости,

С целью нахождения удельной массовой теплоёмкости См применялся достаточно калориметрический способ, пригодный, в отличие от нейтральных химически образцов, для пищевым материалов [4] и базирующийся на нахождении калориметрической константы К, обусловливающей поправку на потери подводимого тепла, посредством схемы для корректных замеров малого (около 3 К) температурного варьирования температуры пробы. Такой подход лает возможность оперативно за несколько минут достичь искомого результата.

Рис. 1 Опытный стенд для нахождения *

Принципиальная схема стенда показана на рис. 2, где: 1 - исследуемый материал; 2 - дисплей термодатчика; 3 - крышка калориметра; 4 - вольтметр; 5 - амперметр;б - источник питания; 7- калориметр (термос); 8 - электронагреватель; 9 - теплоизоляционный материал; 10- термодатчики; 11- компьютер. См можно найти по соотношению:

Сп =

Фгсэ.т

(3)

где Опол -подводимая к пробе полезная теплота, Дж; М0бР температурное варьирование пробы, К.

Опол находим из соотношения Джоуля-Ленца:

масса пробы, кг; АТ

<2аол=и-1А т(Дж),

(4)

где и - разность электрических потенциалов, В; I - , силы тока в нагревающем узле, А; Ах - временной интервал нагрева в нем, с.

Рис. 2 Схема эмпирического стенда Ъля нахождения См Для данной установки исследуемый образец должен быть жидким или в виде пюреобразной среды, т.к. внутрь него помещается нагреватель и термодатчик, а кожуру баклажана, ввиду ее специфичной структуры, проблематично превратить в гомогенную массу. Поэтому, учитывая аддитивность определяемой характеристики, достаточно подготовить образец в виде суспензии, где в качестве жидкой фазы выступает дистиллированная вода, а в качестве твердой исследуемый объект, в таком массовом соотношении между ними, чтобы ее дисперсная часть не препятствовала проникновению термопары и нагревателя внутрь бинарной системы. Определив значение удельной теплоемкости для суспензии, зная эту характеристику для дистиллированной воды, определить искомое свойство для объекта исследования уже не составит проблем.

Константа калориметра, которую определяют, пользуясь табличными данными по теплоёмкости воды, имеет, как и теплоёмкость воды, температурную зависимость, которую необходимо определить, проделав ряд опытов при разных температурах в термостате в заданном диапазоне температур. Такие эксперименты для диапазона температур 25...40 °С уже были реализованы и представлены в работе [5], а ввиду незначительной вариативности константы калориметра в этом температурном интервале, можно с достаточной для инженерных расчетов точностью принять ее равной 15,3 Дж.

Таким образом, конечная формула для определения удельной теплоемкости суспензии, в которой в виде твердой фазы представлен объект исследования будет иметь вид:

U • 1 ■ Дг -К С"~ Мо6р-АТ '

где К=15,3 - константа калориметра, Дж.

Я

Коэффициент теплопроводности в отличие от теплоемкости не является аддитивной величиной и для его расчета можно использовать эмпирическую зависимость 5, предложенную Гинзбургом A.C. [6]:

А = (1 — sa)(A - 5(100 - HO) + Csw

где А = 0,47, В = 0,004 и С = 0,25 - эмпирические коэффициенты; £п - пористость материала, доли ед.; W- влажность материала, %.

На рис. 3 представлены фотографии фрагментов частиц кожуры баклажан после прохождения этапа измельчения отходов при промышленном производстве овощной икры на устройстве.

Рис.3. Фотография измельченных фрагментов поверхностного слоя баклажан, полученных после прохождения операции диспергирования

На рис. 4 представлены схематичные иллюстрации фрагментов частиц ягоды с учетом вышеуказанных допущений.

Рис. 4. Схематичные иллюстрации фрагментов поверхности измельченных частиц

Визуальный анализ фотографий показывает присутствие в исследуемом материале ориентировочно двух фракций, где характерные диаметры частиц в них сравнительно мало отличаются друг от друга, поэтому на схематичной иллюстрации фрагментов (рис. 4), частицы представлены окружностями с их средними диаметрами в каждой фракции, что упрощает математическое описание гранулометрического состава исследуемых материалов. Результаты проведенных исследований, по выше приведенной методике представлены в табл. 1.

Таблица 1

Параметры, характеризующие дисперсный состав объектов исследования

Цвет окружности г , мм °5КЕ , мм Фракционное соотношение числа частиц, %

розовый 7,81 5,52 32

желтый 4,97 3,51 68

Полученные значения эквивалентных диаметров исследуемых частиц для двух фракций показывают, что подавляющее их большинство имеет величину (¿ЭКв от 3,51 мм до 5,52 мм, поэтому с достаточной для инженерных расчетов точностью за размер, характеризующий дисперсную систему можно выбрать некое усредненное значение между ними. В нашем варианте целесообразно сравнивать шарообразные объекты по их поверхностной площади псР, поскольку она в основном ответственны за скорость операции экстрагирования. (¿ЭКв для 2-х фракций после возведения во вторую степень складываем и в итоге получим искомый средний эквивалентный диаметр с1ЭК1,Ср, мм.

^эквср — I-5-= I-5-= 4,62 мм. (6)

Для различных видов растительного сырья, подвергаемого экстрагированию, существует определенный диапазон рационального размера частиц. Согласно официально опубликованным статьям Государственной фармакопеи Российской Федерации [7], растительное сырье должно быть измельчено до требуемых рациональных размеров. Данные статьи являются нормативным документом, включающим стандарты и положения, определяющие показатели качества выпускаемых в России лекарственных субстанций и изготовленных из них препаратов. Рекомендуемым размерным диапазоном для растительного сырья, считается интервал частиц в пределах 0,5-КЗмм [7].

Дисперсный анализ позволяет заключить, что с1ЭК1.,ср не находится в рекомендованных пределах. Но учитывая близость полученного значения к необходимому диапазону и то, что дополнительное диспергирование частичек не приведет к заметной интенсификации массопереноса, а дополнительных энергозатрат в этом случае не избежать, можно считать полученный результат вполне удовлетворительным.

Опытные данные по нахождению влажности объекта исследования представлены в табл. 2.

Таблица 2

Опытные данные но нахождению влажности объекта исследования

Номер эксперимента Начальная масса образца, г Количество удаленной влаги,г Влажность поверхностного слоя образца, %

1 1,148 1,012 88,2

2 0,877 0,770 87,8

3 0,961 0,853 88,7

4 1,463 1,298 88,7

5 1,105 0,970 87,8

Среднее значение 88,2

Результаты экспериментов по определению пористости объекта исследования 8П, % представлены в табл. 3.

Таблица 3

Опытные данные по нахождению пористости объекта исследования

Эксперимент Масса, г Объем вытесненной влаги до прессования, мл Объем вытесненной влаги после прессования, мл Пористость, %

1 22 18 18

2 21 16 23

3 5 22 17 23

4 23 18 22

5 21 17 19

Среднее значение 21

Полученный результат по величине пористости кожуры баклажана отличается от данных представленных в источнике [8], в котором данный параметр варьируется от 36 до 50 %. Данное расхождение объясняется тем, что в указанном источнике дается значение пористости объекта в целом, а не конкретно частей его составляющих, тем более поверхностный слой баклажана, даже визуально, является более плотным материалом в сравнении, например, с его сердцевиной.

Результаты экспериментов по определению физической плотности объекта исследования представлены в табл. 4.

Таблица 4

Опытные данные по нахождению физической плотности объекта исследования

в пикнометре объемом 50 мл

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

Эксперимент Масса образца, г Масса жидкости, г Плотность суспензии, г/мл Плотность образца, кг/м3

1 1,61 47,76 0,987 708

2 2,31 46,73 0,981 713

3 2,71 46,17 0,978 710

4 3,02 45,73 0,975 711

5 1,74 47,54 0,985 706

Среднее значение 710

Результаты экспериментов по определению величины удельной теплоемкости для суспензии представлены в табл. 5.

Таблица 5

Опытные данные но нахождению теплоемкости суспензии

Эксперимент Напряжение, В Сила тока, А Масса, кг Изменение температуры, К Время на нагрев, с Теплоемкость, Дж/(кг-К)

1 11,99 0,334 0,01311 2 32,4 4365

2 0,01356 2,1 34,9 4370

3 0,01374 1,9 32,3 4369

4 0,01298 2 32,1 4362

5 0,01322 2,2 35,6 4376

Среднее значение 4368

Массовый состав суспензии включал 25 % измельченной кожуры баклажана и 75 % воды, тогда, применяя правило аддитивности, удельная теплоемкость поверхностного слоя у исследуемого растительного продукта См будет равна:

43 60— 75- 4103

и.,25

= 4923 Дж/(кг-К).

Рассчитаем коэффициент теплопроводности для кожуры баклажана:

Л = 0,79(0,47 - 0,004(100 - 88,2)) + 0,25 ■ 0,21 = 0,386 Вг/(м ■ К). Коэффициент температуропроводности объекта исследования определяется

л

а = —,

ср

через известное соотношение [6]: ср в котором значение величин А,сир для кожуры баклажана при ее среднеобъемной влажности 88,2 %уже известны. Рассчи-

Д 0,336 = 1,104 ■ 10"7м2/с.

а =

СпР ф

4923-710

таем а для кожуры баклажана

В итоге для поверхностного слоя баклажан, при их влажности 88,2 %, были получены следующие значения величин, сведенные в табл. 6.

Таблица б

Опытные данные по нахождению ТФХ объекта изучения

Ш, % а■10е _ . , мя/с } , Вт/ (м-К)

«88 « 4923 « 11,04 « 0,38

Дисперсный анализ позволяет заключить, что с^квер не находится в рекомендованных пределах. Но учитывая близость полученного значения к необходимому диапазону и то, что дополнительное диспергирование частичек не приведет к заметной интенсификации массопереноса, а дополнительных энергозатрат в этом случае не избежать, можно считать полученный результат вполне удовлетворительным. Полученные дисперсные и теплофизические параметры можно применять при проектировании оборудования для экстракции, а также моделировании этого процесса.

ЛИТЕРАТУРА

1. Сивухин Д.В. Общий курс физики.- М.: Физматлит, 2006 - 520 с.

2. Зайдель А.Н. Ошибки измерений физических величин: Методические рекомендации. - СПб.: Лань, 2005 - 112 с.

3. ГОСТ Р 8.736 - 2011 ГСИ. Измерения прямые многократные. Методы обработки результатов наблюдений. Стандартинформ, 2013 -19 с.

4. Пат. 154799 РФ, МПК G01N25/20 Калориметр для определения удельной теплоемкости пищевых продуктов / А. Х.-Х. Нугманов, В. А. Краснов, И. В. Краснов; заявитель и патентообладатель Нугманов А. Х.-Х. - 2015105320/28; заявл. 17.02.2015; опубл. 10.09.2015, Бюл. N 25.

5. Нугманов А.Х.Х., Краснов В.А., Максименко Ю.А., Фоменко Е.В. Исследование теплоемкости пастообразных пищевых продуктов / / Естественные и технические науки. - 2015. - №6 (84). -С. 487-489.

6. Гинзбург А.С., Громов М.А., Красовская Г.И. Теплофизические характеристики пищевых продуктов. М.: Пищевая промышленность, 1980 - 288с.

7. ОФС. 1.5.3.0004.15 Определение подлинности, измельченности и содержания примесей в лекарственном растительном сырье и лекарственных растительных препаратах [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://pharmacopoeia.ru/ofs-l-5 -3-0004- 15-opredelenie-podlinnosti-izmelchennosti-i-soderzhaniya-primesej-v-lekarstvennom-rastitelnom-syre-i-lekarstvennyh-rastitelnyh-preparatah/ (Дата обращения: 28.07.2020).

8. Основные физико-механические характеристики плодов и овощей [Электронный ресурс]. Режим доступа: https://studref.com/537490/tovarovedenie/ osnovnye_fiziko_mehanicheskie_harakteristiki_plodov_ovoschey (Дата обращения: 17.07.2020).

REFERENCES

1. Sivukhin, D.V. Obshchij kurs fiziki [General physics course]. - M.: Fizmatlit, 2006 - 520 p. (Russian).

2. Seidel, A.N. Oshibki izmerenij fizicheskih velichin: Metodicheskie rekomendacii [Measurement errors of physical quantities: Methodical recommendations] / A.N. Seidel. - SPb .: Lan, 2005 - 112 p. (Russian).

3. GOST R 8.736 - 2011 GSI. zmereniya pryamye mnogokratnye. Metody obrabot-ki rezul'tatov nablyudenij [Multiple direct measurements. Methods for processing observation results]. Standartinform, 2013 - 19 p. (Russian).

4. Pat. 154799 RF, IPC G01N25 / 20 Kalorimetr dlya opredeleniya udel'noj tep-loemkosti pishchevyh produktov [Calorimeter for determining the specific heat capacity of food] / A. Kh.-Kh. Nugmanov, V. A. Krasnov, I. V. Krasnov; applicant and patentee Nugmanov A. Kh.-Kh. - 2015105320/28; declared 02/17/2015; publ. 09/10/2015, Bui. N 25. (Russian).

5. Nugmanov A.Kh.Kh., Krasnov V.A., Maksimenko Yu.A., Fomenko E.V. Issledo-vanie teploemkosti pastoobraznyh pishchevyh produktov [Investigation of the heat capacity of pasty food products] // Natural and technical sciences. - 2015. - No. 6 (84). -pp. 487-489 (Russian).

6. Ginzburg A.S., Gromov M.A., Krasovskaya G.I. Teplofizicheskie harakteristiki pishchevyh produktov [Thermophysical characteristics of food products]. M .: Food industry, 1980 - 288 p. (Russian).

7. OFS. 1.5.3.0004.15 Opredelenie podlinnosti, izmel'chennosti i soderzhaniya primesej v lekarstvennom rastitel'nom syr'e i lekarstvennyh rastitel'nyh preparatah [Determination of the authenticity, grinding and content of impurities in medicinal plant raw materials and medicinal herbal preparations] [Electronic resource]. URL: http: //pharmacopoeia.ru/ofs-l-5-3-0004-15-opredelenie-podlinnosti-izmelchennosti-i-soderzhaniya-primesej-v-lekarstvennom-rastitelnom-syre-i-lekarstvennyh-rastitelnyh-preparatah / (date of the address 28.07.2020).

8. Osnovnye fiziko-mekhanicheskie harakteristiki plodov i ovoshchej [Basic physical and mechanical characteristics of fruits and vegetables] [Electronic resource]. URL: https: / / studref.com/537490/tovarovedenie/ osnovnye_fiziko_mehanicheskie_harakteristiki_plodov_ovoschey (date of the address 17.07.2020).

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.