CC BY
13ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
УДК 664.641.022.3
ПЕРСПЕКТИВЫ ПОВЫШЕНИЯ КАЧЕСТВА И БЕЗОПАСНОСТИ ПИЩЕВЫХ ПРОДУКТОВ ПУТЕМ ПРИМЕНЕНИЯ УЛЬТРАЗВУКОВОЙ КАВИТАЦИИ
Комоликов А.С., аспирант 1 года обучения направления подготовки 35.06.04 «Технологии и средства технического обслуживания в сельском хозяйстве». Научные руководители: д.т.н., доцент Березина Н.А., к.т.н., доцент Мищенко Е.В. ФГБОУ ВО Орловский ГАУ
АННОТАЦИЯ
В статье рассмотрены известные способы применения ультразвуковой обработки пищевых продуктов, какие процессы протекают в них при этом, а также влияние ультразвуковых колебаний на организм человека. Определено влияние ультразвуковых колебаний на свойства теста.
КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА
ультразвук, излучатели ультразвука, акустическая кавитация, качество продукции. ABSTRACT
The article discusses the known methods of applying ultrasonic processing of food products, what processes take place in them at the same time, as well as the effect of ultrasonic vibrations on the human body. The influence of ultrasonic vibrations on the properties of the test is determined.
KEYWORDS
Ultrasound, ultrasound emitters, acoustic cavitation, product quality.
Введение. Современную пищевую промышленность нельзя представить без внедрения новых технологий. К такому внедрению можно отнести ультразвуковую обработку сырья или материалов. Внедрение ультразвука - это разработка или дополнение оборудования в виде излучателей ультразвука, а также добавление нового этапа в технологию производства продукции.
При производстве продуктов питания ультразвуковые излучатели используют для биоризации, обеззараживания и консервирования пищевой продукции. Исследования влияния ультразвуковых колебаний на процессы изготовления продуктов питания показали, что качество конечного продукта изменяется, и чаще в лучшую сторону [1].
Происходят такие изменения благодаря акустической кавитации. Она возникает при направлении мощной ультразвуковой волны в пищевую среду, которая имеет различные реологические свойства. Например, в жидкости, в поле действия ультразвуковой волны, крохотные пузырьки пара или газа начинают расти до долей миллиметров в диаметре, при этом пульсируя с частотой волны и схлопываясь в положительной фазе давления [2]. В результате чего образуется ударная сферическая волна, которая колеблет все вокруг.
Целью данной статьи изучить влияние ультразвуковой кавитации на качество и безопасность пищевых продуктов.
Материалы и методы исследований. Разработан ультразвуковой метод получения тунгового масла - ценнейшего материала в производстве красящих
веществ. Семена тунга, обработанные ультразвуком, лучше набухают, и выход масла увеличивается почти на 2%.
Самое известное применение ультразвуковой обработки - это молочная промышленность. Если пастеризованное молоко обработать ультразвуком, а потом заморозить, то его можно хранить длительное время, поддерживая температуру до -12 °С. Восстановленное, оно ничем не отличается от того, каким оно было до замораживания. Предложили этот способ хранения молока английские специалисты.
При выработке порошкового молока также применяют ультразвук. Свежее молоко замораживают до минус 16 градусов, а затем обрабатывают ультразвуковыми колебаниями высокой частоты. Порошок, полученный таким способом, хранится дольше, чем порошок, полученный стандартным методом.
Благодаря ультразвуку можно получать эмульсии из несмешивающихся жидкостей. В хлебопекарном производстве, где благодаря масловидным эмульсиям, полученным с помощью ультразвука, почти на 90 % сокращается расход масла без ущерба для качества продукции. При обработке ультразвуком хлебопекарных дрожжей в течение часа бродильная энергия их повышается на 14 - 15 % и повышается содержание эргостерина, являющегося сырьем для получения высокоактивного витамина D [1].
В результате ультразвукового воздействия наблюдаются биохимические и функциональные изменения, не приводящие к гибели микроорганизмов, содержащихся в пищевых материалах. Так, под воздействием УЗ могут высвобождаться в клетке биологически активные вещества (витамины, ферменты, и пр.), а также появляться нехарактерные микроорганизму ферменты.
Воздействия ультразвука на здоровье человека, здесь все зависит от интенсивности колебаний и их частоты. Так, в крупных промышленных установках достигаются весьма существенные колебания, которые могут нанести непоправимый вред человеку. В частности, санитарные нормы и правила устанавливают максимально допустимый предел ультразвуковых колебаний, который установился на уровне 110 кГц [3].
Результаты и их обсуждение. При внедрении ультразвуковой обработки в процесс производства пищевых продуктов, следует учитывать некоторые особенности ультразвука: длина волны, частота и период колебаний.
На основе изученной теории и проведенных экспериментов были установлены некоторые рекомендации, по использованию ультразвука в производстве пищевых продуктов:
1. На каждую пищевую среду ультразвук влияет по-разному и это влияние отмечается такими показателями как частота (и, кГц) и время (1, мин) воздействия ультразвука на материал.
2. Необходимо выбрать такой этап производства того или иного пищевого продукта, при котором внедрение ультразвуковой обработки было наиболее эффективно.
Например, при изготовлении хлебобулочных изделий ультразвук правильнее внедрять на окончательный этап расстойки, т.к. тесто находится в состоянии покоя. Чем выше частота ультразвуковых колебаний, тем более положительнее ультразвук влияет на тесто.
Свойства теста исследовались по количественному составу микрофлоры, предельному напряжению сдвига теста на приборе Структурометр СТ-1М (рис. 1).
а) б) в)
Рисунок 1 - Капля суспензии теста под микроскопом: а) без обработки ультразвуком; б) с обработкой и=25...35 кГц; в) с обработкой и=100±6 кГц
Количество дрожжевых клеток определяли методом прямого подсчета. Клетки подсчитывали в 5 полях зрения.
Из рисунка видно, что количество дрожжевых клеток в опытных образцах превышает количество в контрольных образцах. Но с увеличением частоты уз-обработки клетки стали гораздо мельче и расположись более однороднее в тесте.
Благодаря полученному результату, справедливо заметить, что увеличение количества дрожжевых клеток, позволит сократить затраты дрожжей при изготовлении теста для х/б изделий.
Ультразвуковая обработка образует в обрабатываемой тесте области пониженного и повышенного давления. В ходе цикла низкого давления ультразвуковые волны высокой интенсивности создают в тесте небольшие вакуумные пузырьки или пустоты. Это явление называется кавитацией. Разрыв кавитационных пузырьков вызывает образование гидродинамических сил трения большого значения. Данный эффект может использоваться при ферментации, гидролизе и в других процессах преобразования органических веществ. Помимо измельчения и дробления, ультразвуковая обработка позволяет выделять из клеток внутриклеточные материалы, например, крахмал, а из остатков клеточных стенок - ферменты, которые превращают крахмал в сахар. Также ультразвуковая обработка позволяет увеличить площадь поверхности, подвергающейся воздействию ферментов при диастатическом разжижении или сахарообразовании. Это, как правило, позволяет увеличить скорость и объем выхода дрожжевого брожения.
Выводы. Несомненно, внедрение ультразвука в пищевую промышленность оказывает положительное влияние на конечный продукт. Но важно отметить, что ультразвук влияет по-разному на каждое сырье или продукт. Также, ультразвук может оказывать отрицательное влияние на микроорганизмы, содержащихся в каком-либо продукте и их жизнедеятельность. При внедрении ультразвуковой обработки следует изучить теорию и особенности ультразвука.
Библиография:
1. Хорбенко И.Г. Звук, ультразвук, инфразвук. М.: Изд-во «Знание», 1986.
192 с.
2. Ауэрман Л.Я. Технология хлебопекарного производства: Учебник. 9-е изд.; перераб. и доп. / Под общ. ред. Л.И. Пучковой. СПб.: Профессия, 2005. 415 с.
3. Ультразвук. Применение и работа. Свойства и развитие. Особенности // УРЬ: https://electrosam.ru/glavnaia/ielektrotehnika/ultrazvuk/ (дата обращения 05.05.2022).
4. Воздействие ультразвука на человека // URL: http://zdorovi.net/prochee/vozdejstvie-ultrazvuka-na-cheloveka.html#title1 (дата обращения 06.05.2022).
5. Березина Н.А., Корячкина С.Я. Проектирование предприятий отраслей. Сб. задач по технологии производства хлебобулочных изделий: Учебное пособие для высшего профессионального образования. Орел: Изд-во ФГБОУ ВПО «Госуниверситет - УНПК», 2012. 178 с.
6. Комоликов А.С., Ахмедова Д.К. Влияние ультразвука на процесс замеса и расстойки теста // Явление переноса в процессах и аппаратах химических и пищевых производств: материалы Междунар. науч.-практ. конф. посв. 100-летию со дня рождения М.Х. Кишиневского. Воронеж, 2016. С. 79-84.
УДК 621.3.027.2: 621.3.027.5:621.3.015.3:621.313.1
АНАЛИЗ ВОЗМОЖНЫХ СПОСОБОВ НЕСАНКЦИОНИРОВАННОЙ ПОДАЧИ НАПРЯЖЕНИЯ В ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СЕТЯХ 0,4-10 кВ И ПОСЛЕДСТВИЙ ОТ ЭТОГО
Лансберг А.А.1, инженер отдела энергосбережения и повышения
энергоэффективности, Панфилов А.А.1, начальник отдела эксплуатации автоматизированных систем диспетчерского и технологического управления, Виноградов А.В.2, д.т.н., заведующий лабораторией электроснабжения и
теплообеспечения 1 филиал ПАО «Россети Центр»-«Орелэнерго», 2 ФГБНУ ФНАЦ ВИМ
АННОТАЦИЯ
В работе произведен анализ способов несанкционированной подачи напряжения в электрические сети 0,4 кВ и 10 кВ. Анализ способов осуществлялся с использованием источников, отражающих возможные причины появления несанкционированного напряжения в электрических сетях 0,4-10 кВ и на трансформаторных подстанциях 610/0,4 кВ. В работе с привлечением данных ПАО «Россети» о несчастных случаях на предприятиях энергетики был рассмотрен приведший к смертельному исходу случай несанкционированной подачи напряжения от потребительского резервного дизельного генератора 0,4 кВ в филиале ПАО «Россети Центр»-«Ярэнерго». Обзор типов и номинальной мощности генераторов, используемых в филиале «Орелэнерго» в качестве резервных источников системы электроснабжения был произведен в соответствие с данными программного обеспечения «SAP Logon» электросетевой организации ПАО «Россети Центр и Приволжье» по состоянию на январь 2022 года. Рассмотрены ситуации и причины появления несанкционированного напряжения на трансформаторных подстанциях 6-10/0,4 кВ, в электрических сетях 10 кВ и 0,4 кВ. Произведен анализ суммарной мощности резервных источников системы электроснабжения филиала «Орелэнерго», в ходе которого выявлено, что суммарная мощность 77 генераторов составляет 1166,5 кВт. Среди них наиболее распространены генераторы типа DY8000LXA в количестве 26 штук единичной мощностью 7 кВт. Среди резервных генераторов более 10 лет в эксплуатации находятся 23 генератора, а менее - 54 генератора. Полученные результаты позволили определить направления разработки методов недопущения и блокировки обратной трансформации на сельских трансформаторных подстанциях 6-10/0,4 кВ с целью повышения электробезопасности эксплуатации объектов электросетевого комплекса.
