CC BY
22
Вестник Дагестанского государственного технического университета. Технические науки. №4 (35), 2014
водоиспарительного охлаждения // Известия вузов. Пищевая технология. -2011. - № 1. - С.82 - 84.
УДК 664.8.036.523 Гаммацаев К.Р., Ибрагимова Л.Р.
РАЗРАБОТКА РЕЖИМОВ ПАСТЕРИЗАЦИИ КОНСЕРВОВ ПРИМЕНИТЕЛЬНО К НЕПРЕРЫВНО-ДЕЙСТВУЮЩИМ АППАРАТАМ ОТКРЫТОГО ТИПА
Gammatsaev K.R., Ibragimova L.R.
DEVELOPMENT OF CAN PASTEURIZATION WITH REFERENCE TO CONTINUOUS OPEN TYPE APPARATUS
В статье рассматриваются вопросы, связанные с разработкой научно обоснованных режимов пастеризации консервов в самоэксгаустируемой таре в непрерывно-действующих аппаратах открытого типа, работающих при атмосферном давлении. По результатам проведенных исследований установлено, что применение тары «дышащего» типа позволяет сократить аппаратное время тепловой обработки в среднем на 25% при условии достижения необходимой летальности режимов пастеризации.
Ключевые слова: пастеризация, консервы, деаэрация, самоэксгаустирова-ние, измерение, тара, герметизация, затвор, клапан.
In the paper are considered the problems connected with the development of scientifically valid can pasteurization regimes in the self-exhaustion tare in continuous open type apparatus operating under atmosphere pressure. By the results of carried out researches is established that the use of 'breathing' type allows to reduce apparatus time of thermal treatment on average 25% provided the achievement of necessary lethality of pasteurization regimes.
Key words: pasteurization, cans, deaeration, self-exhaustion, measurement, tare, pressurization, gate, valve.
Пастеризацию консервов в стеклянной таре в открытых аппаратах непрерывного действия, работающих без противодавления, не опасаясь срыва крышек с горловины банок, можно осуществить путем применения самоэксгаустируемой тары, снабженной особым затвором, позволяющим стравливать избыток паровоздушной смеси при тепловой обработке.
При разработке режимов пастеризации консервов в самоэксгаустируемой таре необходимо было соблюсти определенные условия, а именно разработать режимы:
Вестник Дагестанского государственного технического университета. Технические науки. №4 (35), 2014
- позволяющие осуществить открытую пастеризацию консервов, имеющих умеренную температуру фасовки в непрерывно-действующих аппаратах;
- гарантирующие требуемую степень стерильности по характерным возбудителям;
- применительно к двум типам аппаратов открытого типа - паровым и погружным.
Режимы пастеризации разрабатывали для консервов фасованных в тару I-82-1000. Для тары I-82-3000 разрабатывать режимы пастеризации считали нецелесообразным, т.к. для консервов, имеющих умеренную температуру фасовки, такие режимы получаются очень длительными. Кроме того, трехлитровая тара не пользуется спросом у потребителей, и в последние годы намечается тенденция к сокращению количества консервов в этой расфасовке.
Температуры пастеризации разрабатываемых режимов обуславливались теплоносителями аппаратов. При паровых режимах это 100°С, а для конструкций погружного типа мы сочли правильным разрабатывать режимы при температуре не ниже 95°С (это оптимальный верхний предел, т.к. при 97°С вода уже кипит).
При разработке режимов следовало определить температурные уровни и продолжительность процесса охлаждения на разных ступенях с тем, чтобы не допустить термического боя стеклянных банок.
Имеющиеся в литературе данные о требуемых нормах летальности для компотов и маринадов довольно разноречивы.
Так, по Б.Л. Флауменбауму для компотов требуется летальность в 150-200 условных мин., тогда как действующие режимы для стерилизации компотов в автоклавах при проверке дают всего лишь 100-120 условных мин.
о
Для компотов из низкокислотного сырья (pH 3,5) требуется А 80 = 220 условных мин. или А9,490 = 101 условных мин. Однако по данным Научно-исследовательского института пищевой промышленности компоты из низкокислотного сырья, стерилизованные по режимам, рассчитанным на тест-культуру Cl. botulinum (101 условных мин.), теряют товарный вид из-за разва-ренности плодов и поэтому их можно вырабатывать только с подкислением лимонной или виннокаменной кислотой до рН < 3,8. При этом, режим стерилизации обеспечивает целостность плодов, в то время как те же режимы при использовании кислого сырья (рН < 3,8), рассчитанные на нормативный эффект, равный 100 условных мин., Z = 15°С, Тэ = 80°С, приводят к значительной разва-риваемости плодов и потере товарного вида.
При проверке действующей формулы стерилизации для слабокислых овощных маринадов (томаты маринованные) в таре 1-82-1000 оказалось, что она не обеспечивала промышленной стерильности (46-59 условных мин.). Из испорченных консервов был выделен и идентифицирован возбудитель порчи -Cl. Macerans. Хотя при разработке режимов стерилизации следовало бы ориентироваться, таким образом, на Cl. Macerans, однако в целях сохранения товарного вида консервов рекомендуется остановиться на тест-культурах для кислотных консервов (плесени, дрожжи), пренебрегая значительно завышенным по сравнению с нормой процентом брака - 0,3 %.
Вестник Дагестанского государственного технического университета. Технические науки. №4 (35), 2014
Исходя из многолетней практической работы, принято считать, что необходимая норма летальности А1580 для маринадов составляет 100 условных мин. Исследования проведенные сотрудниками ВНИИКОП, показали, что режим
стерилизации консервов «Огурцы консервированные» (25 25 для бутылей
1-82-3000), применяемый в настоящее время, имеет фактическую летальность А1580=44-45 условных мин, что гарантирует гибель микроорганизмов, вызывающих порчу консервов, однако консистенция огурцов при этом размягчается. При разработке этого режима исходили из требований летальности А1580 = 4050 условных мин, с учетом колебания рН консервов в пределах 3,7-4,1.
Хотя согласно требованиям Г0СТ 20144-74 на «Огурцы консервированные» величина рН не должна превышать 4,0, фактически же она находится в пределах 3,7-4,2 при общей кислотности 0,4-0,6 % (в пересчете на уксусную кислоту).
Известно, что при рН выше 4,0 в консервах может происходить развитие и токсинообразование возбудителей ботулизма.
Поэтому, с целью обеспечения выпуска продукта, соответствующего требованиям ГОСТ в отношении рН, ВНИИКОП предложено выпускать консервы с увеличенным содержанием уксусной кислоты (кислотность 0,5-0,6 г в пересчете на уксусную кислоту) и в связи с этим разработан новый режим стерилизации с требуемой летальностью 25-30 условных мин. фактическая летальность которого составляет А1580 = 30-37 условных мин. (соответственно, в огурцах и заливке).
Лабораторная и производственная проверка нового режима показали, что этот режим обеспечивает выпуск промышленно стерильных консервов.
Учитывая такое расхождение мнений о требуемых нормах летальности, мы при разработке режимов ориентировались на наиболее приемлемые нормы с точки зрения получения микробиологически устойчивого стабильного продукта, имеющего одновременно хороший товарный вид и вкусовые показатели. Были взяты следующие нормы летальности:
«Огурцы консервированные» - А1580 = 50-60 условных мин.
«Компот из вишен» - А1580 = 120-150 условных мин.
«Компот из слив» - А1580 = 120-150 условных мин.
Разработка режимов пастеризации на лабораторном этапе проводилась следующим образом: консервы, приготовленные по действующей инструкции фасовали в самоэксгаустируемую тару и укупоривали.
Затем в укупоренную банку с продуктом вводили термопару и банку с продуктом помещали в лабораторный пастеризатор открытого типа, где выдерживали в паровой среде или в воде определенное время, а затем охлаждали в воде последовательно при температурах 70-75°С, 40-45°С в течение 5 мин и при 20°С в течение 10 мин.
Измерение фактической летальности проводили по наименее прогреваемой точке.
Полученные результаты сведены в таблицу 1, в которой приведена летальность полученных режимов и для сравнения - автоклавные режимы.
Вестник Дагестанского государственного технического университета. Технические науки. №4 (35), 2014
Таблица 1 - Режимы пастеризации консервов
Наименование продукта Тара Температура фасовки (сиропа, заливки) в °С Автоклавный режим Продолжительность непрерывного режима, А, усл.мин. Режим пастеризации в непрерывно-действующих аппаратах, °С
1 2 3 4 5 6
Компот из вишен 1-821000 60 25 - 20 - 25 100 141,0 30 5 5 10 100 75 45 20
Компот из слив 1-82- 60 25 - (20 - 25) - 25 172,0 50 5 5 10
1000 100 95 70 40 20
Огурцы консервированные 1-821000 85 20 - 8 - 20 100 74,0 25 5 5 10 96 70 40 20
На рис.1- 2 представлена характеристика разработанных режимов пастеризации.
б
100 90 80 70 60 50 40 30
20 30 40 50
Продолжительность, мин
14 12 *
10 |
Я в 8 в
70
100 90 80 70 60 50 40 30
0 10 20 30 40
Продолжительность, мин
50
Рисунок 1 - Теплофизическая и микробиологическая характеристики режимов пастеризации консервов «Компот из вишен» в 6.1-82-1000: а) в автоклаве; б) в открытом аппарате. 1 - температура в аппарате; 2 - температура продукта в банке; 3) стерилизующий эффект
Необходимо отметить, что скорость прогрева и охлаждения консервов в опытной и обычной таре одинакова. Общее аппаратное время непрерывных режимов значительно короче автоклавных - в среднем на 25 %.
а
Вестник Дагестанского государственного технического университета. Технические науки. №4 (35), 2014
Продолжительность, мин
Продолжительность, мин
Рисунок 2 - Теплофизическая и микробиологическая характеристики режимов пастеризации консервов «Компот из слив» в 6.I-82-1000: а) в автоклаве; б)
в открытом аппарате. 1 - температура в аппарате; 2 - температура продукта в банке; 3) стерилизующий эффект
Вывод.
На основании приведенных данных можно сделать вывод о том, что фактическая летальность разработанных режимов превышает нормативное значение, т.е. отвечает Аф>Ан. Поэтому разработанные режимы могут быть рекомендованы для проверки в производственных условиях.
Библиографический список:
1. Ахмедов М.Э. Современные тенденции в развитии техники и технологии тепловой стерилизации консервов. - Махачкала, 2009.
2. Ибрагимова Л.Р. Влияние эксгаустирования на качество консервированного продукта. - Вестник ДГТУ. Технические науки.- 2007.- Вып. №9.- С.134-138.
3. Ибрагимова Л.Р., Гаммацаев К.Р., Темирханова З.М. Исследование условий снижения окислительных процессов в консервах. - Совершенствование технологических процессов в пищевой, легкой и химической индустрии. Сборник научных трудов преподавателей, сотрудников, аспирантов и студентов ТФ ДГТУ.- Махачкала: ДГТУ, 2010.- Вып. 3.- с. 36-39.
4. Штукан М.Е. Исследование процесса пастеризации и качества консервов в резьбовой стеклянной таре.- Сб. научных трудов международной НПК.- Одесса: Астропринт, 1997.- с.84-85.
5. Ибрагимова Л.Р. Мембранный блок для измерения давления в таре при стерилизации. Сборник научных трудов преподавателей, сотрудников, аспирантов и студентов ТФ ДГТУ.- Махачкала: ДГТУ, 2011.
6. Терлецкая Л.А., Котельников А.Ф. Особенности стерилизации консервов в банках Б-3-83.- Консервная и овощесушильная промышленность, 1983, № 1, с.27-29.
Вестник Дагестанского государственного технического университета. Технические науки. №4 (35), 2014
7. Херсум А.С., Халланд Е.Д. Консервированные пищевые продукты (термическая стерилизация и микробиология).- М.: Легкая и пищевая промышленность, 1993.
8. Ахмедов М.Э., Демирова А.Ф., Ахмедова М.М., Гаммацаев К.Р., Даудова Т.Н. //Новый способ определения оптимальной частоты вращения банок при ротационной тепловой стерилизации// Вестник Дагестанского государственного технического университета. Технические науки. Махачкала № 32 (1) 2014, 101 стр.
Вестник Дагестанского государственного технического университета. Технические науки. №4 (35), 2014
ИНФОРМАТИКА, ВЫЧИСЛИТЕЛЬНАЯ ТЕХНИКА И
УПРАВЛЕНИЕ
УДК 62.52.681.3 Кадиев И.П., Кадиев П.А.
ОДНОРОДНЫЕ РЕГИСТРОВЫЕ СРЕДЫ С ПРОГРАММИРУЕМОЙ СТРУКТУРОЙ
Kadiev I.P., Kadiev P.A.
HOMOGENOUS REGISTRY FIELDS WITH PROGRAMMABLE STRUCTURE
В статье предложен новый класс однородных сред, названный авторами «однородные регистровые среды с программируемой структурой», базовой парадигмой которых является математический аппарат расширенных двоичных полей Э.Галуа GF(2m).
Ключевые слова: однородная среда, регистровая структура, поле Э.Галуа GF(2m), виртуальные структуры преобразователей информации.
In article the new class of homogeneous environments called by authors "homogeneous register environments with programmable structure " which basic paradigm is the mathematical apparatus of expanded binary fields of E.Galua of GF (2m) is offered.
Key words: homogeneous medium, registry structure, E.Galua field GF (2m), the virtual structure information transformers.
Одним из направлений в области создания аппаратных нейроноподобных сред является направление, известное как Cellular Automata - «клеточные автоматы». Термин впервые был введен Дж. фон Нейманом в его работах по моделированию биологических процессов. В русскоязычной литературе это направление часто определяют как «однородные среды».
Это название исследований в определенной степени отражает общность задач по созданию нейроноподобных сред, некоторыми важными характерными свойствами которых являются:
- однородность состава структуры, состоящего из функционально одинаковых элементов, являющихся техническими аналогами нейронов головного мозга;
- возможность, путем задания «уставок», формирования в среде виртуальных структур преобразования информации.
Обзор общетеоретических аспектов и приложений в области создания «классических» однородных сред и областей применения без конкретизации
Вестник Дагестанского государственного технического университета. Технические науки. №4 (35), 2014
реализаций, приведены в [1] и ряде других источников.
Нам представляется, что вопросы практического решения и применения однородных сред целесообразно, на определенном этапе исследований, конкретизировать для различных областей, положив в основу выбора таких областей в качестве парадигмы математический аппарат, общий для выделяемой области. При этом выбранный математический аппарат должен обладать достаточной универсальностью, чтобы охватывал широкий спектр приложений. Подобное распределение информации различного назначения для обработки по областям характерно и для биологических структур.
В предлагаемой работе для создания однородных сред в качестве математического базиса, общего для достаточно обширного ряда областей исследований, выбран аппарат расширенных двоичных полей Галуа ОБ(2т). Достаточно указать некоторые из этих областей: цифровая фильтрация, идентификация двоичных последовательностей, помехоустойчивое кодирование и декодирования, генерация случайных последовательностей, Фурье - подобные преобразования и др.
Создание однородной среды, предназначенной для реализации некоторой математической парадигмы, предполагает разработку соответствующего аппаратного ресурса, обеспечивающего выполнение основных математических операций над элементами некоторого множества. Правила выполнения операций являются специфичными для этого множества. Сами операции условно называются так же, как классические арифметические и логические действия: сложение, умножения, деление, но выполняются по правилам специфичным для выбранной области математики. Они специфичны и для математического аппарата двоичных расширенных полей Галуа ОБ(2т) [2].
Вопросам создания технических сред преобразования информации в полях Галуа уделялось в специальной литературе особое внимание, так как операции над элементами множеств, являющихся полями ОБ(2т), достаточно широко используются в указанных выше областях [2]. Уровень технических разработок в этом направлении представляли регистровые структуры. Основным недостатком этих структур являлась жесткость структур преобразователей, их ориентированность на выполнение только определенного типа операций, заданных над полем. При этом операции выполняются с постоянным участием одного из элементов выполняемых операций. При умножении остается неизменным один из сомножителей, определяющий структуру преобразователя.
Любой элемент поля, поданный на вход такого устройства умножается на этот элемент, аналогично этому выполняется и деление любого элемента поля, поданного на вход устройства деления только на делитель, определяющий структуру преобразователя. Подобные обстоятельства характерны практически для всех аппаратных средств преобразования информации в полях ОБ(2т): кодирование только с использованием одного из образующих кодов, фильтрация только по одному фильтрующему полиному и т.д..
Указанное выше, является одним из основных недостатков существующих аппаратных средств преобразования информации, в основе которого лежат операции задаваемых над полями Э.Галуа ОБ(2т). Он во многом предопределяет
Вестник Дагестанского государственного технического университета. Технические науки. №4 (35), 2014
целесообразность создания некоторого универсального общесистемного аппаратного ресурса, в котором, путем настройки в процессе функционирования системы, имелась бы возможность формировать универсальные по функциональным возможностям виртуальные структуры преобразователей для различных из указанных выше областей преобразования информации, общей парадигмой для которых является математический аппарат полей Э.Галуа GF(2m).
Анализ аппаратных схем, используемых при построении аппаратных средств преобразования информации в полях Галуа GF(2m) [2], показал, что они представляют собой регистровые структуры, обязательными элементами которых являются сумматоры по модулю два, регистры и логические элементы.
Отсюда предлагаемое название для создаваемых сред - однородные регистровые среды с программируемой структурой (ОРС с ПС).
Однородная среда - среда, состоящая из одинаковых или близких по структуре функциональных элементов - ячеек. Специфика разрабатываемых однородных сред накладывает определенные требования на состав элементов и структуру функциональных элементов.
Кроме отмеченного выше, к функциональным элементам предъявляются требования, характерные элементам «целого» - однородной среды. К ним относятся требования связи каждого элемента с другими элементами среды по входам и выходам, связь с входом и выходом среды (для организации операции умножения и деление в поле Галуа GF(2m)), возможность параллельного вывода состояния среды (контроль содержимого остатка от деления - сигнатуры), входы обеспечения синхронности процессов, настройки элементов и среды от внешних устройств и др.
Указанные и другие требования к элементам однородных регистровых сред с программируемой структурой, их функциональные и логические модели были представлены авторами в более ранних публикациях [3]. В общей сложности авторами предложены и запатентованы более 10 вариантов структур функциональных элементов. Многообразие предлагаемых вариантов построения элементов однородной регистровой среды обуславливает и многообразие возможных вариантов их построения, отличающиеся друг от друга функциональными возможностями и структурной организацией.
На рис.1 приведена одна из упрощенных типовых функциональных схем элементов однородной регистровой среды. Они имеет:
информационные входы:
2 - связи ячейки с общим входом среды;
4 - связи ячейки с выходом ячейки, предшествующей данной в среде;
7 - связи ячейки с выходом среды;
информационные выходы:
3 - вывода состояния ячейки в цепь обратной связи;
8 - связи с входом последующей данной в среде ячейки;
9 - вывода информации из ячейки;
входы настройки и синхронизации:
1- ввода кода активизации входов и выходов элемента;
5 - ввода синхросигналов;
Вестник Дагестанского государственного технического университета. Технические науки. №4 (35), 2014
6 - установки элементов памяти среды в начальное состояние.
Рисунок 1 - Схема типового функционального элемента однородной регистровой среды
Рисунок 2 - Схема соединения функциональных элементов в однородной
среде
Входы и выходы ячеек среды активизируются в зависимости от выполняемых в среде функций, местоположения элемента в среде, кодов настройки, вводимыми в регистр каждого из них по входу 1. По входу 5 осуществляется управление процессом синхронизации элементов среды.
На рис.2 представлена схема соединения в однородной регистровой среде функциональных элементов (ФЯ), приведенных на рис.1.
Приведенная на рис.1 схема функционального элемента однородной регистровой среды является одной из первых и самых простых ее моделей. Можно отметить наличие моделей, позволяющих реализовать среды с ветвящимися структурами, среды, повышенной надежности со скользящим структурным резервированием, позволяющие реализовать в среде виртуальные структуры пре-
Вестник Дагестанского государственного технического университета. Технические науки. №4 (35), 2014
образователей.
Рассматривая элементы однородных регистровых сред следует отметить, что существует два класса регистровых структур. В одном из классов, условно -класс А, сумматоры располагаются между ячейкам регистра на позициях, определяемых одним из сомножителей или делителем. В классе структур -условно класс В, сумматоры располагаются вне регистра. В обоих классах имеются подклассы, в одном из них, информация передается с входа на выход, эти подклассы является базовым при выполнении в структурах операций умножения, например, в устройствах помехоустойчивого кодирования. Во втором подклассе информация передается с выхода на вход. Используются подклассы для реализации преобразователей с базовой операцией - деления над полем, пример использования - декодирование с обнаружением ошибок.
Вывод. В заключении следует отметить, что авторами предложены и запатентованы на базе однородных регистровых сред генераторы случайных чисел с программируемой структурой, универсальные цифровые авторегрессионные и КИО-фильтры с программируемой структурой.
Исследованы вопросы настройки среды при формировании в ней виртуальных структур устройств кодирования и декодирования в циклических кодах, обнаруживающих ошибки, схем сравнения кодов, регистров для хранения данных, коммутаторов и распределителей импульсов, рассмотрены вопросы организации структурного скользящего резервирования, для которых разработаны функциональные элементы с избыточными входами и выходами.
Библиографический список:
1. Аладьев В.З. Однородные структуры.- Таллинн: Изд-во АН ЭССР, 1988
2. Блейхут Р. Теория и практика кодов, контролирующих ошибки. /Пер. с англ. под ред. К.Ш. Зигангирова.- М.: Мир, 1986.
3. Кадиев И.П., Кадиев П.А. Модели функциональных элементов однородных регистровых сред с программируемой структурой. Вестник Дагестанского государственного технического университета. Технические науки, 2012, №24
4. Кадиев И.П., Кадиев П.А. Однородные регистровые среды с программируемой структурой. Патент РФ №2449347, Рег.27.04.2012г.
