CC BY
29
Адекватность полученной математической модели была проверена на примере смешения высевки и крошки, целью которого при подготовке увлажненной мелкодисперсной чайной массы к гранулированию является достижение однородного пространственного распределения частиц смешиваемых масс [1 ]. В качестве критерия оценки однородности была принята величина, определяемая по формуле:
T}=f Ivv- V'cp I (28)
1 j% тгрср где гр; = r j/r i , lpCp=rcp/ri - безраз-
1 Ш
мерные величины (г cp =— Sr/)>
m . _j
r i , r j - толщина полос (среднее расстояние между слоями одного и того же компонента в смеси) до и после смешения;
m - число рассматриваемых элементов объема конечной смеси.
Чем меньше Г], тем однороднее пространственное распределение частиц смешиваемых масс в конечной смеси, в идеальном случае Т/ =0. Величины 1р j мчрср можно определить при помощи следующей формулы [2] * ri ~г' /(1 +У2' z cos 2 а” + у2 в cos2 в —
— 2yzcosa cos /3 — 2 у0 cos /3”cos в” +
+ 2 у z У geos a cos в )0,5 , (29),
где косинусы направляющего вектора поверхности контакта смешиваемых масс в случае оптимальной первоначальной ориентации этой поверхности определяются следующим образом [2 ]:
1 2 У z Ув \
cos СХ —cos (тг arcig —-----------ч ) ;
2 yi — у 9
cos (5 = cos 90° ; (30)
cos в — cos ( 90° — 4 arctS —~ YzYe ),
2 Yz — У e
При эт?м должны удовлетворяться условия:
yz 5й у в ;
(у2в I- yz 2 )cos (arcig —2 2 )—
: Yz - у #
— 2 yz<yо sin (arctg —?- 1 )<0 .(31)
YLz-'Yb
На языке программирования “Бейсик” с учетом формул (3) - (7), (9), (15), (17) - (31) была разработана программа определения минимума функции г} (Д a, h/c , в , <р, п , а , b )мето-дом координатного спуска [5]. Параметры
Д а , h/c , 9 , <р, п варьировали соответственно в пределах: 0,3 - 0,95; 0,05 - 0,5; 0,5 - 6,5; 0,1 -0,6 рад; 0 -0,9; 0,1 -0,5. Величину /определяли в 16 точках поперечного сечения смесителя. Расчеты проводились на ЭВМ “Искра-226". Получйли, что в оптимальных условиях смешивания указан-нйе параметры принимают следующие значения:
/3=0,5 ; а—0,1 ; h/c =5,5 ;
ё — 0,2 рад ; <р— 0,3 ; п = 0,2 .
Таким образом, на основе изучения макроструктуры смеси увлажненных ингредиентов гранулированного чая, высевки и крошки экспериментальным путем для различных значений параметров/3, а, h/c , в , <р, п подтверждена справедливость полученных теоретически оптимальных значений этих параметров.
ВЫВОД
Путем интегрирования дифференциального уравнения движения с учетом реологического уравнения/увлажненной мелкодисперсной смешиваемой массы и граничных условий, предусматривающих конструктивные особенности смесителя непрерывного действия, можно определить значения составляющих общей деформации сдвига, которому подвергается перерабатываемая масса в смесителе. Знание этих составляющих дает возможность оценить однородность конечной смеси и установить оптимальные геометрические и кинематические параметры смесителя. Полученные результаты том точнее описывают реальную картину смешения, чем меньше отношение противотока к вынужденному потоку, так как увлажненная мелкодисперсная масса не является несжимаемой.
ЛИТЕРАТУРА
1. Майсурадзе З.А. Технология гранулированного черного чая: Дис. ... канд. техн. наук. - Махарадзе-Лнасеули, 1989.-170с.
2. Гвинепадзе А.Ш., Пурцеладзе Д.Р., Блуашвили Т.Г. Определение оптимальной первоначальной ориентации ингредиентов при простом смешении //Изв. вузов, Пищевая технология - 1989. - N 5. - С. 117-118.
3. Мак-Келви Д.М. Переработка полимеров /Пер. с англ. -М.: Химия, 1965.-442 с.
4. Корн Г., Корн Т. Справочник по математике /Пер. с англ. - М.: Наука, 1984. - 831 с.
5. Самарский А.А., Гулин А.В. Численные методы. - М.:
Наука, 1989. - 432 с.
Кафедра технологического оборудования пищевых производств
Кафедра сопротивления материалов
Поступила Об.12.91
664.123.
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ЭФФЕКТЫ ПРОЦЕССА ЭКСТРАГИРОВАНИЯ САХАРА С ПРИМЕНЕНИЕМ ЭАЖС
Е.Г.СТЕПАНОВА, Е.П.КОШЕВОЙ
Краснодарский ордена Трудового Красного Знамени политехнический институт
В настоящее время совершенствование процесса извлечения сахара ведется, с одной стороны, путем
реализации потенциальных возможностей традиционного способа получения диффузионного сока, а с другой - поиска новых методов подготовки стружки и экстрагента с помощью электрических, магнитных и электромагнитных полей. К числу таких методов относятся экстрагирование в электрическом поле [1,2]. обработка питательной воды электроко-
агуляцией [З-, 4 ] и экстрагирование с использованием электроактивированных жидких систем (Эа.ЖС) [5]. По мнению авторов [1, 2], экстрагирование в электрическом поле позволяет удерживать коллоидно-дисперсные вещества клеточного сока непосредственно в клетке, что дает возможность получить диффузионный сок высокой доброкачественности и разработать принципиально новую технологию получения сахара, исключающую известково-углекислотную очистку диффузионного сока.
Установлено также [4 ], что интенсифицировать процесс извлечения сахара можно электроко-агуляционным способом, при котором в экстрагент вводятся ионы алюминия. Проникая в свекловичную ткань, они вызывают коагуляцию коллоидов, повышают жесткость клеточных оболочек и способствуют увеличению проницаемости ткани.
Мы исследовали возможность применения ЭАЖС в процессе экстрагирования сахара из свеклы. Электроактивацию сульфатов и хлор^ов с^ей поливалентных металлов (на основе А1 , Ре , Са , Mg и других) проводили на лабораторной установке, изготовленной на кафедре машин и аппаратов пищевых производств. Установка представляет собой емкость, выполненную из оргстекла, разделенную диафрагмой (брезентом), пропускающей ионы и не пропускающей молекулы воды, на катодную и анодную камеры. Нераствори-
Таблица /
Вариант Тип экстрагента pH, ед. ЕІ1, мВ
1 Вода дистиллированная 6,20 -
2 Вода подкисленная Н2504 5,00 -
3 0,1 % -ный раствор А12(804)3 ' 4,00 -
4 то же с католитом 5,00 -920
5 > > с анолитом 3,75 760
6 0,1 % - ный раствор Ке504 4,60 -
7 то же с католитом 5,10 -960
8 > > с анолитом 3,70 810
9 0,1% - ный раствор Си804 6,05 -
10 то же с католитом 6,25 -900
11 > > с анолитом 5,05 790
12 0,1% - ный раствор MgS04 6,75 -
13 то же с католитом 7,00 -880
14 > > с анолитом 5,05 730
15 0,1% - ный раствор СаС12 6,70 -
16 то же с католитом 7,10 -930
17 > > с анолитом 5,10 820
18 0,1% - ный раствор ,\'аС1 5,30 -
19 то же с католитом 6,20 -1100
20 > > с анолитом 4,70 850
мые (угольные) электроды через понижающий трансформатор и выпрямитель подключены к сети переменного тока напряжением 220 В. После заполнения катодной и анодной камер солевым раствором пропускали ток 1,3 - 1,8 А. По окончании процесса электроактивации католит и анолит отдельно сливалась из установки, после чего pH и
окислительно-восстановительный потенциал ЕЬ жидкости контролировались приборами “Лабораторный рН-метр” и “Ионометр лабораторный И-130”.
Лабораторные исследования проводили в производственный сезон 1990-91 и 1991-92 гг. на свекле различного качества. Способ экстрагирования состоял в следующем. Навеску стружки 100 г помещали в стакан и заливали экстрагентом в соотношении 1,0:1,2. В экстракционном стакане температура процесса 70± 2°С поддерживалась на водяной бане. В качестве экстрагентов использовали электроактивированные растворы сульфата алюминия, сульфата железа (II), сульфата магния, сульфата меди, хлорида кальция и хлорида натрия. Варианты проведения экспериментов представлены в табл. 1. Предварительными опытами установлено, что продолжительность процесса 60 мин достаточна для достижения равновесия. Поэтому в дальнейшем время контакта фаз принято 60 мин. По окончании диффузионного процесса стружка отделялась от сока и в нем определяли pH, содержание сахарозы и сухих веществ СВ - по общепринятым методикам [6 ]. Параллельно получали сок по типовому способу и с использованием исходных, то есть неактивированных растворов указанных солей. Технологические показатели диффузионных соков приведены в табл. 2.
Таблица 2
Вариант Содержание в диффузионном соке, % pH, ед. Добро- качест- венность, % Эффект очистки на диффузии, %
СВ сахарозы
1 10,1 8,40 6,15 83,16 6,50
2 10,1 8,43 5,95 83,46 8,44
3 10,5 8,87 5,90 84,47 15,06
4 10,6 8,99 6,20 84,81 17,25
5 10,6 8,95 5,80 84,43 14,80
6 10,6 8,86 5,95 83,58 9,23
7 10,7 9,01 6,30 84,21 13,37
8 10,6 8,90 5,75 83,96 11,73
9 10,4 8,68 5,90 83,46 8,44
10 10,5 8,77 6,10 83,52 8,83
11 10,6 8,83 5,80 83,30 7,38
12 10,5 8,77 6,45 83,52 8,83
13 10,7 8,95 6,60 83,64 9,63
14 10,6 8,85 5,85 83,49 8,64
15 10,3 8,60 6,15 83,50 8,67
16 10,6 8,90 6,35 83,96 11,73
17 ! 0,5 8,80 5,90 83,80 10,68
18 10,5 8,77 5,75 83,52 8,83
19 10,6 8,87 5,80 83,67 9,83
20 10,7 8,95 5,70 83,64 9,63
Примечание. Клеточный сок
25,3 20,80 5,35 82,21 —
Как видно из табл. 2, качество соков, полученных с использованием электроактивированных растворов различных солей, более высокое, чем в контрольном опыте. В этой связи особый интерес представляет католит, так как в результате электрообработки в катодной зоне раствор насыщается продуктами катодных электрохимических реакций: гидроксидами металлов, образующихся из растворенных солей, водородом и гидроксид-ионами. Наличие последних и обеспечивает коагуляцию несахаров в клеточной ткани. С другой стороны, насыщение раствора ионами с малым радиусом и большой вдютнодтью заряда^ к числу которых относятся А1 ’Ре , Са , Б04 , по мнению многих исследователей, способствует снижению подвижности молекул и упрочению структуры воды. Диффузионные соки, полученные с использованием католитов солей сульфата алюминия, сульфата железа (II), хлорида кальция, имеют доброкачественность на 2,0 и более процента выше доброкачественности сока, полученного типовым способом (вариант 1, табл. 1). Кроме того, как показали визуальные наблюдения, использование в качестве экстрагентов католитов электроактивированных растворов сульфатов и хлоридов солей поливалентных металлов позволяет получить сок, обладающий хорошими фильтрационными и седиментаци-онными свойствами, что благоприятно скажется на дальнейшей очистке. В дальнейшем следует провести оптимизацию процесса с целью определения энергетических затрат на проведение электроактивации.
Таким образом, применение ЭАЖС при экстрагировании сахара из свеклы позволяет при относительно небольших энергозатратах и расходе химических реагентов получить диффузионный сок с более высокими технологическими параметрами, чем сок, полученный традиционным способом.
ЛИТЕРАТУРА
1. Бажал И.Г., Купчик М.П., Гулый И.С. О качестве диффузионного сока, полученного электрохимическим способом //Сахарная пром-сть. - 1982. - N 10. - С.42-43.
2. Матвиенко А.Б., Садыч А.В., Купчик М.П. К вопросу экстрагирования сахарозы из свеклы в электрическом поле
// Пром.теплотехника. - 1990. - 12. - N 6. - С.62-64.
3. Романюк А.Я., Липец А.А., Олейник И.А. Очистка питательной воды для диффузионных установок методом электрокоагуляции //Сахарная пром-сть. - 1976. - N 2. -С.11-14.
4. Романюк А.Я., Липец А.А., Фельдман А.И.
О коэффициенте диффузии сахара в свекле при обработке питательной воды электрокоагуляцией //Сахарная пром-сть.
- 1983. ^ 11. -С.20.
5. Кошевой Е.П., Степанова Е.Г. Совершенствование процесса извлечения сахара на основе использования ЭАЖС /Тезисы докл. 2-й Международной научно-практич. конф. “Проблемы механизации и электронизации отраслей АПК”.
- Краснодар. - 1991.
6. Силин П.М., Силина Н.П. Химический контроль свеклосахарного производства. - М.: Пищ. пром-сть, 1977. -240 с.
Кафедра машин и аппаратов пищевых производств Поступила 12.02.92
664.944:641.7.712
БИОХИМИЧЕСКИЕ И МИКРОБИОЛОГИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ ОВОЩЕЙ, ОБРАБОТАННЫХ В СВЧ-ПЕЧИ
И.Н.ЧИГИР, З.Е.ЕГОРОВА, М.В.АЛЕКСАНДРОВА
Научно-производственное предприятие "Экотех" (г.Минск)
Широкие возможности СВЧ-обработки обусловливают ее успех, особенно если учитывать, что продолжительность воздействия значительно сокращается по сравнению с традиционными способами приготовления пищи.
Сведения о биохимических изменениях продуктов растительного происхождения при их СВЧ-об-работке отрывочны, охватывают небольшой перечень овощей, которые к тому же рассматриваются в качестве добавки к мясным блюдам [1 ].
В связи с этим возникает необходимость в проведении детальных исследований влияния СВЧ-обработки на биохимические и микробиологические показатели наиболее употребляемых пищевых продуктов - овощей.
Мы исследовали потерю массы, изменение углеводного й витаминного состава и основных микробиологических показателей картофеля, моркови, свеклы, капусты белокочанной и кабачков, обработанных в СВЧ-печи. С этой целью мытые, очищенные и нарезанные ломтиками овощи приготовляли в СВЧ-печи “Электроника” по режимам, указанным в табл. 1. Контролем служили сырые овощи.
Таблица 1
Овощи Продолжи- тельность обработки, мин Масса одноразовой загрузки,г Примечание
Морковь 8 400 В процессе обработки перемешивали
Свекла 11 300
Капуста 11 500
Картофель 9 550
Кабачки 4 200
Потерю массы овощей определяли весовым методом. Об изменении углеводного состава судили по содержанию общего сахара, определение вели по методу Бертрана [2], а об изменении витаминного состава - по содержанию витамина С, как наиболее термолабильного, который определяли индофенольным методом [2 ].
В качестве микробиологических показателей были выбраны: содержание мезофильных аэробных и факультативно-анаэробных микроорганизмов, количество плесневых грибов и дрожжей. Определяли их по методике [3 ].
