CC BY
26
Сельскохозяйственные науки
99
лей по мере осветления окраски шерсти кроющих волос на голове и на ногах животных.
Список литературы
1. Бегембеков К.Н., Альжаксина Н. Рост и развитие дегересских овец разных генотипов // Матер. межд. науч. пр. конф., посвященной 85-летию Казахского национального аграрного университета. - Алматы, 2015.
2. Бегембеков К.Н. Дегересские овцы Центрального Казахстана. - Алматы, 2012.
УПРУГО-ПЛАСТИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ МЯКОТИ И МЕЗГИ ДЫНИ ПРИ СЖАТИИ
© Медведков Е.Б., Кизатова М.Ж., Адмаева А.М.*, Байболова Л.К., Еренова Б.Е.
Алматинский технологический университет,
Республика Казахстан, г. Алматы
Приведены результаты исследования структурно-механических свойств мякоти и мезги наиболее распространенных в Казахстане сортов дыни: мягкость, пластичность, объемный модуль упругости при сжатии и др.
Ключевые слова дыня, мезга, коэффициент вязкости, объемный модуль упругости.
Для Казахстана весьма актуальной задачей является создание комплексной технологии переработки плодов дыни с получением пищевых продуктов длительного хранения (соки, повидло, джемы и т.д.), дынного масла и пектина [1]. Исследования в этом направлении проводятся авторами по гранту министерства образования и науки Республики Казахстан (договор № 318 от 12.02.2015 года). При реализации технологии необходимо осуществить аппаратурное оформление процессов, причем для резки и отделения мякоти дыни от корки и семян требуется специальное не стандартное оборудование.
Для расчета технологического оборудования требуется знание физикомеханических свойств обрабатываемых пищевых материалов и продуктов их переработки [1-3]. Так, при получении продуктов из мякоти дыни определяющими свойствами являются такие, как модуль объемной упругости, эффективная вязкость мезги и др. Поэтому в задачи исследования входило определение этих характеристик.
Декан факультета «Инжиниринг и информационные технологии», кандидат технических наук.
100
ДОСТИЖЕНИЯ вузовской науки
Для исследования были взяты следующие сорта дынь, реализуемых в Алматинской области: Инжирная, Гуляби, Мырзачульская, Гурбек, Колхозница, Илийская, Жулдыз и Амери.
Методика эксперимента применялась нами ранее и описана в работах [4, 5]. В качестве индентора для структурометра использовали металлический цилиндр и плоский пуансон диаметром 20 мм.
При экспериментах с мякотью дыни с помощью пробоотборника с внутренним диаметром 20 мм приготавливали цилиндрическую пробу, торцы которой обрезали ножом перпендикулярно оси цилиндра. Высота пробы измерялась с точностью до десятой доли миллиметра.
Пробу помещали в цилиндр и устанавливали на столик прибора. В измерительную головку структурометра закрепляли пуансон.
При экспериментах с мезгой дыню измельчали до размеров менее 1x2x5 мм, отделяли сок-самотек и оставшуюся массу помещали в цилиндр до полного заполнения его объема (Н0 = 25 мм).
Задаваемые величины при отработке режима № 1 (определение упругих и пластических деформаций): усилие касания F0 = 0,5 Н, скорость перемещения столика v ступенчато меняли (с интервалом 20 мм/мин) от 20 до 100 мм/мин, максимальное усилие Fmax = 100 Н. При каждой скорости производилось по 5 измерений для каждого сорта дыни.
После включения прибора столик перемещался вверх с заданной скоростью, перемещение столика и усилие сжатия фиксировалось прибором и сохранялось в компьютере. При достижении заданного максимального усилия столик начинал двигаться вниз до достижения минимального усилия 0,5 Н. Значение максимальной Н1 и конечной Н2 остаточной деформации фиксируются в памяти прибора.
Полученные опытные данные позволяют рассчитать следующие показатели, которые в некоторых областях промышленности служат для жесткой регламентации технологических процессов [6]:
1. Пластичность:
где А = — - относительное одноосное сжатие; t - время нагружения, с; ст-
К
напряжение, кПа; т^пр - эффективная приведенная вязкость, зависящая от скорости деформации, Па-с; h0 = Н0; h1 = Н0 - Н1; h2 = Н0 - Н2.
2. Мягкость:
Р =
К - к t ст
(1)
Ко + К1 Лпр {А +1)
К
S=h-K=(^+Et )ст
Ко + К Evgh (&+1)'
(2)
Сельскохозяйственные науки
101
3. Относительное остаточное сжатие:
^ _ h0 h2 _ упр
h0 - h Упр + Et
где Е - объемный модуль упругости при сжатии.
4. Восстанавливаемость:
R1 = 1 - R =
Et
УФ + Et
(3)
(4)
Решая совместно уравнения (1)-(4), можно определить вязкоупругие характеристики массы:
at Уср ~ (Я+1) P ’ (5)
„ Упр t1+R1) R1t ' (6)
Для каждого сорта дыни и скорости перемещения столика прибора рассчитывали среднее значение определяемых параметров и строили график зависимостей «скорость перемещения - объемный модуль упругости» и «скорость перемещения - эффективная вязкость (для мезги)», также определяли уравнение полученных зависимостей и доверительность аппроксимации R2 (в программе Microsoft Office Excel).
После обработки результатов опытов были рассчитаны упругопластические свойства мякоти дыни различных сортов, которые для сорта Мырза-чульская приведены в табл. 1, а для сорта Амери - в табл. 2 (самые распространенные сорта 2015 года).
Анализ таблиц позволяет заключить, что такие показатели как пластичность, мягкость, относительное остаточное сжатие при увеличении скорости сжатия от 20 до 100 мм/мин незначительно снижаются, а восстанавливаемость и объемный модуль упругости - возрастают.
Таблица 1
Упругопластические свойства мякоти дыни сорта Мырзачульская
Проба Н, мм Fmax, H v, мм/мин Hi, мм H2, мм а, кПа P S R R1 E, кПа
m1 12 80 100 7,99 9,76 320 0,118 0,246 0,481 0,52 3732
m2 12 80 80 7,95 9,7 320 0,120 0,249 0,483 0,52 3676
m3 12 80 60 7,92 9,64 320 0,124 0,251 0,496 0,5 3633
m4 12 80 40 7,89 9,6 320 0,126 0,253 0,501 0,5 3571
m5 12 80 20 7,87 9,57 320 0,129 0,256 0,505 0,49 3561
102
ДОСТИЖЕНИЯ ВУЗОВСКОЙ науки
Таблица 2
Упруго-пластические свойства мякоти дыни сорта Амери
Проба Но, мм Fmax, H v, мм/мин Hi, мм Н2, мм а, кПа P S R R1 E, кПа
а1 12 80 100 7,35 8,49 320 0,105 0,193 0,544 0,46 3931
а2 12 80 80 7,31 8,47 320 0,108 0,195 0,554 0,45 3861
а3 12 80 60 7,28 8,46 320 0,111 0,198 0,562 0,44 3781
а4 12 80 40 7,26 8,44 320 0,114 0,201 0,566 0,43 3722
а5 12 80 20 7,25 8,42 320 0,115 0,203 0,568 0,43 3666
Уравнение зависимости объемного модуля упругости от скорости сжатия для дыни сорта Амери имеет вид
Е = 2728 + 2,535v, (7)
а сорта Мырзачульская
Е = 3591 + 3,345v, (8)
где v - скорость сжатия (нагружения), мм/мин.
В табл. 3 приведены значения объемного модуля упругости мякоти дыни различных сортов, а также уравнения, описывающие его зависимость от скорости сжатия и достоверность аппроксимации.
По данным таблицы были рассчитаны средние значения объемного модуля упругости и получено уравнение зависимости усредненного для всех сортов объемного модуля упругости от скорости сжатия. Отклонения экспериментальных значений модуля отдельных сортов дыни не превышают в большую сторону 7,64 %, в меньшую - 6,25 %.
Таблица 3
Объемный модуль упругости мякоти дыни различных сортов, кПа
№ Сорт Скорость нагружения, мм/мин Уравнение Достоверность аппроксимации
20 40 60 80 100
1 Колхозница 3561 3571 3633 3676 3732 E=3500+2,233v 0,97
2 Илийская 3522 3531 3592 3630 3682 E=3466+2,083v 0,97
3 Мырзачульская 3561 3571 3633 3676 3732 E=2728+2,535v 0,99
4 Амери 3666 3722 3781 3861 3931 E=3391+3,345v 0,99
5 Гурбек 3258 3292 3334 3378 3410 E=3217+1,95v 0,99
6 Гуляби 3496 3526 3581 3632 3679 E=3441+2,367v 0,97
7 Инжирная 3380 3426 3471 3502 3516 E=3354+1,733v 0,96
8 Жулдыз 3412 3456 3472 3498 3510 E=3398+1,183v 0,95
Среднее значение E=3312+2,179v 0,99
Отклонение (+7,64; -6,25) %
Для определения физико-механических свойств брали мезгу после 50процентного отделения сока самотека.
Уравнения зависимости эффективной вязкости мезги от скорости нагружения дыни сорта Амери имеет вид
Сельскохозяйственные науки
103
ПЭФ = 6760 + 20,31v, (9)
а для сорта Мырзачульская
ПЭФ = 6240 + 21,32v. (10)
Уравнения зависимости объемного модуля упругости мезги от скорости нагружения дыни сорта Амери имеет вид
Е = 3522 - 7,025v, (11)
а для сорта Мырзачульская
Е = 3298 - 7,375v. (12)
По экспериментальным данным были рассчитаны значения эффективной вязкости и объемного модуля упругости для мезги дыни различных сортов при разных значениях скорости сжатия. После усреднения данных получены уравнения, описывающие эту зависимость, достоверность аппроксимации и отклонение экспериментальных значений указанных величин от расчетных приведены в табл. 4.
Таблица 4
Средние значения эффективной вязкости и объемного модуля упругости мезги дыни различных сортов при отделении 50 % сока-самотека
Показатель Уравнение (v, м/с) Достоверность аппроксимации Отклонение от среднего значения
Эффективная вязкость, кПа с 2086+6,767v 0,97 (+5,3; -4,1) %
Объемный модуль упругости, кПа 5898+2,023v 0,96 (+3,2; -2,2) %
Таким образом, в результате проведенных исследований определены механические свойства мякоти и мезги плодов дыни. Установлено, что зависимости модуля упругости и эффективной вязкости от скорости сжатия носят линейный характер. Определены коэффициенты уравнений. Показатель R2 для всех уравнений близок к единице, что свидетельствует о высокой степени достоверности уравнений.
Список литературы:
1. Медведков Е.Б., Байболова Л.К., Адмаева А.М., Кизатова М.Е., Шевцов А.А. Современные проблемы и перспективные направления совершенствования оборудования для подготовки плодов дыни к переработке // Инновационные аспекты развития оборудования пищевой и гостиничной индустрии в условиях современности: Междунар. науч.-техн. конф., 8-11 сентября 2015 г.: [тезисы] / редкол.: В.М. Кюрчев, О.И. Черевко [и др.]. - Харьков: ХДУХТ, 2015. - С. 173-174.
104
ДОСТИЖЕНИЯ ВУЗОВСКОЙ науки
2. Медведков Е.Б., Андреев И.Г. Возможные усовершенствования установки для снятия корки с плодов овальной формы // Материалы республиканской конференции молодых ученых «Наука. Образование. Молодежь». -Алматы: АТУ 2012. - С. 267-268.
3. Медведков Е.Б., Кизатова М.Е. Методика инженерного расчета установки с радиальными ножами для резки дыни // Материалы республиканской научно-практической конференции молодых ученых «Наука. Образование. Молодежь». - Алматы: АТУ, 2015. - С. 188-190.
4. Медведков Е.Б., Еркебаев М.Ж., Байбосынова Ж.А. Реологические свойства кондитерской массы на основе кокосовой стружки // Пищевая технология и сервис. - 2006. - № 4. - С. 25-29.
5. Адмаева А.М. Разработка технологии соков на основе дыни: дис. ... канд. техн. наук. - Алматы, 2009. - 156 с.
6. Фадеева В.С. Формуемость пластичных дисперсных масс. - М.: Гос-стройиздат, 1961. - 127 с.
