І Г Дейнека - Аналіз теоретичних основ про вивчення впливу агресивних середовищ на матеріали з полімерним покриттям - страница 58

Страницы:
1  2  3  4  5  6  7  8  9  10  11  12  13  14  15  16  17  18  19  20  21  22  23  24  25  26  27  28  29  30  31  32  33  34  35  36  37  38  39  40  41  42  43  44  45  46  47  48  49  50  51  52  53  54  55  56  57  58  59  60  61  62  63  64  65  66  67  68  69  70  71  72  73  74  75  76  77  78  79  80  81  82  83  84  85  86  87  88  89  90  91  92  93 

9. Борошно та хлібобулочні вироби. Нормативні документи: Довідник: У 2 т. / Під заг. ред.

B. Л. Іванова. Т.1.- Львів: НіЦ "Леонорм", 2000.

УДК 637.5.03:621.7.022.6

Постнов Г.М., Нечипоренко Д.А.

ВИКОРИСТАННЯ УЛЬТРАЗВУКОВОЇ КАВІТАЦІЇ З МЕТОЮ ЗБІЛЬШЕННЯ ТЕРМІНУ ЗБЕРІГАННЯ М'ЯСНОЇ СИРОВИНИ

Забезпечення населення України продуктами харчування високої якості та їх конкурентоспроможності на зовнішньому ринку є одним з основних завдань ві­тчизняної харчової та переробної промисловостей. Одним із шляхів вирішення цієї проблеми є розроблення нових технологій, вдосконалення технологічних процесів та апаратів, переходів на нові екологічно чисті технології та широке ви­користання досягнень науки і техніки у виробництвах, які забезпечують підви­щення якості продукції при економній витраті матеріальних і паливно-енергетичних ресурсів. Серед продуктів харчування значне місце належить ви­робам з м'ясної сировини.

Відомі технології подовження термінів зберігання цих продуктів базуються на термічному обробленні , добавках до продукту різних за своєю природою хімі -чних консервантів. При цьому харчові та органолептичні властивості харчових продуктів суттєво погіршуються внаслідок денатурації білків, руйнування ферме­нтно-вітамінного комплексу. Перспективним напрямом підвищення термінів збе­рігання цих продуктів є застосування електрофізичних методів їх оброблення. Для розроблення нових технологій зберігання харчових продуктів шляхом їх об­роблення електрофізичними методами потрібно провести всебічні дослідження фізико-хімічних та електроповерхневих явищ, які мають місце в технологічних процесах.

Основними перевагами технологій, розроблених на основі ультразвукових хвиль, є повне збереження харчових та смакових властивостей продуктів, уні­версальність, яка дозволяє застосовувати їх в різних технологічних процесах; економічність - завдяки використанню імпульсних технологій; екологічність - за рахунок виключення використання тепла і хімічних консервантів.

З поширенням інтенсивних ультразвукових коливань у рідині зв'язаний ціка­вий ефект, називаний ультразвуковою кавітацією.

Відмінною властивістю майже всіх рідин є здатність легко переносити дуже великі всебічні стискування; ми знаємо, що в гідравлічних пресах ці стиски дося­гають десятків і сотень атмосфер. Разом з тим рідини надзвичайно чутливі до розтяжних зусиль, що виникають у цих випадках.

 

U Г7

—.....'

f 7

/

[_........__і-------- ----........—■—      ::_~

 

_ J

/

 

"7

/

/

а б

/

Рис. 1. Вплив стискаючих сил (а) та сил, що розтягують (б) рідину

При проходженні фази хвилі, що створює розрідження, рідина рветься в бу­квальному значенні слова. У ній утворюється дуже велика кількість розривів у ви­гляді дрібних пухирців, які виникають звичайно в тих місцях, де міцність рідини ослаблена; такими місцями є маленькі пухирці газу, частки сторонніх домішок і ін. Ці маленькі порожнини, так звані кавітаційні пухирці, після короткочасного існу­вання захлопуються; частина з них "живе" зовсім мало: від фази розрідження до наступної фази стискування - півперіоду ультразвукової хвилі, частина ж живе значно довше. Вдавалося спостерігати пухирці, тривалість "життя" яких станови­ла кілька десятків, а іноді й сотень періодів. Але рано чи пізно кожний кавітацій­ний пухирець захлопується. Під час цих захлопувань розвиваються більші місце­ві миттєві тиски, що досягають сотень атмосфер. Ці тиски неминуче приводять до механічних руйнувань поверхні твердого тіла, що перебуває поблизу місць захлопування. При амплітуді ж тиску, що перевищує 1 атм, наприклад при 2 атм, у моменти стиску на часточки води будуть діяти стискаючі сили в 3 атм, а в мо­менти розрідження - розтяжні сили, що дорівнюють 1 атм (рис. 1, а и б).

Рис. 2. Миттєва фотографія кавітаційних пухирців, що сидять на поверхні твердого тіла;

темні плями - великі пухирці

На рис. 3 показан вид металевої поверхні, що піддавалася впливу кавітації. Чітко видні значні руйнування. Ефект кавітації не є новим ефектом, відкритим у зв'язку з вивченням ультразвуку. Утворення й захлопування кавітаційних пухир­ців спостерігалися й раніше за наявності потоків рідини що швидко рухаються, наприклад на лопатях корабельних гвинтів, що обертаються з більшими швидко­стями. Було відомо також, що кавітація може приводити до значних руйнувань поверхонь гвинтів. Кавітація лежить в основі більшості практичних застосувань ультразвуку. Хоча кожний пухирець робить незначну роботу, тому що процес за­хлопування займає мало часу, загальний вироблений ними вплив може бути ду­же істотним. Підрахунок показує, що кавітаційний пухирець у звуковому полі на­віть порівняно низької частоти (25 кгц) наносить стільки ударів за хвилину, скіль­ки молотобоєць за 8 годин безперервної роботи протягом двох місяців. Звичай­но, удар одного пухирця може відколоти лише крихітний шматочок металу, але адже в кожній фазі розрідження їх утворяться тисячі.

Процеси, що розвиваються в кавітаційних пухирцях, носять складний харак­тер. У пухирцях проскакують дрібні іскорки, від чого вся рідина починає слабо світитись. Відповідно до гіпотези відомого радянського фізика Я.І. Френкеля, процес утворення й захлопування пухирців супроводжується місцевою електри­зацією. Ці електричні явища, що виникають у кавітаційних пухирцях, очевидно, є основою вагомої дії ультразвуків.

Рис. 3. Кавітаційні руйнування поверхні свинцю

Кавітація, викликана ультразвуком, становить інтерес у тому плані, що вона керована: ми можемо створювати її в потрібних місцях і потрібних дозах. Спираючись на вищевикладений матеріал, ми можемо припустити, що буде до­цільно використати   кавітацію для знезаражування м'ясної сировини, а саме знищення патогенної мікрофлори на її поверхні завдяки захлопуванням пухирців.

УДК 621.789.001:664.346

Постнов Г.М., Червоний В.М.

ПЕРСПЕКТИВИ ВИКОРИСТАННЯ НЕТРАДИЦІЙНИХ ТЕХНОЛОГІЙ ПРИ ВИРОБНИЦТВІ ЕМУЛЬСІЙ ТА МОЖЛИВОСТІ ЇХ ЗАСТОСУВАННЯ В КОВБАСНІЙ

ПРОМИСЛОВОСТІ

Використання ультразвукових технологічних пристроїв дозволяє отримати емульсії з необхідними реологічними властивостями, які можуть використовуватися при виробництві ковбасних виробів

Ультразвукові технології посідають чільне місце у величезній кількості дося­гнень минулого двадцятого століття. Застосування ультразвуку дозволило при­скорити протікання безліч хімічних реакцій, спростити такі трудоємкісні процеси, як розмірна обробка тендітних і особливо твердих матеріалів, а також здійснити такі процеси, які раніше вважалися нереальними, - наприклад, поєднання води й масла, без наступного розшарування отриманої емульсії. Один з основних на­прямків технічного прогресу пов'язаний з подальшим розвитком і вдосконалю­ванням промислових технологій. Найбільш ефективно ці проблеми вирішуються завдяки застосуванню нових джерел (або видів) енергії, більш повного викорис­тання вихідної сировини й мінімізації шкідливих відходів.

У зв'язку із цим дуже перспективним напрямком інтенсифікації технологічних процесів є використання енергії механічних коливань ультразвукової частоти ви­сокої інтенсивності.

Під дією ультразвукових хвиль такі рідини, як вода й жир, що не змішуються, утворять емульсії. Цей процес отримав назву диспергування. В літературі під ди­спергуванням розуміють процес подрібнювання рідких або твердих і газоподібних речовин у рідині, а також здрібнювання рідких і твердих речовин у газі з метою утворення дисперсних систем. Серед цих процесів можна виділити три базових поняття - це емульгування, гомогенізація й розпилювання рідин.

Емульгування в харчовій промисловості застосовується для одержання емульсій типу жир у воді й вода в жирі. У першому випадку дисперсійним сере­довищем є вода, у другому - жир. Стійкість емульсії підвищується зі збільшенням дисперсності жирової фази. Тому при емульгуванні бажано одержати рівномір­ний розподіл часток дисперсної фази за розмірами, а самі розміри повинні бути мінімально можливими. Так, високоякісний нерозшарований майонез одержують тоді, коли основна (95%) частина жирових часток має розмір не більше 8...10 мкм. Часток розміром понад 10 мкм повинне бути близько 1...2 %.

Для здійснення емульгування використовують апарати різних типів. Серед них найпоширеніші: змішувальні, циркуляційні, відцентровані, а також колоїдні млини. Однак використання цих апаратів не дозволяє отримувати емульсію з ча­стками розміром близько 1 мкм.

Метою нашої роботи було провести дослідження, спрямовані на вивчення можливостей застосування ультразвукових установок для одержання високоякіс­них емульсій у харчовій промисловості з високими реологічними властивостями. Ці дослідження були проведені на кафедрі устаткування підприємств харчування Харківського державного університету харчування та торгівлі.

Розглянемо процес впливу ультразвуку. Під дією ультразвукових хвиль такі рідини, як вода й жир, що не змішуються, утворять емульсії. Природно припусти­ти, що емульгування відбувається внаслідок викиду часток води ультразвукови­ми хвилями в рідину, що є над водою, яка не змішується з нею. Однак установ­лено, що це не є єдиною причиною, й емульгування відбувається особливо силь­но на границях поділу між рідиною й джерелом коливань і між рідиною й стінками посудини. Виявлено також, що при емульгуванні системи жир-вода сильний вплив викликає наявність газу як третьої фази. Одержати емульсію з повністю дегазованих рідин практично не вдається.

Згідно з деякими даними, у процесі утворення емульсії істотну роль відіграє кавітація, яка стимулюється наявністю в рідині газу. Установлено, що у вакуумі й при високих тисках інтенсивність кавітації значно знижується й емульгування не відбувається. Емульгування прискорюється при раптовому змиканні порожнеч, що утворилися при кавітації. Однак для утворення емульсії недостатньо виник­нення кавітації; процес розпаду великих крапель відбувається й при спаданні ка­вітації, тобто захлопуванні кавітаційних порожнин.

За даними, ультразвукове емульгування відбувається на поверхні розподілу рідин, а коагуляція - у повному обсязі емульсії. Отже, емульгування за допомо­гою ультразвуку є, насамперед, наслідком кавітації, що виникає на граничних по­верхнях розподілу фаз, де енергія розриву відносно низька, наприклад, на грани­чних поверхнях між жиром і водою. Поряд з навігацією хвиля, що діє на частку, що емульгується, викликає в різних її точках різні прискорення, що створюють сили, які прагнуть розірвати частку. При досить високому тиску ультразвукового потоку частка може випробовувати різницю прискорень, яка дорівнює десяткам одиниць земного тяжіння. Виникнення значних прискорень часток в середовищі, що озвучується, пов'язане із протіканням інтенсивних кавітаційних процесів.

Високодисперсні емульсії були отримані на лабораторній установці ультра­звукового диспергатора УЗДН-2М, адаптованого до умов нашого експерименту. Принципова будова ультразвукового апарата така: генератор, що є джерелом енергії, випромінювач, концентратор і робочий орган.

Розглянемо будову установки більш детально (рис. 1).

Рис. 1. Схема експериментальної установки: 1 - корпус; 2 - штатив; 3 - концентратор; 4 - випромінювач; 5,7 - вхідний та вихідний патрубки для води; 6 - трансформатор з водяним охолодженням; 8 - регулятор частоти; 9 - регулятор потужності; 10 - звукоізолюючі дверцята; 11 - експериментальна насадка, 12 - вимикач частоти; 13 - імпульсний вимикач

Коливання низьких частот (22 кГц) одержували від магнітострикційного пе­ретворювача, який має в своїй будові напрямні з експоненціальним переходом. Магнітострикційний перетворювач виготовляється з феромагнітних сплавів та набирається з П- або О-подібних пластин. Використання перетворювачів цього типу дозволяє більш раціонально використовувати енергію. Обмотка збудження розташовується на стрижнях, створюючи замкнутий магнітний потік.

Під час проведення робіт була опрацьована гіпотеза, за якою ультразвук сприяє утворенню емульсії, по-перше, викликаючи енергійне розтягування кра­пель фази, що диспергується, до нестійких рідких циліндрів критичної довжини, і, по-друге, інтенсифікуючи розпад рідких циліндрів, що утворяться, на ряд дуже дрібних крапельок.

Під час кавітаційних процесів, що протікають біля концентратора, місцеві тиски досягають 2000 атм. При цьому відбувається розтягання більших крапель у циліндрики в дисперсійному середовищі. Останні, після того як співвідношення їхньої довжини до діаметра досягає критичного значення, спонтанно розпада­ються на дрібні крапельки; при цьому кожна крапля жиру проходить через зону найбільш сильного впливу ультразвуку (зону максимальної кавітації).

Приймається, що рідкий циліндр стає нестійким при довжині h, що переви­щує периметр його перетину 2пг, перпендикулярно осі (h>2nr) і мимовільно роз­падається на дрібні крапельки. Додаткове дроблення цих часток відбувається та­кож у результаті ударів об стінки посудини. При емульгуванні встановлюється певна дисперсність емульсії, що зберігається в процесі подальшого емульгуван­ня, тому що витягування крапель у потоці відбувається тим важче, чим менше крапельки.

У ході проведення роботи були проведені розрахунки по обчисленню інтен­сивності ультразвукового поля, що залежить від матеріалу сердечника, його типу та геометричних розмірів. Величина виявилася рівною 5 Вт/см2, що є достатнім значенням для проведення експериментів. При отриманні емульсії тваринних жирів за допомогою ультразвуку на кінцевий ефект емульгування впливає ряд факторів, у тому числі: інтенсивність і частота ультразвуку, температура компо­нентів, що змішуються, тривалість обробки ультразвуком, концентрація жирової фази.

Важливим аспектом є той факт, що емульгування повинне здійснюватися при температурі не менш ніж на 15...20° С вище температури плавлення жиру.

Особливо треба відзначити, що завдяки емульгуючій здатності ультразвуко­вих хвиль можливо обмежити використання емульгаторів. Це особливо актуаль­но в наш час, коли досконально не вивчено вплив емульгаторів на організм лю­дей. Тому обмеження використання хімічно отриманих емульгаторів дозволяє отримувати безпечні жирові емульсії.

При виробництві ковбасного фаршу кількісно переважною його складовою частиною є вода. Міцність і стійкість її зв'язку з іншими структурними елементами фаршу впливають на виходи і якість продукту. З іншого боку, міцність і стійкість її зв'язку з іншими структурними елементами залежні й від інших факторів, що впливають на властивості фаршу: природи часток, їхніх розмірів і форми, їхньої здатності до взаємодії з водою. Тому частка води в складі сирого фаршу й міц­ність її зв'язку із частками фаршу мають визначальне значення для його власти­востей.

Використання жирових емульсій у виробництві варених ковбасних виробів дозволяє значно збільшити вологопоєднальну здатність фаршів. Це обумовлено тим, що в жировій емульсії значна частина вологи міцно зв'язана в результаті групування й міцного втримання молекул води навколо сольватних оболонок жи­рових кульок. Якщо жир, що додається у фарш, уводиться у вигляді емульсії, то на кутері утвориться складна комплексна система білок-вода-жир, що відрізня­ється високою стійкістю. У цьому випадку втримання вологи відбувається не тільки внаслідок поглинання її м'язовою тканиною, але й у результаті втримання її стабільною жировою емульсією (рис. 2).

При зближенні (зіткненні) часток фаршу з жировими кульками в процесі кутерування волога, утримувана навколо захисних оболо­нок, не встигне видавитися, тому що захисні оболонки, що володіють пружністю й механі­чною міцністю, характеризуються значним руйнуючим зусиллям. Тобто кількість зв'яза­ної вологи у фарші зростає, що поліпшує якість готового продукту. У той же час слід зазначити, що тваринні жири, що вводяться, у фарші при виробництві варених ковбасних

Рис. 2. Конгломерат жирової ему-     виробів істотної„участі у , зв'язуванні вологи

льсії (після озвучування протягом        фаршем не приймають. Це обумовлено тим

7 хв що жири погано змішуються з водою.

Жирова тканина містить сполучнотка­нинні білки - колаген і еластин, що мають більш низьку вологопоєднальну здат­ність в порівнянні з м'язовими. Тому чим більше жирової тканини в складі фаршу, тим нижче його вологопоєднальна здатність. Це пояснюється тим, що жироватканина недостатньо добре подрібнюється при кутеруванні. У результаті не ви­ключається ймовірність виходу жиру зі структури фаршу з утворенням жирових набряків при тепловій обробці ковбасних виробів. Заміна жирової тканини попе­редньо емульгованим жиром усуває цей дефект.

Таким чином, можна дійти таких висновків: використання ультразвукових технологічних пристроїв дозволяє отримати емульсії з необхідними реологічними властивостями, які можуть використовуватися при виробництві ковбасних виро­бів. Додавання у фарш емульсії свинячого жиру дозволяє збільшити його воло­гопоєднальну здатність і, отже, підвищити вихід продукції й поліпшити її якість. Підвищення вологопоєднальної здатності фаршу при введенні емульсії виклика­не тим, що в емульсії частина води міцно зв'язується структурою захисних обо­лонок жирових кульок. Часткове емульгування натурального жиру, що відбува­ється на кутері, достатнє лише для утворення невеликої кількості нестійкої ему­льсії, що у процесі наступної термічної обробки частково руйнується. Застосу­вання емульсії при складанні фаршів забезпечує більш суворе дотримання спів­відношення складових частин фаршу, тобто білків, жиру й води.

Основні вектори наступної роботи будуть направлені на доскональне ви­вчення технологічного процесу, обґрунтування необхідності використання емуль­гатора та його вид, вивчити можливість автоматизації системи, що дозволило б впровадити установку у виробничі лінії. В зв'язку з тим, що для ковбасного виро­бництва потрібні висококонцентровані емульсії, необхідно провести роботи по виявленню впливу концентрації жирової фази в емульсії на ступінь її дисперсно­сті.

УДК 658.589

Приходько Л.М.

ЕФЕКТИВНІСТЬ БІЗНЕС-ПРОЦЕСІВ ТА СТРАТЕГІЇ

ТЕХНОЛОГІЧНОГО РОЗВИТКУ

В статті розглянуті питання забезпечення ефективності бізнес-процесів підприємства, інструментарій діагностування та оцінки рівня технологічного розвитку, а також елементи системи стратегічного управління підприємством, методичні підходи до визначення стратегі­чних напрямків технологічного розвитку промислових підприємств.

Інтенсифікація технологічного розвитку підприємств, стимулювання іннова­ційної активності обумовлює необхідність розробки і використання процедур про­гнозування, економічної оцінки та визначення пріоритетних напрямів технологіч­ного розвитку вітчизняної промисловості для забезпечення конкурентоспромож­ності виробництва та підприємства. Тому актуальним завданням є формування ефективної стратегії технологічного розвитку підприємств та удосконалення управлінської системи. Особливо це має значення для підприємств легкої та ха­рчової промисловості, які діють в умовах постійних інноваційних змін в технологі­ях виробництва та продукції.

Питання технологічної динаміки розвитку економіки, оновлення виробницт­ва, запровадження новітніх технологій, здійснення інноваційної діяльності широ­ко висвітлюється в наукових працях зарубіжних і вітчизняних вчених, серед яких слід відзначити А.П. Александрову, Ю.М. Бажала, Є.І. Бойка, В.М. Геєця, М.С. Герасимчука, С. Глазьєва, М.І. Долішнього, Д. Досі, Й. Шумпетера, А.О. Заїнчков-ського, М. Кондратьєва, Є.В. Крикавського, Н.П. Кузнецова, М. Туган-Барановського, О.С. Федоніна, Х. Фрімена та ін. Натомість, особливо на мікро-економічному рівні практично відсутні комплексні наукові розробки, спрямовані на вирішення проблем управління технологічним розвитком економічних систем різного розміру та галузевої належності. Це не дає змоги вирішити завдання фор­мування ефективної системи управління технологічним розвитком, адаптованої до сучасного рівня розвитку ринкової економіки.

Технологічний розвиток будь-якого суб'єкту підприємницької діяльності ха­рактеризуються зростанням у часі рівня його технологічної ефективності (БО,

Е = f (ТР, Бз), (1)

де ТР, Бз - відповідно технологічний рівень і загальна ефективність підприємст­ва, чинниками яких, в загальному вигляді, є: соціальні, правові, фінансово-економічні, ринкові, предметні, виробничі, технологічні, технічні, енергетично-ресурсні, організаційні, інформаційні, кліматичні фактори. В свою чергу:

ТР = f тр) = f і , І2 , ІЗ , І4) Opt , (2)

де І - це групи бізнес-процесів технологічної спрямованості (основні, допоміжні виробничі процеси, процеси формування та використання інтелектуального капі­талу, процеси планування технологічного розвитку) [1].

Слід зазначити, що функція нескінченна [0; °°], так як зміни або відбуваються або не відбуваються. Хоча деякі параметри можуть характеризуватись регресив­ними змінами. Аналіз вказаної функції можна проводити виходячи з таких мето­дологічних позицій: 1) аналіз поведінки функції в межах певного часового проміж­ку; 2) дослідження залежності функції від одного з параметрів; З) зміна функції залежно від інтегральної зміни всіх параметрів. З практичної точки зору, саме останній вид дослідження дозволяє забезпечити ефективне управління техноло­гічним розвитком підприємства.

Технологічна конкурентоспроможність (ТКС) = f (ТР, Et) max Конкурентоспроможність підприємства = f (ТКС, Бз) — max Основними напрямками проведення заходів щодо підвищення ефективності бізнес-процесів технологічної спрямованості та функціонування системи управ­ління є діалектична єдність "витрати-час-якість" (рис. 1).

Страницы:
1  2  3  4  5  6  7  8  9  10  11  12  13  14  15  16  17  18  19  20  21  22  23  24  25  26  27  28  29  30  31  32  33  34  35  36  37  38  39  40  41  42  43  44  45  46  47  48  49  50  51  52  53  54  55  56  57  58  59  60  61  62  63  64  65  66  67  68  69  70  71  72  73  74  75  76  77  78  79  80  81  82  83  84  85  86  87  88  89  90  91  92  93 


Похожие статьи

І Г Дейнека - Дослідження ступеня надійності кислотозахисних костюмів від волокнистого складу текстильних матеріалів

І Г Дейнека - Аналіз теоретичних основ про вивчення впливу агресивних середовищ на матеріали з полімерним покриттям