Бахарев алексей Александрович повышение эффективности извлечения соков функционального назначения из ягод с разработкой валково-ленточного пресса
Скачать 254.67 Kb.
|
1 2
3 ПРОГРАММА И ОБЩАЯ МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОГО ИССЛЕДОВАНИЯ Для проведения опытов был разработан экспериментальный стенд (рисунок 11).
1 – рама; 2 – деформирующийся валок; 3 – жесткий валок; 4 – поддерживающие ролики; 5 – лента; 6 – электродвигатель; 7 – червячный редуктор; 8 – цепная передача; 9 – подшипниковый узел; 10 – регулировочный болт; 11- устройство натяжения ленты, 12 – ротационный динамометр. Рисунок 11 – Экспериментальный стенд для извлечения сока из ягод Стенд позволяет создавать и контролировать давление на материал, имеет возможность регулировки угла обхвата жесткого валка и возможность изменять частоту вращения валков. Стенд работает следующим образом. Вначале производилась установка требуемого угла обхвата жесткого валка с помощью регулировочных винтов 10. Затем с помощью компрессора в деформирующемся валке создавалось необходимое давление. Запускался электродвигатель 6 и с помощью преобразователя частоты регулировалась частота вращения деформирующегося валка. На ленту подавались ягоды, предварительно взвешенные на весах, которые транспортировалась к зоне отжима. Получившийся при прессовании ягод сок проходил через пористую ленту и далее по каналам, прорезанным на поверхности нижнего валка, в сборник сока. Полученные выжимки взвешивали и снова отправляли на отжим. Процесс повторялся до практически полной остановки истечения сока. Так как ягоды перед прессованием предварительно не измельчались, то начальная толщина слоя мезги определялась размером ягод. Взвешивание ягод и полученных после отжима выжимок производилось на электронных весах ВЭЛТ-500-0,01, имеющих диапазон измерения от 0 до 500г с точностью до 0,01г. Момент вращения определялся с помощью ротационного динамометра (ДЭК) конструкции ВИСХОМ и электронного регистратора «Параграф». После проведения экспериментов по отжиму плодово-ягодного сока, была произведена оценка качества полученного сока и оставшихся выжимок. Анализ сока и выжимок производился в биохимической лаборатории ФГБОУ ВПО МичГАУ по общепринятым методикам. Оценку значимости коэффициентов математических моделей регрессий для всех экспериментов проводилось по t – критерию Стьюдента. Адекватность моделей – по критерию Фишера или по значению коэффициента детерминации R2. Регрессионный анализ производили с помощью программы STATISTICA 8.0. 4 РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ И ИХ АНАЛИЗ На первом этапе экспериментальных исследований была определена зависимость sinγ от конструктивных параметров пресса и давления отжима, который необходим для определения момента от закручивания оболочки. Зависимость определялась только для оболочки, используемой в лабораторной установке, но полученные результаты могут являться ориентиром при проектировании прессов с оболочками из других материалов и конструкций. Факторы и уровни варьирования представлены в таблице 1. Таблица 1 – Факторы и уровни их варьирования
Во время эксперимента отжим сока из ягод не производился, соответственно момент вращения в рабочем органе был равен только моменту от закручивания оболочки деформирующегося валка Моб. По результатам опытов определялся sinγ:  (20)Уравнение регрессии определяли в виде полинома второго порядка, который без учета малозначимых коэффициентов принял вид:  (21)Адекватность полученной модели проверено по критерию Фишера. Расчетное значение критерия Fрасч=0,0379, а табличное Fтабл=1,4582. Проведенный эксперимент показал, что наиболее значимым параметром, влияющим на отклонение угла γ, является соотношение радиусов валков, давление прессования на отклонение не влияет. На втором этапе определялись зависимости выхода сока из черной смородины, вишни и черноплодной рябины от давления и времени отжима. Отжим сока производился из ягод без предварительной обработки, а также после нагрева ягод до 60°. На рисунке 12 представлены зависимости выхода сока из черной смородины от времени прессования при различном давлении.  Рисунок 12 - Зависимость выхода сока из черной смородины (W) от давления прессования (Р) и времени прессования (t) При анализе экспериментальных данных наиболее адекватно процесс отжима сока из черной смородины описывался уравнением регрессии в виде:  (22)При дальнейшем анализе было определено, что на коэффициенты а1 и а3 влияет давление прессования, и они изменяются по следующим зависимостям:  (23) (24)На основании уравнений (22), (23) и (24) была получена окончательная зависимость выхода сока из черной смородины от времени прессования и давления:  (25)Поверхность зависимости выхода сока из черной смородины представлена на рисунке 13.  Рисунок 13 - Зависимость выхода сока из черной смородины (W) от времени прессования (t) и давления прессования (P) По аналогичной методике найдены уравнения регрессии для других видов сырья. Полученные уравнения сведены в таблице 2. Адекватность уравнений подтверждается значениями коэффициентов детерминации R2. Таблица 2 - Уравнения регрессии выхода сока от давления и времени прессования для различного вида сырья
Анализ уравнений и поверхностей выхода сока из различного сырья показывает, что уже при 0,6МПа выход сока практически достигает максимального значения. При любых давлениях изменение скорости истечения сока весьма сходно. Наиболее интенсивно истечение происходит в течение первых 15 секунд. В течение следующих 15 секунд процесс сильно замедляется и практически останавливается (таблица 3). Таблица 3 – Выход сока в зависимости от времени отжима и предварительной обработки
Проведенный анализ содержащихся в полученном соке и выжимках полезных веществ в лаборатории ФГБОУ ВПО МичГАУ показал, что в соке полезные вещества находятся примерно в таком же соотношении, как и в свежих ягодах. Содержание витамина С в 100 граммах сока практически полностью соответствует суточной потребности организма человека. Содержание катехинов и флавонолов находится в диапазоне 10…40% суточной потребности. На основании этого по ГОСТ Р 52349-2005 «Продукты пищевые функциональные» ягодные соки прямого отжима являются продуктом функционального назначения. Оставшиеся после отжима выжимки также являются ценным сырьем, поэтому рациональна их дальнейшая переработка. 5 ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ РАЗРАБОТАННОГО ВАЛКОВО-ЛЕНТОЧНОГО ПРЕССА ДЛЯ ТЕХНОЛОГИИ ПОЛУЧЕНИЯ ЯГОДНЫХ СОКОВ ПРЯМОГО ОТЖИМА Экономическая эффективность применения разработанного валково-ленточного пресса для технологии получения ягодных соков прямого отжима определялась в сравнении с базовой технологией получения ягодных соков при объеме переработки 40 тонн за сезон. Результаты расчетов приведены в таблице 4. Несмотря на то, что в предлагаемом варианте переработки ягод требуются дополнительные капитальные вложения в размере 1425,6 тыс. руб., себестоимость продукции уменьшится с 91 руб. до 79 руб. за 1 кг произведенной продукции. Дополнительная прибыль составит 957 тыс. руб. Это объясняется тем, что выход сока из ягод при использовании разработанного пресса минимум на 10% больше, чем у роликового ленточного пресса, используемого в базовой технологии. Поэтому выбранный вариант является экономически целесообразным. Срок окупаемости дополнительных капитальных вложений составит 1.4 сезона. Таблица 4 – Сравнение статей материально денежных затрат
1. Использование технологии отжима ягодных соков с сохранением максимального количества полезных веществ и витаминов затруднено в связи с отсутствием эффективного прессового оборудования. Для повышения эффективности отжима путем увеличения времени воздействия на сырье при постоянном давлении отжима предложен новый рабочий орган валково-ленточного пресса, отличающийся тем, что один из валков является деформирующимся и выполнен в виде пневматического цилиндра. 2. Теоретическое определение оптимальных конструктивных параметров пресса показало, что для получения большего размера зоны отжима и, соответственно, увеличения времени прессования необходимо: а) использовать схему с несколькими жесткими валками; б) радиусы жестких валков принимать с учетом условия захвата сырья в зону отжима в диапазоне 0,44…0,72 радиуса деформирующегося валка согласно полученным зависимостям; в) ограничить угол обхвата жестких валков до 40º…50º. 3. Теоретически определено, что момент вращения в рабочем органе пресса расходуется на преодоление моментов: от закручивания оболочки и от силы, возникающей вследствие истечения сока и стремящейся выдавить мезгу из зоны отжима. Момент от закручивания оболочки зависит от конструктивных параметров пресса и давления отжима. 4. Экспериментально установлено, что существенное влияние на значение момента от закручивания оболочки оказывает отношение радиуса жесткого валка к радиусу деформирующегося. В проведенных экспериментах изменение данного отношения с 0,44 до 0,72 (в 1,6 раза) с сохранением размеров зоны отжима увеличило момент от закручивания оболочки в 3,1 раза. 5. Определены зависимости выхода сока из черной смородины, вишни и черноплодной рябины от давления и времени прессования с использованием предварительного подогрева сырья и без подогрева. Установлено, что на прессе с деформирующимся валком выход сока на 10-20% больше, чем на существующих ленточных прессах. Для получения сока функционального назначения давление отжима рекомендуется ограничивать 0,6МПа, а время отжима в пределах от 15 до 30 секунд. Предварительный подогрев сырья до температуры 60° позволит повысить выход сока на 3…5%. 6. Расчет экономической эффективности применения разработанного валково-ленточного пресса для технологии получения ягодного сока с максимальным сохранением полезных веществ показал, что при объеме переработки ягод в 40 тонн за сезон внедрение позволит получить дополнительную прибыль в размере 957 тыс. руб. за сезон, а срок окупаемости дополнительных капитальных вложений составит 1,4 сезона. Основные положения диссертации изложены в следующих работах: Статьи в ведущих рецензируемых изданиях, рекомендованных ВАК России
Публикации в других изданиях и материалах конференций
В описаниях к изобретениям
Отпечатано в типографии МичГАУ Подписано в печать 23.04.2012 г. Формат 60х84 1/16 Бумага офсетная №1. Усл.печ.л.1,3. Тираж 120 экз. Заказ №22040 Мичуринский государственный аграрный университет 393760, Тамбовская обл., г. Мичуринск, ул. Интернациональная, 101. E-mail: mgau@mich.ru | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
1 2
Похожие:
 | Доклад о ходе реализации подпрограмм «Энергосбережение и повышение... «Энергосбережение и повышение энергетической эффективности в сфере производства, передачи, потребления энергетических ресурсов и... | | Формирование и оценка потребительских свойств эмульсионных соусов специализированного назначения Специальность: 05. 18. 15 – Технология и товароведение пищевых продуктов и функционального и специализированного назначения и общественного... |
 | Программа кандидатского экзамена по специальности 05. 18. 15 «Технология... Научная специальность 05. 18. 15 «Технология и товароведение пищевых продуктов, и функционального, и специализированного назначения... | | Окб астрон Приемник (3) электромагнитных сигналов имеет устройство для извлечения частотных составляющих, характерных для живых организмов,... |
| План мероприятий («дорожной карты») «Изменения в отраслях социальной... Целью «дорожной карты» «Изменения в отраслях социальной сферы,направленные на повышение эффективности здравоохранения в городе Севастополе»... | | Рабочая программа по дисциплине В. В. Технология молока и молочных... Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования |
| О реализации оцп «Энергосбережение и повышение энергетической эффективности... Ышении энергетической эффективности на территории Костромской области», постановлением администрации области от 30. 12. 2010 г. №464-а... | | Организаций, не подавших декларации за 4 квартал 2013 года по форме 11 Общество с ограниченной ответственностью "заречье"; варламов алексей александрович |
| Александр Александрович Зиновьев Кризис коммунизма Фз «Об энергосбережении и о повышении энергетической эффективности и о внесении изменений в отдельные законодательные акты Российской... | | Проекта Введение, которое дает анализ, разъяснение актуальности и новизны, указание сферы применения, функционального назначения, выявление... |
| Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ регистрационный... Алексеевич, Липов Денис Игоревич, Петрик Алексей Николаевич, Лобанов Павел Сергеевич, Семенов Роман Александрович, Киселев Алексей... | | Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ регистрационный... Алексеевич, Липов Денис Игоревич, Петрик Алексей Николаевич, Лобанов Павел Сергеевич, Семенов Роман Александрович, Киселев Алексей... |
| Учебно-методический комплекс дисциплины ен. Р. 2 Автор программы: к б н. Лештаев Алексей Александрович, к п н., доцент кафедры естественных наук Александрова Евгения Юрьевна | | Программа по формированию навыков безопасного поведения на дорогах... ... |
| Шаззо Азамат Айдомирович Разработка технологии получения и изучение... Обучающая цель – совершенствовать навык работы в группе при выборе правильного ответа | | К городской целевой программе «Энергосбережение и повышение энергетической... Информационная система в области энергосбережения и повышения энергетической эффективности 5 |
