Розробка і дослідження установки для обробки продуктів харчування надвисоким тиском

ДОНЕЦЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ УНІВЕРСИТЕТ ЕКОНОМІКИ І ТОРГІВЛІ ІМ. М. ТУГАН-БАРАНОВСЬКОГО

 

ГАРКУША ВОЛОДИМИР БОРИСОВИЧ

 

УДК 664-988ю002ю5 (043ю3)

 

РОЗРОБКА І ДОСЛІДЖЕННЯ УСТАНОВКИ ДЛЯ ОБРОБКИ ПРОДУКТІВ ХАРЧУВАННЯ НАДВИСОКИМ ТИСКОМ

 

Спеціальність 05. 18. 12 – процеси та обладнання харчових, мікробіологічних та фармацевтичних виробницв

 

Автореферат

дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата економічних наук

 

Донецьк – 2002

 

Дисертація є рукописом

Робота виконана на кафедрі загальноінженерних дисциплін Донецького державного університету економіки і торгівлі ім. М. Туган-Барановського.

Науковий керівник: доктор технічних наук, професор Сукманов Валерій Олександрович, Донецький державний університет економіки і торгівлі ім. М. Туган-Барановського, завідувач кафедри загальноінженерних дисциплін.

Офіційні опоненти: доктор технічних наук, професор Некоз Олександр Іванович, Національний університет харчових технологій, завідувач кафедри матеріалознавства та технології машинобудування кандидат технічних наук, доцент Лебедєв Іван Миколайович, Донецький державний університет економіки і торгівлі ім. М. Туган-Барановського, доцент кафедри обладнання харчових підприємств.

Провідна установа: Український державний хіміко-технологічний університет Міністерства освіти і науки України, кафедра харчових виробництв і захисту обладнання від корозії, м. Дніпропетровськ.

 

Актуальність теми. Забезпечення населення України продуктами харчування високої якості та їх конкурентоздатності на зовнішньому ринку є одною з основних задач вітчизняної харчової і переробної промисловостей.

Одним із шляхів вирішення даної задачі є розробка нових технологій, удосконалення технологічних процесів і апаратів, перехід на нові екологічно чисті технології і широке використання досягнень науки і техніки у виробництві, які забезпечують підвищення якості продукції, що отримується при заощадженні матеріальних і паливно-енергетичних ресурсів.

Існуючі технології підвищення термінів зберігання харчових продуктів засновані на термічній обробці (пастеризація і стерилізація), додаванні до продуктів різних за своєю природою хімічних консервантів. При цьому харчові та органолептичні властивості суттєво погіршуються внаслідок денатурації білків, руйнування ферментно-вітамінного комплексу.

В останні роки (починаючи з 1989 – 1990 рр.) значно зріс інтерес до технологій впливу надвисокого тиску (НВТ) на різноманітні біологічні об’єкти та їх композиції з метою консервації і поліпшення їх споживчих властивостей (в основному на харчові продукти). Це пов’язано зі згубною дією НВТ на клітинні структури живих мікроорганізмів та їх спори, що призводить до їх депресії і наступної загибелі. В основі цих явищ лежать глибокі структурні, якісні та кількісні хімічні зміни в органічній масі речовини, які відбуваються як у рідкій, так і твердій фазі. Але існують лише поодинокі дані про характер діяння надвисокого тиску на різноманітні продукти; не досліджені відповідні технологічні процеси обробки продуктів та інших біоматеріалів надвисоким тиском; відсутнє відповідне обладнання для дослідження вище перерахованих явищ і процесів.

Зв’язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Дослідження проводились у відповідності з тематикою науково-дослідницьких робіт Донецького державного університету економіки і торгівлі ім. М. Туган- Барановського Г-99-1 (0199U001225) “Використання надвисокого тиску в харчових технологіях”, Г-2002-02, (0102U002044) “Розробка нової технології обробки сиропу й пива надвисоким тиском з метою зберігання харчової цінності і збільшення термінів їх зберігання”, планом роботи проблемної науково-дослідницької лабораторії ДонДУЕТ “Використання надвисокого тиску в харчових технологіях”.

Ціль і задачі дослідження. Метою роботи є створення установки для обробки продуктів харчування та інших біоматеріалів надвисоким тиском у дослідницьких цілях.

Для досягнення поставленої мети необхідно вирішити наступні задачі:

розробити технічне завдання, обумовити принципову схему установки;

розробити методику розрахунку і проектування установки для обробки продуктів НВТ;

дослідити роботу системи ущільнення робочої камери установки;

дослідити установку НВТ при різних температурних режимах її роботи;

дослідити взаємозв’язок величини тиску та температури у процесі роботи установки;

дослідити надійність установки методами математичного моделювання;

впровадити результати наукових досліджень в практику та оцінити ефективність їх впровадження.

Об’єкт дослідження – процес обробки продуктів харчування та інших біоматеріалів надвисоким тиском.

Предмет дослідження – установка для обробки продуктів харчування та інших біоматеріалів надвисоким тиском у дослідницьких цілях.

Методи дослідження. При виконанні роботи використані теоретичні та експериментальні методи дослідження, серед яких статистичні (аналіз, обробка експериментальних даних і математичний опис отриманих залежностей), математичне моделювання, використання сучасних вимірювальних пристроїв і приладів (керування роботою установки НВТ й експериментальними дослідженнями з використанням спеціально розробленої програми ЦПУ та персонального комп’ютера).

Обгрунтування та достовірність наукових положень, висновків і рекомендацій. Достовірність одержаних наукових результатів, методик розрахунку, висновків і рекомендацій забезпечена використанням основних законів механіки і термодинаміки, сучасних наукових положень теорії ланцюгів Маркова, використанням сучасних вимірювальних приладів і методів дослідження, математичних методів обробки експериментальних даних, використанням сучасних обчислювальних методів моделювання, підтверджуються адекватністю результатів теоретичних досліджень і експериментальних даних.

Наукова новизна одержаних результатів полягає в наступному:

запропоновано новий метод розрахунку геометричних параметрів робочої камери установки для оброблення продуктів харчування надвисоким тиском;

аналітичними методами отримані значення напружень у стінках робочої камери установки;

отримані залежності зміни температури в робочій камері установки в режимах “нагрівання” й “охолодження”;

запропонований і реалізований аналоговий принцип керування процесом обробки продуктів у камері надвисокого тиску на основі використання “еталонного тіла”;

досліджена робота контрольно-вимірювальних датчиків установки (температури і тиску) і одержані залежності зміни їх характеристик у процесі роботи;

одержані