Анотація до роботи:

Петрова Ю.М. Удосконалення процесу та обладнання для стабілізації якості вишневого соку з використанням високого тиску. – Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.18.12 – процеси й обладнання харчових, мікробіологічних і фармацевтичних виробництв.- Донецький державний університет економіки і торгівлі ім. М. Туган-Барановського, Донецьк, 2004 р.

У роботі розв’язані актуальні задачі з дослідження впливу високого тиску на якість обробки вишневого соку і розвитку теорії напружено-деформованого стану (НДС) товстостінних циліндрів для обґрунтування конструктивних рішень робочих камер.

Експериментально встановлено необхідний рівень тиску, температури та часу обробки, що забезпечують стерилізацію вишневого соку за мікробіологічними показниками і максимальним збереженням вітаміну С.

Досліджено НДС товстостінних циліндрів і обґрунтовано їх зміцнення попереднім обтисненням шляхом навивки дроту, яке одержано із умови сумісності деформацій циліндра і зміцнюючого шару з урахуванням їх розвитку у процесі навивки. Встановлено виникнення додаткового обтиснення навивки при навантаженні циліндра внутрішнім тиском і одержані розрахункові формули для обчислення сумарного тиску. Розглянуті додаткові напруження в зоні крайового ефекту, які виникають в вузлах спряження циліндрів з торцевими елементами. Врахований циклічний характер проявлення напружень і визначені границі змінювання розрахункових напружень. Розглянуті проявлення пластичних і термопружниих деформацій робочих камер.

Результати досліджень впроваджені на підприємствах харчової промисловості та машинобудування: з загальним економічним ефектом 227,68 тис. грн. за рік.

В дисертаційній роботі наведені результати експериментальних досліджень впливу високого тиску на мікробіологічні показники і збереження споживчих якостей вишневого соку. Дослідження НДС товстостінних циліндрів для обробки вишневого соку дало спромогу вирішити комплекс проблем щодо зміцнення РК шляхом багатошарової навивки високоміцного дроту, а також отримати аналітичні залежності для розрахунку РК на міцність. Вищевикладені дослідження, теоретичні та експериментальні, обумовлюють наступні висновки:

1. На основі аналізу науково-технічної інформації за темою дисертації показано, що в харчових технологіях і, зокрема, в процесі обробки вишневого соку використання ВТ є одним із перспективних напрямків. Перешкодою для широкого застосування ВТ для обробки соків є недостатня інформація про механізм впливу ВТ на мікрофлору і ферментно-вітамінний склад соків; майже відсутня інформація з технології обробки харчових продуктів; відсутнє теоретичне обґрунтування розрахунку на міцність і конструювання відповідного обладнання.

2. Експериментально встановлено, що:

– обробка вишневого соку тиском 400 МПа знижує рівень контамінації пліснявими грибами на 2 порядка, а МАФАМ на 1...1,5 порядка, що відповідає медико-біологічним вимогам і санітарним нормам якості продовольчої сировини і харчових продуктів;

– збереження вітаміну С у модельному об’єкті з аскорбінової кислоти при обробці тиском 500 МПа і температурі 27⁰С у 2 рази підвищується в порівнянні з термообробкою в 100⁰С (за однаковий час обробки);

– в вишневому соку збереження вітаміну С при термообробці (Т = 100⁰С,

13

t = 15 хвилин) та обробці тиском ( p = 500 МПа, t = 20 хвилин та T = 25⁰С) склало 20% і 73,5% відповідно.

3. Експериментальними дослідженнями встановлені раціональні параметри обробки вишневого соку, що забезпечують стерильність за мікробіологічними показниками та максимальне збереження вітаміну С: тиск 500 МПа, температура 25⁰С, час витримки 20 хвилин.

4. Експериментально встановлено, що стерильність вишневого соку за мікробіологічними показниками при обробці тиском 500 МПа впродовж 20 хвилин і температурі 25⁰С забезпечується на протязі шести місяців. Не оброблений вишневий сироп (як і пастеризований при температурі 60⁰С і часі витримки 2 хвилини) зберігається не більше трьох діб при температурі 4±0,5⁰С; стерилізація при 100⁰С підвищує термін зберігання до шести діб, а обробка тиском 400 МПа підвищує термін зберігання до дев’яти діб. Загальні втрати вітаміну С у вишневому соку, обробленому ВТ, за шість місяців зберігання знизились на 45,3% в порівнянні з термообробкою.

5. Найбільша стійкість фарбуючих пігментів вишневого соку спостерігається в результаті дії тиску 500 МПа впродовж 20 – 30 хвилин. Зафіксований максимум оптичної густини вишневого соку на довжині хвилі 515 нм, зсуву по частоті при різних схемах обробки соку не зареєстровано.

6. Висунуто припущення, що результати обробки вишневого соку ВТ відрізняються від термообробки тим, що тиск, на відміну від температури, не розриває зв’язки між атомами, а вносить викривлення в просторову структуру молекул, порушуючи жорстку взаємну орієнтацію зв’язків між атомами в молекулі.

7. Вперше:

– отримані розрахункові залежності зміцнювання циліндрів РК шляхом багатошарової навивки високоміцного дроту з урахуванням сумісності деформацій циліндра і зміцнюючої навивки змінного радіуса, що змінюється у процесі навивки;

– встановлено і теоретично обґрунтовано виникнення додаткового обтиснення циліндра зміцнюючим шаром при завантаженні його внутрішнім тиском;

– встановленні раціональні величини попереднього зміцнення циліндрів для певного робочого тиску з урахуванням марки сталі циліндра;

– отриманні математичні залежності визначення кількості шарів навивки для забезпечення рівної міцності циліндра і підкріплюючого шару навивки.

8. Дослідженнями міцності РК при розвитку пластичних деформацій установлено, що з урахуванням розвитку пластичних деформацій в циліндрах РК робочий тиск можна підвищити (до 25%).

9. Встановлено, що в зоні крайового ефекту РК розрахункові напруження збільшуються в порівнянні з напруженнями в безмоментній зоні до 80 %. Для усунення місцевих напружень розроблені раціональні конструктивні рішення РК, основані на застосуванні заглушок у вигляді рухомих пластин, що знижує розрахункові напруження крайового ефекту до рівня допустимих напружень.

10. Запропоновано спосіб термопружного зміцнювання циліндра навивкою високоміцного дроту.

14

11. Розроблена інженерна методика розрахунку на міцність РК для обробки харчових продуктів.

12. Економічний ефект, що очікується, складе 227,68 тис. грн. за рік від впровадження технології обробки вишневого соку високим тиском на ВТК „Шахтар” шахти ім. О. Ф. Засядько та інженерної методики розрахунку на міцність циліндрів, що працюють під тиском, на АТВТ „Донецький завод „Продмаш”, АТЗТ „1-й Донецький авторемзавод”.