ИЗУЧЕНИЕ РЕОЛОГИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ДЫНИ ПРИ ПРОИЗВОДСТВЕ СОКОВ

Ержанова М.Е.¹, Кырыкбаев М.М. ², Орманбекова А.А. ³

^1,2Кандидат технических наук, ³магистр,

Таразский государственный университет им. М.Х.Дулати

ИЗУЧЕНИЕ РЕОЛОГИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ДЫНИ ПРИ ПРОИЗВОДСТВЕ СОКОВ

Аннотация

В статье исследуется процесс деформирования кусков дыни с учетом их реологических характеристик при производстве соков.

Ключевые слова: мякоть, сок, оболочка ягод, деформация, сусло.

 

Yerzhanova M.E.¹, Krykbayev М.М.², Ormanbekova А.А.³

^1,2PhD in Engineering, M.Kh. Dulaty Taraz State University

³master, M.Kh. Dulaty Taraz State University

IMPROVING THE MECHANICAL PROCESS LINE FOR THE PRODUCTION OF MELONS

Abstract

The article examines the process of deformation of melon pieces with regard to their rheological properties in the production of juice.

Keywords: pulp, juice, fruit shell, strain, wort.

Республика Казахстан является одним из ведущих регионов по производству бахчевых культур –особенно ценнейших сортов  дынь. Пищевая ценность дынь обусловлена, в первую очередь, высоким содержанием сахара, а вкусовая ценность –содержанием сахарозы. Наиболее сахаристыми считаются летние сорта с содержанием сахара 12-19 %; осенние 9-11 %. А также дыня содержит крахмал, клетчатку, пектиновые вещества, витамин С (до 20 мг %), витамины группы В, большое количество железа, фолиевой и никотиновой кислот, минеральные соли.

Получение новых продуктов из дыни, сохраняющих её питательные и лечебные свойства, и имеющих при этом требуемые органолептические и текстурные показатели является перспективным направлением на современном этапе. Так как плоды дыни характеризуются низкой лежкостью, возникает необходимость разработки новых принципов её переработки для увеличения сроков хранения.

Используя интенсивную переработку дынь и арбузов, можно получить продукцию длительного хранения (соки, напитки, джемы, повидло и т.д.) высокого качества. Вся эта натуральная продукция пользуются высоким спросом, что обуславливает необходимость расширения их ассортимента.

Таким образом, представленная работа, посвященная разработке новых оборудовании для очистки от кожуры дыни и арбуза, созданию устройства для получения сока, является весьма актуальной.

Однако остается еще много нерешенных проблем в изучении закономерности изменения физико-механических свойств дыни и арбуза в условиях объемной деформации и разработки технологической схемы  обработки дыни и арбуза.

Дыня имеет прочную оболочку (кожицу), в которую заключены структурные элементы: семена, сосуды, разлучные группы сокоосодержащих клеток. Разрушение ягоды путем ее сжатия позволяет уяснить характерные черты всего метода получения сока. При равномерном сближении плоскопараллельных плит, помещенная между ними ягода испытывает деформацию. Мякоть, клетки которой заполнены жидкостью, оказывает давление на наружную оболочку, которая испытывает сложные напряжения. Ягода изменяет первоначальную форму и упруго сплющивается. При снятии усилия ягода стремится восстановить свою форму. Дыня несет в себе много ценных питательных, вкусовых и красящих веществ, которые заключены в более прочных клетках кожницы и сердечка. Извлечение этих веществ и перевод их в сусло позволит полнее использовать пищевые ресурсы сырья, создает новые возможности повышения качества продукции. Создание нового типа технологического оборудования для получении сока из дыни связано с условиями деформации прессуемой массы. От скорости деформации зависит важный фактор - удельная мощность (и связанное с этим показателем количество взвесей), т.е. один из критериев оценки -качество продукции. Пресс можно рассматривать как объект, в состав которого входит прессующий рабочий орган шнек и мезга, совместно ведущие себя как упруго-вязко-пластическое тело. Такой подход позволяет создать математическую модель работы пресса, установить зависимость между усилиями, скоростью и геометрическими параметрами рабочего органа, т.е. получить исходные данные для создания рациональной конструкции пресса. Физические свойства системы могут быть получены по результатам опытов по деформированию с заданными режимами нагружения. Как показывают результаты анализа обзорных исследований, при прессовании мезги существуют этапы разделения в зависимости от механического воздействия со стороны рабочих органов. Выход отжатой жидкости зависит от многих факторов, среди которых не последнее место занимает продолжительность процесса. Неодинаковые результаты достигаются при медленном прессовании дыни с постепенным доведением давления до 1,4 МПа и при быстром воздействии этого же давления. Вместе с тем прессование еще более сложный процесс, на который оказывается влияние множество не изученных факторов. В связи с этим, для совершенствования конструкции устройств прессования с целью улучшения качества отжатой жидкости необходимо учесть поведение массы при различных условиях деформации. Кроме того, различные реологические модели игнорируют проявление объемной  вязкости в процессе сжатия материала из-за недостатка сведений о степени ее влияния на процессы сдвигового течения материалов. Указанные причины обусловили необходимость исследования процессов релаксации напряжений и ползучести мякоти дыни.

Для изучения процесса деформирования кусков дыни был создан экспериментальный стенд (рисунок 1), позволяющий реализовать вид деформации кусков дыни для определения компрессионных свойств массы в условиях статического и динамического нагружения. Образец помещали в замкнутый цилиндр из органического стекла снаружи на органическое стекло нанесли шкалу. Нижняя сторона цилиндра сделана в виде сита. Размеры  сита соответствуют размерам ситовой поверхности реального пресса. Скорость пуансона изменяли тиристорным регулятором, увеличивая или уменьшая величину тока посредством переключателя. Скорость меняли в диапазоне 0,05; 0,1; 0,15 м/с. Для регулирования степени отжатия и циклической нагрузки пуансон шарнирно соединен со штоком, обеспечивающим ход 10, 20, 30см. Величину давления замеряли тиристорным датчиком. Градуировка датчика давления производилась на тарировочном гидропрессе. В результате обработки экспериментальных исследований получены кривые зависимости  выхода  сусла от давления и цикличности деформации, а также кривые релаксации напряжений. Из рисунка 2 видно, что с увеличением величины давления при сжатии кусков дыни возрастает, зависимость имеет степенной характер. Это объясняется тем, что при объемной деформации в плоскопараллельном зазоре давление воздействует равномерно во всем объеме массы, и в результате эффективность отделения сусла возрастает.

При относительно невысоких значениях избыточного давления примерно до 0,5 МПа выход сусла  с ростом давления  увеличивается более медленно, на участке от 0,5 до 1,25 МПа увеличение сокоотделения с повышением давления максимально, а на последнем участке увеличение выхода сока стремиться к нулю.

Такой характер зависимости объясняется тем, что при сравнительно невысоких давлениях происходит деформация ягод и заполнение свободного пространства. При дальнейшем повышении давления разрушается наружная  оболочка ягод и клеток, выход сока при этом максимально высок. На последнем участке кривой при давлениях более 1,25 МПа увеличение выхода сока снижается, так как содержащийся в ягодах сок при таком давлении уже практически полностью выжат. Влажность выжимок при этом достигает своих минимальных значений.

Обозначения : 1 – ягоды; 2 – поршень; 3 – толкатель; 4 – кривошип; 5 – диск; 6 – решетка; 7 – сусло; 8 – шкала прибора регистрирующего перемещение поршня; 9 – шкала прибора регистрирующего усилия; 10 – цилиндр из оргстекла

Рис. 1 – Экспериментальный стенд , позволяющий реализовать вид деформации кусков дыни

Выводы:

1. Установлено, что с увеличением величины давления при сжатии кусков дыни выход сусла возрастает, зависимость имеет степенной характер, это объясняется тем, что при объемной деформации давление воздействует равномерно во всем объеме массы, и в результате эффективность отделения сока возрастает.

Рис. 2 – Зависимость сока от давления сжатия

2. Определен характер изменения напряжений в массе в зависимости от времени при постоянной деформации. Это объясняется тем, что при постоянной деформации масса переходит в однородную структуру.

Литература

1. Адмаева А.М., Еркебаев М.Ж., Медведков Е.Б., Андреев И.Г. Промышленная апробация новой технологии мультисоков с использованием натуральных компонентов// Пищевая технология и сервис, 2011 г, № 6. с. 52-54.
2. Адмаева А.М., Диханбаева Ф.Т., Смаилова Ж.Ж. Бахчевые культуры в производстве соков//Вестник КазНТУ, 2015г.№1.с.308-312

 

References

1. Admaeva A.M, Yerkebayev M.J, Medvedkov E.B., Andreev I.G. Industrial testing of new technology multisokov using natural components // Food technology and service, 2011, № 6. - P. 52-54.
2. Admaeva A.M., Dihanbaeva F.T., Smailova Zh.Zh. Bahchevie kulturi v proizvodstve sokov// Vestnik KazNTU, 2015g.№1.s.308-312