Введение к работе
з
Актуальность работы. Среди наиболее востребованных молочных продуктов, способствующих адаптации организма к ухудшению экологической обстановки и выполняющих профилактические и лечебные функции, особое место занимают кисломолочные продукты. Для удовлетворения растущих потребностей населения происходит расширение их ассортимента, повышаются требования к качеству готовой продукции.
Значительное влияние на качество готовых продуктов оказывают процессы свертывания белка и получения молочного сгустка. На предприятиях молочной промышленности контроль готовности молочного сгустка осуществляется в две стадии путем измерений активной кислотности в процессе его образования и последующего проведения органолептической оценки качества готового продукта. Однако такой контроль не всегда позволяет получить на выходе продукт хорошего качества, т.к. на него влияют многие факторы: качество исходного сырья, содержание молочного жира, содержание казеина и его фракционный состав, а также рецептура, качество закваски и др.
Успешное решение задачи контроля процесса формирования молочного сгустка, может быть осуществлено путем измерений его структурно-механических (реологических) характеристик - вязкости, упругости, прочности структуры и др., которые, как следует из литературных источников, коррелируют с органолептическими свойствами продукта. Но серийно вьшускаемые лабораторные реометры (вискозиметры, гелеометры и др.) не предназначены для проведения измерений непосредственно в технологическом резервуаре. Специализированные приборы нашей промышленностью не выпускаются, а известные экспериментальные реометры оказывают значительное механическое воздействие на структуру образующегося сгустка, вызывающее его частичное разрушение. Это приводит к снижению точности определения готовности молочного сгустка. Кроме того эти реометры не предназначены для использования в системе автоматического управления процессом.
В связи с этим разработка реометра, обеспечивающего непрерывный контроль формирующегося молочного сгустка в рабочем резервуаре при минимальном воздействии на его структуру и совмещаемого с системой автоматического управления технологическим процессом, является актуальной задачей.
Цель и задачи исследований. Целью диссертационной работы является разработка новой конструкции реометра для непрерывного контроля процесса образования молочного сгустка в рабочем резервуаре и отработка методик реологического контроля готовых молочных продуктов.
Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:
«
Разработка экспериментальной установки вибрационного типа для исследования реологических характеристик в процессе образования молочных сгустков.
Математическое описание метода измерения реологических характеристик образующегося сгустка на основе теории линейных малоамплитудных гармонических колебаний измерительного органа в вязкоупругой среде.
Исследование влияния геометрических характеристик измерительного органа и силоизмерителя, а также кинематических параметров электропривода экспериментальной установки на реограммы образования молочных сгустков.
Разработка регрессионных математических моделей, оценивающих влияние инструментальных параметров на результаты контроля процесса образования молочного сгустка, выбор и обоснование контролируемого реологического параметра.
Исследование достоверности реограмм сквашивания кисломолочных продуктов, полученных на экспериментальной установке, путем сравнения с результатами измерений, полученных при стандартном контроле значений рН.
Разработка конструкции нового малоамплитудного вибрационного реометра для производственного контроля формирования молочных сгустков и методики его применения.
Уточнение методик измерения реологических характеристик готовых молочных продуктов и разработка математической модели, описывающей влияние различных факторов на результаты измерений.
Научная новизна работы. Определены рациональные значения геометрических и кинематических параметров колебательного реометра. Установлены оптимальные режимы механического воздействия рабочего органа на образующийся сгусток.
На основе физических закономерностей математически описан процесс контроля образования молочного сгустка при получении кисломолочных продуктов. Обоснованы реологические показатели для контроля процесса образования сгустка.
Получены регрессионные зависимости, оценивающие влияние инструментальных параметров на результаты контроля процесса образования молочного сгустка. Определена степень коррелируемости результатов измерений реологических параметров формирующегося молочного сгустка, полученного различными методами.
Практическая значимость работы. Разработан новый малоамплитуный вибрационный реометр «ВРШ-1» для непрерывного производственного контроля образования кислотного сгустка, формирующий унифицированный аналоговый сигнал, передаваемый в систему автоматического управления технологическим процессом.
. На конструкцию реометра подана заявка на выдачу патента РФ.
Разработана методика применения реометра «ВРШ-1» при контроле процесса производства кисломолочных продуктов. В условиях НПО ООО «Здоровое питание» (г. Кемерово) проведены производственные испытания реометра «ВРШ-1», который рекомендован к промышленному внедрению.
Уточнены методики контроля реологических параметров ряда готовых молочных продуктов.
Автор защищает. Математическое описание метода измерения реологических характеристик образующегося сгустка на основе теории малоамплитудных гармонических колебаний тела в вязкоупругой среде; математические регрессионные модели, оценивающие влияние инструментальных параметров на
результаты контроля образования сгустка; новую конструкцию вибрационного реометра «ВРШ-1» для контроля образования сгустка и методику его применения; степень коррелируемости результатов измерений реологических параметров образующихся молочных сгустков, полученных различными методами; уточненные методики реологического контроля готовых кисломолочных продуктов.
Апробация работы. Основные положения диссертации доложены на Всероссийской научно-практической конференции «Образование для новой России: опыт, проблемы, перспективы» (Юрга, 2005); на региональной конференции студентов и аспирантов «Пищевые продукты и здоровье человека» (Кемерово, 2006, 2007); на областной научно-практической конференции «Исследовательская и инновационная деятельность учащейся молодежи: проблемы, поиски решения» (Кемерово, 2006); на региональной научно-практической конференции «Непрерывное профессиональное образование и карьера - XXI в.» (Юрга, 2007); на федеральной школе-семинаре по обучению коммерциализации проектов участников программы «УМНИК» (Барнаул, 2007); на Всероссийской конференции студентов и аспирантов «Пищевые продукты и здоровье человека» (Кемерово, 2008,2009).
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 14 печатных работ, в том числе, в центральных журналах, рекомендованных ВАК - 3 работы.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти глав, выводов, списка литературы и приложений. Основной текст работы изложен на ПО страницах. Диссертация содержит 6 таблиц, 54 рисунка. Библиография включает 149 источников литературы.
