Введение к работе
Актуальность проблемы. Дальнейший прогресс в развитии перерабатывающих отраслей АПК,совершенствование традиционных и разработка новых высокоэффективных агрегатов и поточных технологических линий неразрывно связаны с соответствующим прогрессом в разработке научно-обоснованных експресс-методов автоматического контроля качественных характеристик пищевых продуктов.Используемые на предприятиях АПК для этих целей лабораторные методы анализа пищевых продуктов не отвечают условиям поточного производства и пригодны для контроля только в статических условиях и лишь незначительной части объекта контроля-его пробы.
Отсутствие в настоящее время малогабаритных и многофункциональных экспресс-анализаторов количественных и качественных характеристик пищевых продуктов является в настоящее время тормозом и для осуществления сертификации пищевой продукции.
В результате анализа известных и разрабатываемых методов установлено , что решение проблемы контроля качества биосырья на всех стадиях его переработки в автоматическом и непрерывном режиме с обратной связью к орудию переработки,может быть найдено на основе совершенствования и дальнейшего развития электрических методов анализа.Такая постановка вопроса обусловлена тем,что теория таких, хорошо известных интегральных электрических методов,как кон-дуктометрические,разработана применительно к анализу только двух-компонентных гомогенных растворов,а теоретические положения дифференциальных диэлектрометрических методов находятся в стадии разработки.Недостатки теории электрических методов анализа во многом обусловливают отставание приборной базы в перерабатывающих отраслях АПК от возможностей,которые могут реализованы благодаря современным достижениям в развитии контрольно-измерительной тех-
1.
ники.Неизученность и сложность протекающих в момент измерения процессов взаимодействия электрического поля с продуктом,определяет другую сторону решения проблемы,от которой также зависит достоверность результатов анализа электрофизических характеристик пищевых продуктов .Последнее относится не только к электрическим,но и к другим важнейшим физическим характеристикам пищевых продуктов.В частности,практически неизучено влияние електрическо-го поля на такую физическую характеристику пищевого продукта,как поверхностное натяжение отсутствуют апробированные методики ее измерения в сильных электрических полях.Недостатки теории электрических методов анализа, малый банк данных по электрофизическим характеристикам и практическое отсутствие сведений по физическим характеристикам пищевых продуктов в сильных электрических полях являются одной' из причин,объясняющих объективные трудности в разработке авангардных електротехнологических процессов.
Работа выполнялась в рамках программы ГКНТ СССР О-ВССО-60 задания И.02'.04.в период с 1981 по 1986г.г.,планов научно-исследовательских, конструкторских и проектных работ Минмясомолпрома Каз.ССР на 1984г.,планов научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ Минвуза Каз.ССР 1984-1985Г.г..тематического плана Главного управления по проведению научно-исследовательских опытно-конструкторских работ по производству и переработке продукции животноводства 1986-1989г.г.
Аналитические и экспериментальные исследования,проведенные автором при разработке методов и средств анализа физических характеристик пищевых продуктов и базирующегося на использовании энергии електростатического поля метода переработки биосырья основываются на фундаментальных трудах Э.Э.Афанасова.М.А.Берлинера,
Г.Бухгольца.Ф.Гана.А.С.Гинзбурга.А.В.ГорсЗатова.Г.Р.Иваницкого,
К .Б .Карандеева,М.КингаДд .Косого,М.А.Лаврентьева,Л.Д.Ландау,А.А.Ла-ПЕИтса.'Е.М.Лифяица,Б.А.Лопатина,А.Д.Нестеренко,A.M.Остапенкова, -II. С. Павлом, Д.Г. Пэжи, К.М.По Ливанова,Ф.М.Рабиновича, И. А. Рогова, Ю.В.Семдонской,С.Б.Усикова,Б.В.Шабата,В.Д.Харнтонова,Р.Н.Нірре1, Г. Oehine.R.R. Irani, H.E.Kubitschek.W.H. Coulter.
Цель и задачи исследований. Основной целью работы является їсоргїическое к экспериментальное обоснование и разработка мето-_„„ »..«.я физических характеристик биоснрья в сильных электрических полях,а также развитие теории электрических методов экспресс-анализа комплекса электрофизических свойств применительно к контроля количественных и качественных характеристик биосырья на всех стадиях технологического процесса.
Поставленная цель достигается путем анализа и обобщения дос-пжеки* e рэ^втг"*» методов и средств контроля физических характе-^1 -'". . : .-'А'- :. і?--;4 продукции теоретического обоснования ^:::,:'-. :% ' "'./.:..--j ~.~ и щлг,\чс.сог поляризации вещества ;< электрич^с->:-м ii'j.-iv -і ди'лкріируюцего воздействия на вещество сильного элек-тр-іческиГі. ію:і>: экспериментального исследования механизма процессов 33:i.j...^,..ic.3i'.a статического,а такке переменного низкочастот-v.'.rz :. ;::,v...,-.-..: гнсго о;:глирического поля с анялззирус.чым продуктом разработки методик и стендов измерения физических характеристик в сильных электрических полях и электрофизических характеристик в иеремснних полях промышленной и повышенной частоты;ана-литического и експериментального исследования электрического поля первичного преобразователя'.разработки электрической схемы фа-зометрического анализатора пищевых продуктов,отвечающей современному напрегленпн развития электронно-измерительной техники.
Научная новизна работы.На основе анализа и обобщения диэле-ктрометрических и кондуктометрических методов разработана классификация электрических методов анализа пищевых продуктов.
На основе аналитических и экспериментальных исследований механизма процессов взаимодействия электрического поля с веществом разработаны научно-обоснованные экспресс-методы анализа физических характеристик пищевых продуктов .'дифференциальный диелектроме-трический метод определения дисперсных характеристик;интегральный кондуктометрический фазомётрический метод анализа комплекса электрофизических характеристик и графо-аналитический метод определения удельного электросопротивления;метод измерения поверхностного натяжения в сильных электрических полях
Аналитическими и экспериментальными исследованиями обоснован метод т)яр.пыления. биосырья в высоковольтном электрическом поле; определен комплекс физических характеристик пищевых продуктов.
Практическая ценность и реализация результатов.В результате проведенных аналитических и экспериментальных исследований разработана техническая документация на фазовый обнаружитель посторонних включений в мясном фарше-,которая передана СКВ Агропрома Каз.ССЇ для организации серийного производства,а также техническая документация на фазовый анализатор,которая была использована НПСЮжное" для изготовления экспериментального образца анализатора.
Исследования процессов взаимодействия электрического поля с веществом позволили получить исходные данные для научно-обоснованных расчетов измерительных ячеек электрических анализаторов,а также установить параметры процесса обработки пищевых продуктов в высоковольтном электрическом поле.
Теоретические разработки реализованы в фазовом обнаружителе
посторонних частиц,опытно-промышленная апробация которого в 1984-1989 г.г.была осуществлена на трех мясокомбинатах Казахстана(г.Алма-Ата, Усть-Каменогорск,Гурьев),а также в фазовом анализаторе концентрации мясных и молочных продуктов.Результаты аналитических и експериментальних исследований внедрены также в учебный процесс в Семипалатинском ТИМШ с 1981г.и используются для проведения учеб-?<о-ксследовательской работы со студентами,обучающимися по программе НИРС и УИРС.а также при выполнении дипломных работ и проектов. Апробация работы. Основные результаты исследований были представлены на XXIII (Москва, 1978г.) .XXXVI(Havana, 1990г..),XXXVIII (Cle2inont Perrand, 1992г.) Меадународши конгрессах по проблемам науки и технологий мясной промышленности;
Воесеиэных научно-техничеоких конференциях:"Электрофизические метода обработки пигзевых продуктов и сельскохозяйственного _-р "''',";. г;<- '"'г ."SrSDr.r. ;Х".рьков-1Э77г. ; "Теоретические и прах-:.".f-io"-: ' г"1""^"п -гриме нспия методов инженерной физико-ти»/ической -.:-.ioк..-.-.' г v ILK совершенствования и интенсификации техногогкчя-окич :?">..'./есе з тпщэвих производств"(Москва,1983,1986,1990г ): "Гксг;.1; .і" 5і:;':,"'ГП!е с-гсЛства авиационник толлив, омазоч,Л'"' м^тчртя-лов и сп.чіуїі."ь:т(.'х :клдкос7е?."Кпе:з, 1977г. :"Луи развитие ичу«ся и техники в мясной и молочной проышалеш:сстя"Углич,1988г.
Научном совете ГКНТ СССР по проблеме "Производство пищевых продуктов и реализация питания населению СССР"(Семипалатинск, 1983г.).
Всесоюзном семинаре "Теория и практика применения электрофизических методов в пищевых отраслях промышленности"(Москва,1975-1981г.г.).
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 50 работ,
в том числе одна монография,2 брошюры.Новизна разработанных технических решений подтверждена II авторскими .свидетельствами.
Структура и объем работы.Диссертация включает 6 глав,выводы, список использованной литературы (181 наименований) и приложения. Работы изложена на 351страницах,включающих S4S страниц основного текста, S7 рисунка,32 таблиц,14 страниц библиографического списка и 48 страниц приложений.