В соответствии с общей идеей данной книги при анализе технологических процессов в первую очередь установим возможность и целесообразность управления структурно-механическими свойствами различных пищевых продуктов. Это необходимо для обеспечения наименьшего уровня реологического сопротивления деформированию или изменению объема системы (или сочетания изменения формы и объема) и осуществления на фоне оптимального реологического состояния конкретной технологической операции. Следует .учитывать- возможность промежуточных случаев, когда достижение наименьшего реологического сопротивления не является обязательным (например, при формовании изделий) . Далее необходимо установить, каким образом следует обеспечить оптимальное реологическое состояние системы, т. е. изменение вида, интенсивности и условий подведения внешних механических воздействий в сочетании с другими формами воздействий (введение ПАВ, термические воздействия и т. п.) или без них. Целесообразность, более того, необходимость такого подхода определяется прежде всего тем, что параметры механических воздействий на ту или иную систему должны определяться, исходя из структурно-механических свойств объекта переработки. Следуя этому принципу, проанализируем возможные области и наиболее целесообразные пути интенсификации и оптимизации технологических процессов получения пищевых продуктов. Сахарная промышленность. В процессе получения сахара-песка штучный продукт (корни сахарной свеклы) должен переводиться первоначально в стружку, затем в микрогетерогенную жидкообразную систему (при получении и обработке диффузионного сока) и в конце процесса — в сыпучую двухфазную систему — кристаллический сахар-песок. chaussure asics Интенсификация технологического процесса получения сахара-песка может идти по пути активизации в процессе мойки соударения корней сахарной свеклы с источником воздействий и между собой; повышения дисперсности и, следовательно, ускорения осмотического взаимодействия клеток и’ интермицилляр-ной жидкости. Путем повышения скорости массообменных процессов можно повысить качество и ускорить технологические операции по очистке .диффузионных соков, их сатурации, ввариванию, кристаллизации, сушке и охлаждению сахара. Для повышения качества очистки сахара-песка и ускорения этого процесса целесообразно уменьшить плотность слоя песка, т. е. увеличить объем слоя [79]. Масло-жировая промышленность. С целью интенсификации технологических процессов переработки растительных и животных жиров и повышения их качества целесообразно резко сни- зить реологическое сопротивление жиров при рафинировании, .повысить однородность распределения, активированных порошков при отбеливании и порошкообразных катализаторов гидрогенизации жиров в результате снижения вязкости систем и увеличения активной удельной поверхности порошков при их взаимодействии с водородом; увеличить скорость сдвигового деформирования системы при центрифугировании и фильтрации жиров. В производстве маргарина и майонеза интенсификация процессов получения смесей жира с остальными рецептурными составляющими и их гомогенизация в условиях снижения реологического сопротивления объектов переработки позволят сократить продолжительность всего технологического производства этих видов продуктов [23, 47, 71, 97]. ugg australia classic Крахмало-паточная промышленность. В производстве картофельного, кукурузного и других видов крахмала интенесификация технологических операций должна идти по пути активизации соударения сырьевых компонентов с водой в процессе их мойки, увеличения дисперсности полуфабрикатов при измельчении клубней картофеля и зерна, повышения удельной поверхности дисперсных фаз в крахмальной суспензии, ускорения процессов центрифугирования и сепарирования крахмальной суспензии и сырого крахмала, значительной интенсификации процессов смешивания. При получении сухого крахмала в процессе его сушки и просеивания целесообразно обеспечить перевод систем во взвешенное состояние. Получение патоки может быть интенсифнцировано путем ускорения массообменных процессов гидролиза крахмала и нейтрализации его содой и уваривания паточных сиропов в патоку {15, 88]. Мясо-молочная промышленность. Для увеличения сроков хранения молока и молочных продуктов без их расслоения целесообразно обеспечить более тонкое диспергирование жировой фракции молока в процессе гомогенизации и перевод его в состояние псевдокипения при пастеризации, стерилизации и сверхпастеризации. . . . При производстве колбасных изделий увеличение действующей активной поверхности рецептурных компонентов, снижение вязкости системы в процессе переработки и достижение высокой конечной однородности позволят повысить количество связанной влаги и сократить продолжительность технологического цикла при одновременном улучшении качества готовых изделий [16, 17,78,83,89, 90,91}. Мукомольно-крупяная промышленность. В процессе переработки зерна интенсификация таких технологических операций, как сепарирование, очистка, обогащение зерна, смешивание перед размолом для получения помольной партии необходимой композиции, фракционирование муки, может быть осуществлена путем увеличения объема системы, снижения ее плотности и повышения подвижности каждого элемента с полным их отрывом друг от друга, а таких операций, как вальцевание и диспергирование, — путем повышения эффекта сдвигового деформирования. nike air max 2016 Интенсификация крупяного производства должна осуществляться за счет активации гидромеханических процессов обработки крупяных изделий, перевода объектов переработки во «взвешенное» состояние при очистке крупы от примесей и фракционном сортировании [18, 93]. .Хлебопекарная промышленность. Основным сырьем хлебопекарного производства является мука, смолотая из предварительно рассортированного, очищенного от примесей , а если это требуется , — специально обработанного зерна пшеницы и ржи. Подготовка зерна к помолу заключается в его очистке от примесей, кондиционирования зерна, направляемого для сортовых помолов пшеницы и ржи, путем гидротермической обработки с целью улучшения его технологических свойств и, наконец, в составлении помольных смесей из отдельных партий зерна, обладающих разными технологическими свойствами. Примеси, отличающиеся от зерна по размерам, отделяются просеиванием на ситах, а отличающиеся по плотности и парусности – провеиванием в потоке воздуха на воздушно-ситовых сепараторах. Металлические примеси задерживаются и удаляются магнитными сепараторами, через которые зерно пропускается тонким слоем. Интенсификацию технологических процессов получения хлебобулочных изделий с одновременным повышением их качества, можно обеспечить путем снижения плотности и повышения подвижности исходных сыпучих и жидких компонентов при их подготовке к производству; ускорения массообменных процессов в технологических операциях получения опары и теста и снижения реологического сопротивления в поверхностном слое теста при его формовании [3, 21, 38,42,54]. Кондитерская промышленность. Практически во всех технологических операциях, связанных с очисткой сырья от примесей, их сортировкой по размерам, сушкой (обжаркой), освобождением какао-бобов от оболочек и разделением на фракции, т. е., по существу, во всей многоотраслевой кондитерской промышленности, можно значительно повысить качество обработки и снизить продолжительность технологического цикла, если перевести обрабатываемые компоненты во «взвешенное» состояние, сопровождающееся снижением плотности слоев и повышением активности движения каждой частицы. Наиболее важная и определяющая технологическая операция — это процесс смешивания. Резкой интенсификации этой операции и значительного повышения качества можно достичь, если будут созданы условия для снижения вязкости до наименьшего уровня, осуществлено дезагрегирование и диспергирование твердых фаз, увеличение удельной поверхности компонентов и повышение активности движения каждой частицы. При этом интенсивность процесса смешивания дисперсных фаз должна быть достаточной для того, чтобы наибольшая однородность системы была достигнута за время, не превышающее длительности начальной стадии — стадии с минимальной плотностью, прочностью структуры в целом, ее элементов и контактов между частицами твердой фазы. Только при этих условиях, т. е. при создании оптимального динамического состояния системы в процессе смешивания исходных компонентов, можно обеспечить максимальную конечную однородность, повысить вкусовые и питательные достоинства готовых изделий, резко ускорить протекание коллоидных процессов и, как следствие, обеспечить значительную интенсификацию данного технологического процесса в целом. Высокая конечная однородность в свою очередь обусловливает равномерное распределение упругих напряжений и после снятия нагрузок, что позволяет значительно ускорить восстановление структуры и протекание релаксационных явлений, снять остаточные напряжения во всем ее объеме сразу же после прекращения механических воздействий. nike cortez Это предопределяет значительное сокращение стадий выдержки, резкое повышение качества формования, т. е. ugg paillettes сохранение формы изделий и улучшение состояния их поверхностей, существенную интенсификацию последующих операций, например, процесса охлаждения изделий после их формования или пpoцесca конширования шоколадных масс при одновременном сокращении расхода дорогостоящего сырья — какао-масла. При обеспечении регулируемого изменения реологических характеристик поверхностного слоя высококонцентрированных дисперсных систем в процессе формования можно резко повысить интенсивность этой технологической операции и обеспечить управление структурой получаемых изделий. В процессе измельчения шоколадных масс на валковых мельницах или вальцевания упруговязкопластичного мунного теста можно значительно снизить реологическое сопротивление обрабатываемых масс путем повышения скорости сдвиговых деформаций (например, при дополнительном высокочастотном осевом перемещении валков), тем самым, можно увеличить дисперсность получаемого полуфабриката, интенсифицировать эти технологические операции и повысить качество готовых изделий [22, 40, 48, 49, 50, 57, 59—62, 69, 81, 82, 94, 102]. В заключение следует подчеркнуть перспективность применения как универсального средства управления динамическим состоянием не только высокодисперсных структурированных систем, но и практически всех дисперсных продуктов, полуфабрикатов, и сырья, включая грубодисперсные и штучные. Параметры вибрации должны варьироваться в широких пределах. В последние годы на основе математического моделирования процессов разрушения и образования структур в двух- и трехфазных дисперсных системах получено, как утверждают Урьев Н. Б. И Талейсник, точное решение задачи по определению параметров вибрационного поля, необходимого для создания в системе оптимального динамического состояния. В результате определены критические условия соответствующие началу разрушения коагуляционных структур. В частности, величина удельной мощности вибрационного поля Im определяется по формуле (Урьев, Талейсник ,с. 42.) 
//////…….
Возможность варьирования в широких пределах параметров ГДД делает его универсальным средством управления динамическим состоянием не только высокодисперсных структурированных систем, но практически всех дисперсных продуктов, включая грубодисперсные. И хотя закономерности воздействия рабочего тела на различные системы имеют существенные отличия, общим следствием его применения во всех случаях является возможность создания с его помощью регулируемого и, в пределе, оптимального динамического состояния. ugg australia pas cher Использование именно этой особенности газодинамич. диспергирования, как наиболее эффективной формы механического воздействия, представляет целесообразность, а во многих случаях необходимость её применения в ряде производств с целью интенсификации процессов и повышения качества продукции. Сделать такой вывод стало возможным в результате анализа путей и методов управления технологическими процессами производства самых различных продуктов в условиях интенсивных механических воздействий. Поэтому в последующих разделах книги существенное внимание будет уделено управлению процессами структурообразования в условиях воздействия меха-, нических колебаний — вибрации, особенно в сочетании с ПАВ, в частности, при смешивании как одном из наиболее общих и типичных процессов приготовления различных видов пищевых масс в многоотраслевой пищевой промышленности. Вместе с тем, было бы совершенно неверно ограничивать все многообразие воздействий на дисперсные системы в процессах их получения и переработки только в струях газа. Речь идет о том, что газодинамическое воздействия позволяют выявить закономерности поведения пищевых дисперсных систем в динамических условиях, характерных для технологии, и регулировать свойства этих систем в весьма широких пределах.
ГЛАВА VII. ОСНОВЫ РЕГУЛИРОВАНИЯ СТРУКТУРНО-МЕХАНИЧЕСКИХ
СВОЙСТВ ПОРОШКООБРАЗНЫХ СИСТЕМ
В ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССАХ
Весьма широкое применение в различных отраслях промышленности в качестве исходных сырьевых компонентов нашли высокодисперсные порошкообразные материалы: (δ< дс): мука, сахарная пудра, сухое молоко, какао-порошок, другие продукты тонкого измельчения и т. д – в пищевой промышленности. Такие системы образуют пространственный структурный каркас арочного типа, прочность которого определяется дисперсностью частиц твердой фазы и их концентрацией, т. е. -в конечном счете числом работающих контактов в единице объема. Дисперсные порошки могут в широких пределах изменять занимаемый объем и текучесть. Несмотря на значительный теоретический интерес и большое прикладное значение для пищевой промышленности поведение образующихся в порошках структур под действием внешних сил изучено недостаточно, а это существенно важно для очень многих технологических процессов, связанных с получением и переработкой сыпучих пищевых продуктов. • Транспорт, хранение порошкообразных материалов, их дозирование, сушка и перемешивание, проявление слеживаемости, агрегируемости, и их предотвращение, — все эти процессы и явления связаны с образованием и разрушением структур в высокодисперсных порошках. При этом существенно важно установить особенности поведения таких порошков не только в статических, но главным образом в динамических условиях, реализация которых должна соответствовать характеру процесса. nike air max 2017 Создание таких условий, регулирование динамического состояния порошков и его моделирование весьма эффективно достигается с помощью вибрации. 176 В связи с этим в VII главе будут рассмотрены закономерсти регулирования структурно-механических свойств высокодисперсных порошков в динамических условиях при осуществлении различных технологических процессов. в § 1. Закономерности процессов образования и разрушения структур высокодисперсных порошков в динамических условиях Свойства высокодисперсных порошков (δ<бс), в которых образуются структуры типа Т—Г, определяются прочностью непосредственных атомных контактов между частицами и их чис лом в единице объема. 1 Структурно-механические свойства двухфазных систем типа Т—Г по мере роста концентрации твердой фазы в газовой среде также претерпевают качественные изменения: от разбавленных бесструктурных коллоидных дисперсий — аэрозолей [104] доплотно упакованных и прочных структур — порошков [100], существенно различающихся по химическому составу и свойствам. .Разработка методов определения и количественной теории прочности дисперсных структур — одна из важнейших проблем -физико-химии дисперсных систем. Это объясняется спецификой законов разрушения дисперсных структур, отличающихся, кьк правило, относительно высокой (по сравнению с массивными твердыми телами) пористостью. Модель пористой структуры глобулярного типа, лежащая в основе современной статистической теории прочности пористых тел, предполагает пропорциональность прочности структуры произведению числа контактов между частицами на прочность каждого контакта. Это означает, что прочность такой структури есть результат аддитивного сложения сил сцепления в контакта ч при условии,’что прочность контактов между частицами меньше прочности самих частиц. При этом подразумевается относительно равномерное распределение дефектов (пор), сравнимых по размеру с размером частиц [111, 112, 114]. bottes timberland Отметим, что для’реальных твердых (плотных) тел такоо предположение недопустимо, а разрушение реального твердого тела носит характер локального развития опасного дефекта, сопровождающегося разрывом незначительной части (от общего числа) межатомных связей. В последние годы предположение об аддитивности сложения прочности элементарных контактов при определении макропроч ч ности пористой структуры нашло экспериментальное подтверждение [100]. В соответствии с этим прочность структуры Рт имеет вид Pm=г 1F c n 2/3 =г 2 Fc ц S 21 = г 3 Fc (1 — П )д – 2 , (VII. 1) где yi, уз, Vs — постоянные величины; Рс-^- средняя сила сцепления в контакте; п — число контактов в единице объема; S —удельная поверхность частиц с характерным размером б; (1—П)= ц 1— пористость дисперсной системы. 177 Полученная Е. Д. Яхниным [114] на основе аналогичных исходных предпосылок зависимость прочности Рт от параметров структуры имеет вид Pm = Kfcl[^(Vs^.V’m)\-Pr, (VII.2) где — Р, = КТ*с№? (Уз, — V’m)} — рт, (VH.3) здесь К— безразмерный коэффициент, учитывающий микрогеометрию структуры (/(«!); 6 —средний характерный размер частиц; р —плотность дисперсной фазы; Vs — удельный объем, т. е. объем, отнесенный к единице массы структуры; V’m — объемная поправка, учитывающая объем узловых частиц в структурной сетке; Рг — избыточная и «нереализуемая» прочность системы, объем которой Vs < ^501 гДе vsq~ критический удельный объем системы, выше которого структура не образуется,^ Рт = 0 при^з = V$0,no Pm>0 при vs<vs0. Величина Vs0 определяет такой удельный объем системы, при котором возникает структура, по мере его уменьшения она упрочняется, достигая максимума при приближении значения Vs к vm. roshe run — . nike air huarache soldes ; . Графически зависимость Рт (а значит, и величины реологического сопротивления) .от φ в соответствии с приведенными соотношениями выражается кривой (см, рис. 6) с двумя участками, близкими к линейным, первый из которых характеризуется относительно малым ростом Рт с увеличением ер, а второй, наоборот, весьма резким ростом Рт с увеличением ? > Чс2— Величина φ с1 характеризует объемную концентрацию дисперсной фазы в дисперсионной среде (первая критическая концентрация) , при достижении которой (при ч >fci) ‘»начинает возникать пространственная структурная сетка — коагуляционная ‘структура. Величина ?е2 — вторая критическая концентрация, начиная с которой (при ¥><Ре2) возникает резкое упрочнение коагуляционной структуры в узком диапазоне изменения Дер. Ясно, что величина Рт будет тем больше, чем’выше «кон центрация» молекулярных связей (сил) в единице объема системы, число которых пропорционально числу элементарных кон тактов между частицами дисперсных фаз в единице объема дисперсной системы. Число же этих :контактов, естественно, тем больше, чем выше дисперсность и концентрация твердой фазы в жидкой или газовой дисперсионных средах. Нельзя исключат;, и роли анизометричности и шероховатости поверхности частиц. По мере увеличения удельной площади поверхности частиц .S и соответствующего уменьшения их размера б такие npocтpaнcтвенные структуры возникают при непрерывно уменьшающейся начальной (т. е. наименьшей) объемной концентрации тверды! фазы ф. nike air max 90 femme Для порошков с размером частиц б порядка нескольких микрон обычно величина ср<0,5. Это значит, что в такой структуре пустотность (в %) Я=(1—ф)100>50. 178 Если получение информации о параметрах структуры обычно не представляет особых трудностей, то получение расчетным путем с достаточной степенью точности величины Fc существенно сложнее. в Вместе с тем приведенные выше формулы прочности, и в частности формулы (2, 3), позволяют по экспериментально устаноленным значениям Рт при известных геометрических парамет-рах структуры .(Vs, VSo, V’m) рассчитать среднее значение ^: ‘ ‘ ‘ • ‘ 1 -Fc=PmVv(Vs-V’m)(VSo-V’m)i(VSo-Vs); , (VBl) Vs0>Vs; Vs>Vm. • Была сделана, попытка установить взаимосвязь между прД- ностью коагуляционной структуры, ее упругостью и деформив емостыр с учетом в общем виде физико-химической пргроЩ контактов между частицами (вернее, интегральных значен]в энергии и силы взаимодействия между частицами). В частностВ А. Ф. Ползком [100]. получено выражение для прочности гаков структуры: Ж , Рда=-С1/[8ЯЗ(а+Я)2], (VII.sB где Ct —»параметр, учитывающий физико-химическую природу сил чежд||В частицами; Н — равновесное-расстояние между частицами; а — диамет > час^^В тицы. — ‘ Ш • ^ • Применение этого соотношения затрудняется в связи с необходимостью конкретизации значения Cj. nike free run 5.0 prix Вместе с тем из приве- 1 денного соотношения следует, что прочность обратно проиорцио- 1 нальна кубу расстояния между частицами в .контакте. Прочность I пространственной структуры дисперсной системы и ее фи.чико- | химическая устойчивость (агрегативная и кинетическая) hiпос-рёдств^нно связаны друг с другом и в конечном счете определяются природой элементарных контактов между частицами дисперсных фаз, их числом и распределением в объеме структуры. Из приведенной выше зависимости (формула VII. 1) прочности структуры от числа частиц в единице объема и средней прочности элементарного контакта между частицами следует, . что без разрушения структуры порошков невозможно управлять их структурно-механическими свойствами. Вместе с тем анализ этой зависимости-показывает, что управление свойствами порошков можно и целесообразно осуществлять, как мы уже отмечали, сочетая механические вибрационные воздействия с ослаблением прочности сцепления в кон тактах между частицами путем введения в порошки малых добавок адсорбирующихся на поверхности частиц поверхностно-активных веществ. Учитывая, что ассортимент, качество и количество применяемых в пищевой промышленности различных по химической природе и строению поверхностно-активных веществ непрерыв- характерным размером 6; (1 — /7)— q>i — пористость дисперсной системы. 177 » .