МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ

ДОНЕЦЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

ЕКОНОМІКИ І ТОРГІВЛІ

ім. М. ТУГАН-БАРАНОВСЬКОГО

Заремба Павло Олександрович

УДК 664. 932.2.06. 0052(043. 3)

УДОСКОНАЛЮВАННЯ КОМПЛЕКСУ

ОБЛАДНАННЯ ДЛЯ ОДЕРЖАННЯ БУЛЬЙОНУ В УМОВАХ М’ЯСОПЕРЕРОБНИХ ПІДПРИЄМСТВ

Спеціальність 05.05.09 - Машини харчової, мікробіологічної

та фармацевтичної промисловості

Автореферат

дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата технічних наук

Донецьк - 2000

Дисертацією є рукопис.

Робота виконана на кафедрі загальноінженерних дисциплін Донецького державного університету економіки і торгівлі ім. М.Туган-Бара-новського Міністерства освіти і науки України

Науковий керівник доктор технічних наук, доцент СУКМАНОВ Валерій

Олександрович, Донецький державний університет економіки і торгівлі ім. М.Туган-Барановського, зав. кафедрою загальноінженерних дисциплін.

Офіційні опоненти:

доктор технічних наук, професор АНІСТРАТЕНКО Володимир Олексійович, Український державний університет харчових технологій, м. Київ, професор кафедри машин та апаратів харчових виробництв;

кандидат технічних наук, доцент ПРОСТАКОВ Олександр Олександрович, Харківська державна академія технології та організації харчування, доцент кафедри устаткування підприємств харчування.

Провідна установа:

Український державний хіміко-технологічний університет, м. Дніпропетровськ.

Захист відбудеться “22” грудня 2000 р. о 15 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради К 11.055.02 у Донецьком державному університеті економіки і торгівлі ім. М.Туган-Барановського за адресою: 83055, м. Донецк-55, пр-т Театральний, 28 (3-й навчальний корпус).

З дисертацією можна ознайомитися в бібліотеці Донецького державного університету економіки і торгівлі за адресою: 83017, м. Донецк-17, бульвар Шевченка, 30.

Автореферат розіслано “21” листопада 2000 р.

Вчений секретар

спеціалізованої вченої ради Антропова Л.М.

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність роботи. На м’ясопереробних підприємствах при виробництві ковбас, паштетів, а також при витоплюванні жиру з кісток одержують велику кількість м’ясо-кісткових бульйонів, які частково використовуються в основному виробництві, а решта, у кращому разі, іде на корм худобі. Частково такі бульйони з ряду причин зливаються в каналізацію, що приводить до забруднення навколишнього середовища високомолекулярними білковими продуктами. Ці бульйони за вмістом поживних речовин мають велику харчову цінність, однак за органолептичними показниками поступаються харчовим бульйонам, приготовленим за традиційною технологією.

У той же час підприємства громадського харчування мають потребу у м’ясо-кісткових бульйонах для приготування яких використовуються малопродуктивні апарати, процес варіння у яких становить від 3 до 6 годин.

Розробкою устаткування для одержання м’ясо-кісткових бульйонів, удосконалюванням технології їх одержання, а також підвищенням їх якості займалися такі вчені, як Беляєв М.І., Черевко О.І., Постнов Г.М.

У зв'язку з викладеним вище виникає необхідність у створенні комплексу обладнання, яке дозволяє в умовах м’ясопереробних підприємств без зміни існуючої технології приготування м’ясо-кісткової сировини одержувати бульйони, придатні для їх безпосереднього використання на підприємствах громадського харчування. Водночас може бути розв’язана проблема запобігання забрудненню навколишнього середовища високомолекулярними білковими речовинами.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Дисертаційна робота була виконана відповідно до плану виконання теми № 392/88 “Визначення перспектив розвитку обладнання для механічної обробки продуктів харчування” (розробка відповідного розділу теми), а також у рамках творчого співробітництва з ВНДІТОРГМАШ (Росія, м. Москва) і науковими установами та виробничими підприємствами України.

Мета та завдання дослідження. Метою дисертаційної роботи є удосконалювання комплексу обладнання для одержання високоякісного харчового бульйону шляхом розробки і дослідження машини для мийки субпродуктів і кістки, установки для поліпшення бульйону і мембранної установки для ультрафільтраційного концентрування бульйону.

Для досягнення основної мети необхідно вирішити ряд взаємозалежних завдань, як-от:

- розробити комплекс обладнання, що включає машину для миття м’ясо-кісткової сировини, установку для поліпшення бульйону, а також мембранну установку для концентрування бульйону;

- дослідити машину для миття субпродуктів і кістки з метою визначення раціональних режимів миття й конструктивних параметрів;

- дослідити установку для поліпшення бульйону з метою визначення її конструктивних параметрів, що забезпечують одержання бульйону з поліпшеними смаковими характеристиками;

- розробити технологічну схему одержання бульйону, отриманого із субпродуктів, витриманих у посолі, з метою її реалізації на розроблюваному комплексі;

- визначити й обґрунтувати тип напівпроникної мембрани, а також схему мембранної установки для ультрафільтраційного концентрування бульйону в умовах м’ясопереробних підприємств малої потужності;

- одержати емпіричну залежність для визначення динамічної в'язкості бульйону;

- створити ультрафільтраційну установку для мембранної обробки бульйону і провести дослідження по визначенню її раціональних конструктивних та технологічних параметрів;

- одержати математичні залежності проникності мембрани від технологічних параметрів мембранної установки, що є необхідною передумовою об'єктивності проведених інженерних розрахунків і проектування ультрафільтраційних мембранних установок;

- розробити проект та промисловий зразок комплексу обладнання для одержання м’ясо-кісткового бульйону в умовах м’ясопереробних підприємств малої потужності;

- оцінити економічний ефект від впровадження розробленого комплексу обладнання.

Об'єкт дослідження - виробництво бульйону від варіння субпродуктів і кістки і технологічне обладнання як складова частина даного процесу.

Предмет дослідження - комплекс обладнання для одержання бульйону в умовах м’ясопереробних виробництв.

Методи дослідження: патентні дослідження (при визначенні пріоритетних напрямків у створенні ультрафільтраційних мембран й установок); використання сучасних вимірювальних пристроїв і приладів (при дослідженні фізико-хімічних властивостей оброблюваних продуктів); експертний опит (при оцінці якості отриманого продукту); багатофакторний регресійний аналіз (при розрахунку технологічних параметрів мембранної установки); планування експерименту (при створенні мембранної установки); лабораторні і виробничі іспити (при дослідженні обладнання, що входить у створюваний комплекс); статистичний аналіз (при опрацюванні експериментальних даних і математичному описі отриманих залежностей).

Наукова новизна роботи полягає в наступному:

- встановлено аналітичні залежності між параметрами віброколивань і якістю миття м’ясо-кісткової сировини в машині для миття субпродуктів і кістки;

- визначено раціональні техніко-експлуатаційні характеристики установки для поліпшення бульйону, що забезпечують найкращу якість поліпшеного бульйону, а також визначено вид функцій, що описують залежність якості бульйону від технологічних параметрів процесу;

- розроблено технологічну схему одержання бульйону, приготовленого із солоних язиків забійних тварин з використанням спеціальної обробки;

- отримано емпіричну залежність для розрахунку динамічної в'язкості бульйону;

- запропонована теоретична модель впливу вібруючої перфорованої пластини на процес ультрафільтрації;

- отримано залежності проникності мембрани від технологічних параметрів процесу (тиск, температура, концентрація сухих речовин, тривалість процесу і швидкість пульсуючих потоків) при ультрафільтраційному концентруванні бульйону як у тупиковому режимі, так і з турбулізацією за допомогою вібруючої пластини;

Практична цінність роботи. Розроблено й виготовлено дослідний зразок комплексу обладнання для одержання бульйону в умовах м’ясопереробних підприємств малої потужності.

Дослідний зразок комплексу передано для подальшої експлуатації виробничо-торговельному комплексу “Шахтар”.

Комплект технічної документації передано на АТЗТ “Донецький завод “Продмаш” для підготовки до серійного виробництва.

Особистий внесок здобувача. Особистий внесок здобувача в роботах [1, 2, 4-6, 9, 10], виконаних в співавторстві: в роботах [1, 2, 4] автору належить розробка методик та участь у проведенні експериментальних досліджень для визначення раціональних параметрів розроблюваного комплексу обладнання, аналіз отриманих результатів і їх опрацювання, а також формулювання висновків; в роботах [5, 9] - обґрунтування й розробка конструкцій машин, які входять до комплексу обладнання для одержання бульйону; в роботі [6] - участь в проведенні і обробка результатів патентних досліджень, формулювання висновків; в роботі [10] - розробка і експериментальні дослідження запропонованої технологічної схеми.

Апробація дисертаційної роботи. Основні положення роботи і результати досліджень доповідалися й обговорювалися на всесоюзних, міжнародних науково-практичних конференціях: “Проблеми індустріалізації громадського харчування” (м. Харків, 1989 р.), “Проблеми впливу теплової обробки на харчову цінність продуктів харчування” (м. Харків, 1990 р.), “Удосконалення процесів та апаратів хімічних, харчових і нафтохімічних виробництв” (м. Одеса, 1996 р.), “Стан і проблеми розвитку торгівлі й харчування в Україні” (м. Харків, 1997 р.), “Актуальні проблеми харчування: технологія та обладнання, організація та економіка” (м. Донецьк, 1999 р.), “Машинобудування і техносфера на рубежі XXI століття” (м. Севастополь, 2000 р.).

Публікації. За матеріалами дисертаційної роботи опубліковано 21 друковану роботу, у тому числі отримано два авторських свідоцтва.

Структура та обсяг роботи. Дисертація складається з вступу, 4 розділів, висновків, списку літератури, що містить 158 джерел. Робота викладена на 251 сторінці машинописного тексту і містить 51 рисунок, 28 таблиць, 9 додатків. Основний зміст роботи викладено на 149 сторінках.

У вступі обґрунтовано актуальність теми дисертації. Сформульовано мету і завдання дослідження, наведено основні наукові положення, що отримані автором і мають наукову цінність.

У першому розділі “Аналіз стану питання” виконано огляд вітчизняної та зарубіжної науково-технічної інформації з проблеми підвищення якості бульйонів, одержуваних на м'ясокомбінатах. Наведено огляд машин і установок для миття й екстрагування, а також мембранної обробки рідких харчових продуктів. Аналіз стану питання вказав на необхідність створення комплексу устаткування, призначеного для підвищення якості і харчової цінності бульйонів, одержуваних на м'ясокомбінатах як побічний продукт, що включає в себе такі машини й установки: машину для миття субпродуктів і кістки, установку для поліпшення органолептичних і фізико-хімічних показників бульйонів, ультрафільтраційну установку для мембранного концентрування бульйонів. Сформульовано комплекс взаємопов'язаних завдань, які необхідно вирішити для здійснення поставленої мети.

У другому розділі “Розробка експериментальної установки для миття субпродуктів і кістки” наведено схему машини, в основу якої покладено авторське свідоцтво № 1521425 “Машина для миття субпродуктів”. Особливістю запропонованої конструкції мийної машини (рис. 1) є наявність горизонтальної вібруючої платформи 1, на якій змонтовано чотири поворотні лотки 3 із перфорованою верхньою поверхнею. З метою зниження витрати води на перші два лотки гідронасосом 5 подається вода повторного використання з ємкості 4, зібрана з третього і четвертого лотків.

Проведено експериментальні дослідження залежності якості миття кістки і м’якотних субпродуктів (Ккб, Ккд, Кмб, Кмд), продуктивності (Qк , Qм), споживаної потужності і витрати води (Qкв , Qмв), при різних поєднаннях змінюваних параметрів машини: амплітуди a і частоти коливань платформи , а також кутів нахилу робочої поверхні лотків до горизонту.

Якість миття досліджуваного продукту оцінювали двома способами: методом експертної оцінки (Ккб, Кмб) і розрахунковим методом (Ккд,Кмд).

Для експертної оцінки якості було розроблено спеціальну анкету оцінки якості, при розрахунковому методі кількість видалених забруднень і забруднень, що залишилися після машинного миття продукту, визначалася за відмінністю у вихідній масі продукту, масі після машинного миття і після ручного миття.

Внаслідок експериментальних досліджень визначено такі раціональні параметри вібромиття: кути нахилу лотків: для кістки - для м’якотних субпродуктів - ; частота коливань платформи ; амплітуда коливань а = 0,0025 м. При цьому досягнуто такі значення продуктивності: (рис.2) і , а також споживаної потужності (див. рис.2) і .

Витрата води при різних досліджуваних режимах миття становила від 1200 до 2500 , що приблизно в два рази нижче від показників машин для миття субпродуктів з безперервною подачею води.

Нами встановлено, що щонайкраще отримані значення апроксимуються поліноміальними функціями шостого порядку:

Ккб = -10116 + 10-85 - 510-64 + 0,013 - 0,1082 + 5,73 - 118,18 (1)

Ккд = -610-126 + 510-95 - 10-64 + 310-43 - 2,3210-42 + 1,088 - 19,581 (2)

Qк = -10-126 + 10-95 - 310-74 + 510-53 - 0,00462 + 0,2057 - 3,6007 (3)

Nк = -10-106 - 10-75 + 410-54 - 0,00743 + 0,70332 - 34,068 + 665,48 (4)

Аналогічні залежності отримано і для миття м’якотних субпродуктів.

У третьому розділі “Розробка і дослідження установки для поліпшення бульйонів” наведено схему установки для поліпшення бульйону (рис.3).

Дослідження щодо визначення раціональних параметрів установки проводилися на дослідницькому стенді, конструкція якого дозволяє регулювати такі параметри: температуру оброблюваного бульйону - від 50 до з інтервалом ; амплітуду коливань кошиків від до з інтервалом ; частоту коливань від 10 до 50 Гц з інтервалом 5 Гц; кількість кошиків для обсмаженої кістки і підпечених овочів у робочій ємкості.

У процесі обробки бульйон під тиском продавлюється крізь вібруючий шар обсмаженої кістки й овочів, завдяки чому відбувається очищення бульйону від завислих часток, а також здійснюється збагачення бульйону ароматичними речовинами, що екстрагуються з обсмаженої кістки і підпечених овочів.

Техніко-експлуатаційні параметри установки - продуктивність і споживана потужність визначалися при різних поєднаннях змінюваних параметрів машини: амплітуди і частоти коливань кошиків , температури оброблюваного продукту , а також ступеня подрібнювання кістки й овочів.

Якість обробленого в установці бульйону визначалася двома способами: органолептичною оцінкою в балах шляхом анкетування, а також за вмістом сухих речовин і жиру.

Запропоновано таку рецептуру обсмаженої кістки і підпечених овочів як джерело екстрактивних білкових, жирових і ароматичних речовин: на 100 кг бульйону - 10 кг кістки першої категорії, 2 кг моркви, 2 кг цибулі ріпчастої.

Результати досліджень наведено на рис. 4. Аналіз отриманих даних дає можливість дійти такого висновку: кількість сухих речовин та жиру в поліпшеному бульйоні істотно залежить від розмірів шматочків обсмаженої кістки. Найбільші значення цих параметрів становили: для і для при розмірі шматочків кістки , найменші і при .

Діапазон температур, при якому досягається максимальний витяг білкових речовин і жиру з кістки при збереженні якості екстрагованих речовин, становив .

Тривалість процесу поліпшення бульйону від варіння субпродуктів за критерієм досягнення максимального ефекту процесу екстрагування жиру і сухих речовин з обсмаженої кістки становила .

Експертним опитуванням установлено, що найкраща якість бульйону, обробленого в розробленій установці, відповідає таким параметрам віброколивань: і , що збігається з вищою оцінкою якості за вмістом у поліпшеному бульйоні масової частки сухих речовин і жиру .

Встановлено, що раціональними техніко-експлуатаційними характеристиками, які забезпечують задану продуктивність і високу якість поліпшеного бульйону, є: частота віброколивань ; амплітуда віброколивань ; температура бульйону ; розмір шматочків кістки й овочів ; тривалість обробки бульйону ;

Апроксимуючи криві, що були отримані внаслідок експериментів при і , були знайдені такі залежності:

Ссв = 0,0023f3 - 0,077f2 + 0,721f + 1,9557 (5)

Сж = 0,0043f3 - 0,0909f2 + 0,6817f + 0,5757 (6)

Qу = 0,0099f + 0,058 (7)

Nу = 10-5f3 - 0,0008f2 + 0,0232f + 0,617 (8)

На підставі отриманих результатів розроблено технологічну схему поліпшення бульйону, приготовленого із солоних язиків забійних тварин.

У четвертому розділі “Розробка і дослідження установки для мембранної обробки бульйону” наведено результати аналізу динаміки патентування мембран і мембранних установок у країнах СНД і за рубежем протягом останніх 20 років. Визначено, що пріоритетними напрямками патентування є: підвищення продуктивності мембран і установок, поліпшення якості одержуваного продукту, а також створення мембран і мембранних установок, призначених для обробки тільки одного конкретного продукту.

Розроблено конструкцію дослідницького стенда, що включає мембранний модуль, компресор, термостат, а також засоби виміру та реєстрації температури й тиску в модулі.

Наведено результати експериментів по добору типу напівпроникної мембрани, яка найбільше відповідає за своїми показниками проникності і селективності для мембранного концентрування бульйону. За результатами експериментів було обрано мембрану другого покоління типу УПМ-П. При концентруванні бульйону проникність мембрани УПМ-П становила , при цьому селективність по білку становила .

Для зниження негативного впливу концентраційної поляризації і гелеутворення на мембрані як турбулізатор використовувалася перфорована пластина, розташована над самою мембраною.

Запропоновано теоретичну модель впливу перфорованої пластини, що вібрує, на процес ультрафільтрації, що припускає підвищення проникності мембрани за рахунок виникнення додаткового тиску, викликаного утворенням пакета хвиль солитонного типу й ефектом зриву гелевого шару з поверхні мембрани під дією поперечного градіенту тиску, утвореного вихровими струєподібними структурами.

Експериментально досліджено вплив амплітуди і частоти віброколивань пластини, а також її геометричних параметрів і відстані від мембрани на процес ультрафільтрації.

Внаслідок серії експериментів визначено такі раціональні параметри вібраційного турбулізатора: амплітуда коливань пластини , частота коливань ; при цих параметрах і значенні відносного розміру пластини (відношення площі пластини до площі поперечного перетину мембранного апарата в місці знаходження пластини) розрахункова швидкість пульсуючих потоків біля поверхні мембрани становить .

Для узагальнення отриманих у ході експериментів часткових залежностей використовувалася багатофакторна функція Протод’яконова:

, (9)

де - часткові функції, знайдені за допомогою методу найменших квадратів; s - кількість часткових функцій (чинників); - загальне середнє значення всіх врахованих результатів експерименту.

Проведено дослідження з визначення динамічної в'язкості бульйонів від варіння субпродуктів і кістки (рис.5), математичною обробкою експериментальних даних за допомогою формули Протод’яконова отримано емпіричне рівняння для розрахунку динамічної в'язкості бульйону:

= Т-1,1613 (1,914Ссв - 7,274Ссв + 79,2295) (10)

при : ,

Внаслідок аналізу різних моделей процесу ультрафільтрації було прийнято модель, в основу якої покладено метод емпіричних кореляцій, що базується на поєднанні рівнянь матеріального балансу з рівняннями, які характеризують залежність селективності і питомої продуктивності від концентрації розчинених речовин та гідродинамічних умов в апараті. При цьому залежності концентрації сухих речовин у фільтраті від концентрації сухих речовин у концентраті, а також залежність проникності від параметрів процесу мають бути знайдені експериментальним шляхом, що й стало предметом подальших досліджень.

Відповідно до плану проведення експериментальних досліджень за методом Зейделя-Гаусса виконано експерименти по концентруванню бульйону від варіння субпродуктів при різних значеннях тиску в модулі , температури оброблюваного продукту , концентрації сухих речовин , швидкості пульсуючих потоків і тривалості процесу як у тупиковому режимі (без перемішування), так і в режимі з турбулізацією за допомогою вібруючої пластини (рис. 6-8).

Математичною обробкою одержаних результатів виведені такі рівняння для розрахунку проникності мембрани: а) для режиму без перемішування:

G = (-0,5144Ссв + 23,0157) (-7,6607Р2 + 6,796Р + 1,679) Т0,659 -0,4088 (11)

при: ; ; ;

б) для режиму з перемішуванням вібруючою пластиною:

G = (-17,827Р2 + 13,734Р + 4,3773) (0,0037С2св + 0,1805Ссв + 8,3592)

(1,6496U2 + 4,511U + 3,938) Т0,2869 (-0,000563ln + 0,0109) (12)

при: ; ; ;

;

або

(-17,827Р2 + 13,734Р + 4,3773) (1,6496U2 + 4,511U + 3,938)

(-0,6044ln + 11,704) (13)

для тих же меж значимості, що й у рівнянні 12.

Внаслідок проведення дворівневого повнофакторного експерименту знайдено залежність проникності мембрани від таких параметрів процесу: концентрація сухих речовин , швидкість потоків оброблюваної рідини і тривалість процесу , що загалом виглядала так:

(14)

Модель, побудована методом пошагової регресії з урахуванням (14), була отримана у вигляді:

(15)

На підставі отриманих експериментальних даних було зроблено висновок про те, що концентрація сухих речовин у фільтраті не залежить від параметрів процесу і може бути описана залежністю . При концентруванні бульйону таким чином:

Cсв = 0,04Ссв (16)

Отримані в ході досліджень залежності було використано при створенні установки для мембранного концентрування бульйону з вібраційним турбулізатором, ультрафільтраційний модуль якої наведено на рис.9.

Здійснено комплекс заходів щодо впровадження результатів досліджень: зразки обладнання, що входить у розроблений комплекс, успішно пройшли випробування в реальних умовах експлуатації на м’ясопереробному підприємстві малої потужності й одержали позитивні оцінки фахівців, робочу документацію передано на підприємство харчового машинобудування для організації масового виробництва.

Очікуваний економічний і соціальний ефект від впровадження результатів дисертаційної роботи виражається в забезпеченні підприємств масового харчування таким цінним продуктом, яким є бульйони, а також у поліпшенні екологічної обстановки.

ВИСНОВКИ

1. Зроблено аналіз стану використання існуючого обладнання й технологій одержання бульйонів на м’ясопереробних підприємствах, який вказав на необхідність створення комплексу обладнання, що призначається для підвищення якості та харчової цінності бульйонів, одержуваних як побічний продукт, і включає в себе: машину для миття субпродуктів і кістки, установку для поліпшення бульйону та мембранну установку для ультрафільтраційного концентрування бульйону.

2. Розроблено конструкцію машини для миття субпродуктів і кістки в умовах м’ясопереробних підприємств малої потужності (а.с. № 1521425 “Машина для миття субпродуктів”), експериментальними дослідженнями визначено її раціональні техніко-експлуатаційні характеристики, що забезпечують задану продуктивність і високу якість миття. Визначено вид функціональних залежностей якості миття, продуктивності машини та її потужності від частоти при різних значеннях амплітуди віброколивань, які дозволяють прогнозувати якість миття при різних режимах роботи машини.

3. Розроблено конструкцію установки для поліпшення бульйонів, одержуваних на м’ясопереробних підприємствах. Експериментальними дослідженнями визначено раціональні техніко-експлуатаційні характеристики, що забезпечують найкращу якість одержуваного бульйону. Ефективність роботи установки підтверджена результатами експертного опитування. Визначено вид функцій, які описують залежність якості бульйону від технологічних параметрів процесу.

4. Розроблено технологічну схему одержання бульйону, приготовленого із солоних язиків забійних тварин з використанням спеціальної обробки (а.с. № 1472046 “Спосіб одержання бульйону із солоних язиків забійних тварин”).

5. Аналіз динаміки патентування на об'єкти дослідження дав можливість визначити тип мембранної установки і найбільш перспективні напрямки її удосконалювання. Експериментальними дослідженнями визначено тип напівпроникної мембрани для мембранного концентрування бульйонів.

6. Запропоновано теоретичну модель впливу перфорованої пластини, що вібрує, на процес ультрафільтрації, що припускає підвищення проникності мембрани за рахунок виникнення додаткового тиску, викликаного утворенням пакета хвиль солитонного типу й ефектом зриву гелевого шару з поверхні мембрани під дією поперечного градіенту тиску, утвореного вихровими струеподібними структурами.

7. Розроблено установку для мембранної обробки бульйонів з вібраційним турбулізатором. Експериментальними дослідженнями підтверджено високу ефективність запропонованої конструкції турбулізатора з параметрами, які забезпечують максимальну проникність обраного типу мембрани: амплітуда коливань , частота коливань ; при цих параметрах і значенні розрахункова швидкість пульсуючих потоків становить ;

8. Отримано емпіричну залежність для розрахунку динамічної в'язкості бульйону залежно від концентрації сухих речовин і температури.

9. Використання методу Зейделя-Гаусса й обробки отриманих результатів за допомогою формули Протод’яконова дозволили одержати залежності проникності мембрани від технологічних параметрів процесу (тиск, температура, концентрація сухих речовин, тривалість процесу і швидкість пульсуючих потоків) при ультрафільтраційному концентруванні бульйону як у тупиковому режимі, так і з турбулізацією за допомогою вібруючої пластини. При цьому концентрація сухих речовин у фільтраті не залежить від параметрів процесу і може бути описана залежністю: .

10. Отримані внаслідок багатофакторного регресійного аналізу залежності проникності від технологічних параметрів процесу є вихідними для виконання інженерних розрахунків і проектування ультрафільтраційних мембранних установок.

11. Дослідний зразок розробленого комплексу впроваджено на виробничо-торговельному комплексі “Шахтар”, комплект конструкторської документації передано на АТВТ “Донецький завод “Продмаш” для впровадження у виробництво. Очікуваний економічний ефект від запровадження комплексу становить 5,3 тис.грн. на рік.

Основний зміст дисертації викладено в наступних публікаціях:

1. Беляев М.И., Поперечный А.Н., Коршунова А.Ф., Заремба П.А. Использование бульонов мясоперерабатывающей промышленности в общественном питании // Известия вузов. Пищевая технология. - 1990. - №2-3. - С. 21-23.

2. Заремба П.А., Поперечный А.Н. Исследование процесса ультрафильтрации с использованием виброперемешивающего устройства // Торговля и общественное питание в новых условиях хозяйствования. Вып. 1 - Донецк: ДИСТ. - 1990. - С. 142-144.

3. Заремба П.А. Концентрирование мясокостных бульонов с использованием полупроницаемой мембраны // Тематический сборник научных трудов по проблемам торговли и общественного питания - Донецк: ДИСТ. - 1991. - С. 186-187.

4. Поперечний А.М., Заремба П.О. Зміна в’язкості м’ясокісткових бульонів при ультрафільтраційному концентруванні. // Торгівля і ринок України: Тематичний збірник наукових праць з проблем торгівлі і громадського харчування. - Донецьк. - 1998. - С. 280-281.

5. Заремба П.О., Поперечний А.М. Визначення раціональних режимів вібромиття субпродуктів // Обладнання та технології харчових виробництв: Тематичний збірник наукових праць. Вип. 3. - Донецьк. - 1999. - С. 154-161.

6. Сукманов В.О., Заремба П.О. Визначення тенденцій розвитку установок мембранної обробки рідких продуктів на основі патентних досліджень // Обладнання та технології харчових виробництв: Тематичний збірник наукових праць. - Донецьк: ДонДУЕТ. - 2000. - С.62-69.

7. Заремба П.А. Разработка и исследование установки для облагораживания бульонов // Вісник Харківського державного політехнічного університету. - Харків: ХДПУ. - 2000. - №94. - С.191-195.

8. Заремба П.А. Использование многофакторного регрессионного анализа для расчета технологических параметров ультрафильтрационных установок // Международный сборник научных трудов Донецкого государственного технического университета. - Донецк: ДонГТУ, 2000. Вып. 11. - С.268-271.

9. Устройство для мойки субпродуктов: А.с. 1521425 СССР. / М.И. Беляев, А.Н. Поперечный, П.А. Заремба (СССР). - №4195699/28-13; Заявлено 17.02.87; Опубл. 15.11.89, Бюл. №42. - 3 с.

10. Способ получения бульона из соленых языков убойных животных: А.с. 1472046 СССР. / М.И. Беляев, П.А. Заремба, Г.М. Постнов, А.Н. Поперечный, А.И. Луценко, В.И. Мищенко, В.Я. Гайлите (СССР). - №4239901/28-13; Заявлено 04.05.87; Опубл. 15.04.89, Бюл. №14. - 3 с.

АНОТАЦІЯ

Заремба П.О. Удосконалювання комплексу обладнання для одержання бульйону в умовах м’ясопереробних підприємств. - Рукопис.

Дисертація на здобуття ученого ступеня кандидата технічних наук за фахом 05.05.09 - машини харчової, мікробіологічної і фармацевтичної промисловості. - Донецький державний університет економіки і торгівлі ім. М.Туган-Барановського, Донецьк, 2000.

Дисертація присвячена питанням удосконалювання обладнання для одержання бульйону в умовах м’ясопереробних підприємств.

Отримано аналітичні залежності, що зв'язують якість продукту і продуктивність устаткування з технологічними параметрами процесу. Розроблено конструкції і визначені раціональні параметри машини для мийки субпродуктів і кістки, установки для поліпшення якості бульйонів і мембранної установки для концентрування бульйону.

Отримані в результаті багатофакторного регресійного аналізу залежності проникності від технологічних параметрів процесу є вихідними для виконання інженерних розрахунків і проектування ультрафільтраційних мембранних установок.

Результати досліджень упроваджені на підприємстві харчового машинобудування й у виробничо-торговому комплексі.

Ключове слово: бульйон, раціональні параметри, машина для мийки, екстрагування, мембранна установка.

АННОТАЦИЯ

Заремба П.А. Совершенствование комплекса оборудования для получения бульона в условиях мясоперерабатывающих предприятий. - Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.05.09 - машины пищевой, микробиологической и фармацевтической промышленности. - Донецкий государственный университет экономики и торговли им. Туган-Барановского, Донецк, 2000.

Диссертация посвящена вопросам совершенствования оборудования для получения бульона в условиях мясоперерабатывающих предприятий.

На основе анализа литературных данных, существующих технологий и оборудования для производства бульонов от варки субпродуктов и вытопке жира из кости на мясоперерабатывающих предприятиях, показано, что несмотря на высокую пищевую ценность такие бульоны находят ограниченное применение в основном производстве и совсем не используются в общественном питании. Обоснована необходимость разработки комплекса оборудования, предназначенного для повышения качества и пищевой ценности бульонов, получаемых как побочный продукт на мясоперерабатывающих предприятиях малой мощности и включающего в себя: машину для мойки субпродуктов и кости, установку для улучшения бульона и мембранную установку для ультрафильтрационного концентрирования бульона.

Разработана конструкция машины для мойки субпродуктов и кости, экспериментальными исследованиями определены ее рациональные технико-эксплуатационные характеристики, обеспечивающие заданную производительность и высокое качество мойки: углы наклона лотков: для кости - для мякотных субпродуктов - ; частота колебаний платформы ; амплитуда колебаний а = 0,0025 м. Определен вид функциональных зависимостей качества мойки, производительности машины и ее мощности от частоты при различных значениях амплитуды виброколебаний, которые позволяют прогнозировать качество мойки при различных режимах работы машины.

Представлена конструкция установки для улучшения качества бульона. Определены ее технико-эксплуатационные параметры - производительность и потребляемая мощность , которые определялись при различных сочетаниях изменяемых параметров машины: амплитуды и частоты колебаний корзинок , температуры обрабатываемого продукта , а также степени измельчения кости и овощей. Предложена рецептура обжаренной кости и подпеченных овощей в качестве источника экстрактивных белковых, жировых и ароматических веществ. Анализ полученных экспериментальных данных позволяет сделать вывод, что содержание сухих веществ и в улучшенном бульоне существенным образом зависит от размеров кусочков обжаренной кости.

Экспертным опросом установлено, что наилучшее качество бульона соответствует следующим параметрам виброколебаний: и , что совпадает с высшей оценкой качества по содержанию в улучшенном бульоне массовой доли сухих веществ и жира .

Получены аналитические зависимости, связывающие качество улучшенного бульона, мощность и производительность установки с технологическими параметрами процесса.

На основании полученных результатов разработана технологическая схема улучшения бульона, приготовленного из соленых языков убойных животных.

Разработана конструкция ультрафильтрационной установки для мембранного концентрирования бульона с вибрационным турбулизатором, выполненным в виде перфорированной пластины. Экспериментально исследовано влияние амплитуды и частоты виброколебаний пластины, а также ее геометрических параметров и расстояния от мембраны на процесс ультрафильтрации.

По результатам экспериментов наиболее отвечающей по своим показателям проницаемости и селективности для мембранного концентрирования бульона была определена мембрана второго поколения типа УПМ-П.

Проведены исследования по определению динамической вязкости бульонов от варки субпродуктов и кости, математической обработкой экспериментальных данных при помощи формулы Протодьяконова получено эмпирическое уравнение для расчета динамической вязкости бульона.

В соответствии с планом проведения экспериментальных исследований выполнены эксперименты по концентрированию бульона от варки субпродуктов при различных значениях давления в ультрафильтрационном модуле , температуры обрабатываемого продукта , концентрации сухих веществ , скорости пульсирующих потоков , вызванных колебаниями вибрирующей пластины, и продолжительности процесса как в тупиковом режиме (без перемешивания) так и в режиме с турбулизацией вибрирующей пластиной.

Математической обработкой результатов экспериментов получены выражения для нахождения проницаемости мембраны в исследуемых режимах.

Полученные в результате многофакторного регрессионного анализа зависимости проницаемости от технологических параметров процесса являются исходными для выполнения инженерных расчетов и проектирования ультрафильтрационных мембранных установок.

Проведен расчет ожидаемого экономического эффекта от внедрения разработанного комплекса.

Ключевые слова: бульон, рациональные параметры, машина для мойки, экстрагирование, мембранная установка.

ANNOTATION

ZAREMBA Pavel. Improvement of complex equipment for broth preparation at meat processing enterprises. – Manuscript.

Thesis for a scientific degree of a Kandidat of Technical Sciences: speciality 05.05.09 – units for foodstuff, microbiological and pharmaceutical industry. – Donetsk State University of Economics and Trade named after. M.Tugan-Baranovsky, Donetsk, 2000.

Thesis tackles upon the issues of equipment improvement for broth preparation at meat processing enterprises.

The work traces analytical dependence of product quality and equipment productivity from technological parameters of the process. It presents the design and rational parameters of a washing machine for sub-products and bones, a unit for up-grading broth quality and a membrane unit for broth thickening.

The obtained results of a multi-factor regression analysis of penetrability dependence from technological parameters are a basis for engineering calculations and designing of ultra-violet membrane units.

The study results are being put into practice at the enterprise of foodstuff machine building and at the production-and-trade complex.

Key words: broth, rational parameters, washing machine, extraction, membrane unit.