Использование переменного тока в производстве консервов

На полученных осциллограммах процесс электроплазмолиза зарегистрирован  в виде:

1. синусоидальной кривой с нарастающей амплитудой, достигающей максимального значения (переменный ток низкой частоты, рисунок 13)

б) полосы и ленты переменной ширины, имеющей максимальное значение и могущей быть посчитанной только с помощью низкочастотного отметчика  времени (переменный ток повышенной частоты);

в) двухполупериодной кривой с характерным нарастанием амплитуды тока до определенного максимума (выпрямленный ток, рисунок 14);

г) восходящей до определенного  максимума линии, не имеющей периодичности  и могущей быть обработанной только с помощью низкочастотного отметчика  времени (постоянный ток, рисунок 15)

 

Эффект электрической  обработки в значительной мере зависит  от градиента потенциала (Gr в/см), то есть от приложенного напряжения и расстояния между электродами. Важным параметром процесса электроплазмолиза является также время обработки, которое в большинстве случаев находится в обратной квадратичной зависимости от величины градиента потенциала для всех родов тока. Выяснилось, что эта зависимость определяется выражением

,

где – время электроплазмолиза в сек;

 – постоянная, характеризующая токоустойчивость  данного вида сырья в 

Разные плоды и ягоды  не одинаково реагируют на пропускание  электрического тока. Так, наибольшей токоустойчивостью обладают яблоки, далее следуют сливы, вишни и некоторые сорта винограда (Лидия). Как правило, ягоды значительно менее токоустойчивы, чем плоды. Таким образом, токоустойчивость является важнейшим биофизическим показателем, характеризующим вид растительного сырья, сорт и физиологическое состояние плода. Этот показатель колеблется в пределах причем, например, для яблок, подвергнутых до электроплазмолиза измельчению на быстроходной ножевой дробилке, К_э в 3 раза меньше, чем для плодов, «спокойно» разрезанных на ломтики.

Токоустойчивость растительной ткани можно также характеризовать  экспоненциальной кривой зависимости  между градиентом потенциала и временем электроплазмолиза, которая в полулогарифмической  анаморфозе выпрямляется точно так  же, как это получается при обработке  данных о влиянии термического фактора  на летальное время. В полученном аналитичексом выражении

 

константа G, характеризующая величину градиента напряжения за один логарифмический цикл, составляет для яблок 650 в/см (обозначения и – время данное и эталонное соответственно; и – соответственно эталонный и данный градиент напряжения).

Исследования, проведенные  с помощью переменного тока промышленной частоты, показали, что наилучшие  результаты достигаются при градиенте  потенциала 1000-1100 в/см. Для получения таких параметров достаточно приложить к электродам напряжение от сети переменного тока 220 в. При этом время обработки можно свести до сотых долей секунды. При повышении градиента до 1500 в/см (напряжение 300 в) электроплазмолиз можно практически провести мгновенно – за тысячные доли секунды, однако эксплуатация аппаратуры при этом усложняется.

Электроплазмолиз позволяет  достигнуть выхода сока из яблок 75...80%, винограда 82,5, моркови 70, абрикосов 71, слив 67% и, кроме того, облегчить последующее  прессование, так как значительная часть сока после электрообработки вытекает самопроизвольно. Исходя из этого, А. И. Гатин предложил в сконструированной им модернизированной модели электроплазмолизатора А9-КЭ2-Д установить стекатель. Производительность этой модели по яблокам 7 т/ч; выход сока увеличивается на 10...12%; напряжение между электродами 380/220 В; диапазон регулирования зазора между велковыми электродами 3...15 мм; расход энергии на электроплазмолиз сырья 10...15 кВт/ч. Особенно эффективна электрообработка красной смородины, крыжовника, черноплодной рябины. Выход сока из ягод увеличивается на 15...20%.

Химическими анализами и  дегустационным способом установлено, что такие основные показатели качества фруктовых соков, как содержание сухих веществ, сахаров и витаминов, кислотность, цвет, аромат и вкус совершенно не изменяются при электроплазмолизе. Подтверждение индифферентности процесса электрической обработки в отношении  химического состава и пищевой  ценности плодовых соков дают также  исследования болгарских ученых.

Таким образом, этот новый  физический метод предварительной  обработки плодов по ряду технико-экономических  показателей: мгновенности действия, непрерывности  процесса обработки, выходу сока и его  качеству,- превосходит многие из применяющихся в настоящее время технологических приемов и является одним из средств решения проблемы интенсификации процесса извлечения сока из плодов и ягод.

 

 

 

 

 

 

 

 

2.4 Конструкция и принцип работы электроплазмолизатора. Первые электроплазмолизаторы.

Сконструированный для электрической  обработки электроплазмолизатор (рис. 16) представляет собой горизонтальные вращающиеся навстречу один другому цилиндрические валки электроды, смонтированные на станине, снабженные защитным кожухом-бункером и приводимые в движение от электродвигателя. Между электродами имеется зазор 3...5 мм, в который попадают части измельченных плодов или целые плоды. Проходя через зазор и сдавливаясь между электродами, сырье замыкает электрическую цепь, «пронзается» электрическим током и таким образом технологически обработанным поступает на прессование.

Первые промышленно-опытные  образцы аппарата, хотя и изготовленные  в примитивных условиях механических мастерских консервных заводов, эксплуатировались  в течение четырех лет в  период 1949-1953 гг. на двух соковых предприятиях в Молдавии. В результате заводских испытаний было установлено, что выход сока из яблок после электрической обработки можно довести до 80-81,5%, а из винограда – до 82,5-82,7%, превысив установленные на тот период нормы выходов на 12-25%.

Кроме того, оказалось, что  электрическая обработка не только увеличивает общий выход сока, но и облегчает прессование, давая  возможность получить подавляющую  массу сока в период самопроизвольного  его вытекания при загрузке пресса и во время первого отжима. Проведенная  в заводских условиях электрическая  обработка труднопрессерующихся видов  растительного сырья показала, что  выход сока из моркови можно довести  до 70%, из абрикосов до 71%, из слив –  до 67%.

На основании исследований и стендовых испытаний по обработке  яблок, винограда, айвы, рябины и брусники на Одесском и Поставском (БССР) соковых  заводах было составлено техническое  задание на проектирование усовершенствованного, по сравнению с первоначальным вариантом, образца валкового электроплазмолизатора, в соответствии с которым Одесское СКБ «Продмаш» разработало соответствующую конструкцию аппарата ЭВ-1. Под авторским надзором промышленно-опытный образец этого аппарата, предназначенный для Бендерского консервного завода, был изготовлен на Одесском экспериментальном машиностроительном заводе «Пищепромавтоматика».

Произведенные в 1965 году испытания этого аппарата в соковом цехе Бендерского консервного завода при переработке яблок показали хорошие эксплуатационные качества Электроплазмолизатора ЭВ-1 и полную его безопасность для обслуживающего персонала. В процессе монтажа и испытаний были выявлены и устранены мелкие конструктивные недостатки, допущенные при проектировании и изготовлении образца.

В процессе испытания аппарата ЭВ-1 были исследованы 8 различных параметрических  вариантов, полученных из четырех ступеней скорости обработки и двух градиентов напряжения, причем повторность опытов в каждом варианте была порядка 20-25. Выяснилось, что пропускная способность  электроплазмолизатора колеблется в пределах 6-17 т/час, а превышение выхода яблочного сока после электрообработки над выходом и в контрольных опытах составляло около 10%.

В 1966 году электроплазмолизатор ЭВ-1 был включен в поточную линию  производства яблочного сока на Бендерском консервном заводе, а в 1967 году на этом заводе эксплуатировались уже два  таких аппарата.

 

 

 

 

 

 

 

 

2.5Типы электроплазмолизаторов.

Конструкции электроплазмолизаторов разнообразны, с одной стороны  это вызвано тем, что они предназначены для различных видов сырья, а с другой стороны – это является следствием технического поиска наиболее универсальных аппаратурных форм.

1. Валковый электроплазмолизатор.

Самая простая конструкция  – это валковый электроплазмолизатор (рис.17). Основными рабочими органами аппарата являются два металлических рифленых вальца, вращающихся навстречу один другому в электрически изолированных подшипниках. К валкам подводится электрический ток промышленной частоты. Попадая между валками, сырьё сжимается и одновременно подвергается электрической обработке.

2. Электроплазмолизатор камерного типа.

Следующие конструкции можно  отнести к аппаратам камерного типа. Они могут быть одно и многоярусные. За основу конструкции принята камера прямоугольного типа с сетчатым дном – электродом. Вторым электродом является верхняя подвижная крышка, позволяющая изменять давление на прессуемую массу.

3. Электроплазмолизатор транспортерного типа.

Аппараты транспортерного  типа представляют собой сочетание  двух бесконечных транспортерных лент, сближающихся в зоне обработки. На транспортерной ленте располагаются емкости, заполняемые исходным сырьем, в которые в зоне обработки синхронно входят электроды со второй транспортерной ленты.

4. Аппараты шнекового типа.

В аппаратах шнекового  типа шнек и внешний перфорированный корпус составляет электродную систему.

5. Электроплазмолизатор центробежного типа.

Принципиально новую конструкцию  представляет собой электроплазмолизатор для семечковых плодов центробежного типа. Сырье под действием центробежной силы попадает на вращающийся барабан, составленный из ножей треугольной формы. Расстояние между острыми кромками ножей 5мм. Кроме того, внутри ротора расположены три свободно вращающихся ролика диаметром 70мм. Расстояние между боковой поверхностью и острой кромкой ножей 2-3мм. Барабан является одним из электродов, ролики – другим. Попадая между роликами и ножевой стенкой, сырье измельчается и одновременно подвергается электрической обработке.

6. Электроплазмолизатор линейного типа.

В ряде случаев требуется  увеличение продолжительности воздействия  электрического тока на продукт. Этой цели отвечает линейный электроплазмолизатор, который представляет собой электрически изолированный канал с заделанными заподлицо со стенками графитовыми электродами. В начале канала имеется приемный бункер, а в конце – ковш для слива обработанной мезги. В таком аппарате обеспечивается одинаковая плотность электрического тока по всей плотности поперечного сечения потока мезги, и процесс электроплазмолиза протекает практически без перерыва обрабатываемого продукта.

7. Импульсный электроплазмолизатор.

В перфорированном цилиндре импульсного электроплазмолизатора (рис. 18) по образующей располагают два электрода, соединенных с генератором импульсов тока, который падает в рабочий объем импульса по заданной программе.

 

 

 

 

 

 

 

 

Заключение

В своей курсовой работе я изучила физические основы переменного  тока, и выяснила что он представляет собой вынужденные электромагнитные колебания.

Также, я изучила применение переменного тока в производстве консервов на примере извлечения сока из плодов и ягод, и изучила экспериментальное исследование Б. Л. Флауменбаума интенсификации процесса извлечения сока из плодов и ягод.

В ходе изучения мною получены следующие выводы. Установлено, что  при экстремальном воздействии  электроплазмолиз вызывает резкое увеличение показателей клеточной проницаемости, влекущее за собой соответствующее  возрастание критериев, характеризующих  интенсивность сокоотдачи – выход  сока при отжиме и скорость его  извлечения при прессовании. При  надлежащей предварительной обработке  эти критерии для плодов, характеризующихся плохой сокоотдачей. могут увеличиваться в полтора – два с половиной раза.

Также мною выяснено, что  электроплазмолиз является одним из наиболее эффективных и перспективных  методов повреждения протоплазменных  оболочек клеток и увеличения сокоотдачи при прессовании. Электрическая  обработка некоторых плодов и  ягод, например, винограда, не только увеличивает  выход сока, но и облегчает пресование, давая возможность получить подавляющую  массу сока в период самопроизвольного  его вытекания при загрузке пресса и во время первого отжима.

Таким образом, я изучила  использование переменного тока в производстве консервов, и считаю цель своей курсовой работы выполненной.