XIV Міжнародна наукова інтернет-конференція ADVANCED TECHNOLOGIES OF SCIENCE AND EDUCATION (19-21.04.2018)

Русский English




Научные конференции Наукові конференції

Д.т.н., проф. Михайлов В.М., к.т.н., доц. Бабкіна І.В., к.т.н., доц. Дьяков О.Г., Шевченко А.О. МЕХАНІЗМ ЕЛЕКТРООСМОСУ В М’ЯСНИХ ФАРШАХ.

Д.т.н., проф. Михайлов В.М., к.т.н., доц. Бабкіна І.В., к.т.н., доц. Дьяков О.Г., аспірант Шевченко А.О.

Харківський державний університет харчування та торгівлі

МЕХАНІЗМ ЕЛЕКТРООСМОСУ В М'ЯСНИХ ФАРШАХ

Авторами вивчається низькочастотний електроконтактний нагрів м'ясних напівфабрикатів у вигляді фаршів, що передбачає їх розміщення між двома паралельними електродами, через які подається електричний струм.

Як відомо [1] фаршеві напівфабрикати відносяться до колоїдних капілярно-пористих тіл, що зумовлюється притаманними їм фізико-хімічною та фізико-механічною формами зв'язку вологи. Тобто фарш, як капілярно-пористе тіло, є гетерогенною дисперсною системою, що складається з дисперсної фази - подрібнених продуктів (діелектриків) у вигляді м'язових пучків, волокон, жирових клітин та дисперсійної - розчину солей (електроліту), що утворюється з водного розчину NaCl та рідини, яка отримується під час руйнування клітин при подрібнюванні продуктів.

Накладання електричного струму до наведеної вище системи спричиняє рух рідкої фази, що має назву електроосмосу. На молекулярному рівні в основу сучасного уявлення про електроосмос закладається направлений рух іона при впливі на розчин електроліту зовнішнього електричного поля, захоплення ним навколишнього середовища та появи в обсягу останнього сил в'язкого тертя; у підсумку спостерігається макропотік розчину в цілому [2].

В процесі такого однонаправленого руху фарш стає неоднорідним: прилегла до негативного електроду (катоду) частина матеріалу зволожується, а частина матеріалу, прилегла до позитивного електроду, осушується [3]. До того ж спричиняється втрата продуктом вологи, що негативно впливає на показники якості кулінарної продукції. Це пов'язано з тим, що процес видалення вологи супроводжується зміною фізико-хімічних показників продукту і втратами харчової цінності, бо волога містить значну кількість водорозчинних речовин, його теплофізичних характеристик та структурно-механічних властивостей, зниження електропровідності в процесі обробки.

У зв'язку з цим авторами було припущено, що вологоутримання можна забезпечити використанням перемінного струму. Це дозволить створити такий механізм, за якого рух рідини в продукті буде здійснюватися зі зміною направленості, тобто за скінченням встановленого часу потік іонів починає рухатися у протилежний бік від свого попереднього напряму. За таких умов електроосмос втрачає свій негативний характер та набуває сприятливості, що полягає в інтенсифікації процесу нагріву внаслідок зменшення втрати вологи та більш високій електропровідності. При цьому загалом збільшується температура зразка внаслідок того, що спричиняється виділення теплової енергії за рахунок збільшення тертя мікро- та макроструктур під час зміни напрямку руху потоку.

З метою підтвердження наведеної теорії було проведено дослідження двох процесів: низькочастотного електроконтактного нагріву фаршевих зразків струмом 0,5 Гц (дослід 1) та струмом промислової частоти 50 Гц (дослід 2), та в якості контролю був взятий процес нагріву постійним струмом.

Враховуючи те, що кількість вологи зумовлює масу зразка, було визначено маси зразків після нагріву: в досліді 1 отриманий продукт має масу 85,1 ± 1,7 % від початкової; досліді 2 - 83,4 ± 1,7 %; контролі - 76,0 ± 1,7 %. При цьому тривалість нагріву від 20 до 90 °С досліду 1 складає 115 сек., що менше за тривалість досліду 2 в 1,2 рази та менше за тривалість контролю в 3,1 рази. Визначене середнє значення сили струму через 1 хв. обробки в досліді 1 відповідає 1,15 А, що є більшим на 10,4 ± 1,5 % за значення при обробці в досліді 2 та більшим на 47,8 ± 1,5 % за контроль.

Отже, при порівнянні з низькочастотними нагрів постійним струмом виявився не ефективним. Однак, хоча й струми діапазону 0...60 Гц вважаються струмами низької частоти [4], виявляється різниця у закономірностях процесів, що відбуваються за крайніх значеннях цього діапазону. Тобто, нагрів електричним струмом з частотою 0,5 Гц (близько до 0 Гц) за трьома факторами (масою, тривалістю та силою струму) ефективніший у порівнянні з нагрівом струмом 50 Гц (близько до 60 Гц).

Наведені дослідження звужують область сприятливих частот (~0 Гц) для низькочастотного електроконтактного нагріву фаршевих виробів. Однак необхідно встановити конкретну частоту за якої буде створено раціональне співвідношення якості та енергозбереження. Це зумовлює напрямок наших подальших досліджень.

Література:

1. Рогов И.А., Горбатов А.В., Свинцов В.Я. Дисперсные системы мясных и молочных продуктов. - М.: Агропромиздат, 1990. - 320 с.

2. Тихомолова К.П. Электроосмос. - Л.: Химия, 1989. - 248 с.

3. Бунке Э.К. Исследования процессов, происходящих при электроконтактной обработке мясных продуктов: Дис... канд. техн. нуак: 05.18.12. - К., 1972. -
122 с.

4. Павлов И.С. Новые физические методы обработки пищевых продуктов. Обработка пищевых продуктов электрическим током. Сб. 1. - М.: ГОСИНТИ, 1958. - 100 с.

e-mail: hdatoh@kharkov.com


Залиште коментар!

Дозволено використання тегів:
<a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <code> <em> <i> <strike> <strong>