Logo holodilshchik
интернет-выпуск № 5, май, 2005 г.
ПЕРВАЯ В РОССИИ ИНТЕРНЕТ-ГАЗЕТА ПО ХОЛОДИЛЬНОЙ И БЛИЗКОЙ ЕЙ ТЕМАТИКЕ

Оренбургские холодильщики приглашают на 2-ой профессиональный Слёт холодильщиков...
Грамотно преподнести себя через рекламу - тоже искусство!
ЛУЧШАЯ СТАТЬЯ ВЫПУСКА 5!
С.Б. Бабакин, И.Н. Матвеев (МГУПБ)
ЭФФЕКТИВНОСТЬ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ТРИБОЗАРЯДКИ ПРИ
ОЧИСТКЕ ЛУКОВЫХ ОВОЩЕЙ С ПРИМЕНЕНИЕМ КРИОЭЛЕКТРОСЕПАРАЦИИ


Среди различных специй и приправ, используемых в пищевой промышленности, особое место занимают такие овощные культуры, как чеснок и лук. Чеснок имеет ценные потребительские свойства: ароматические, вкусовые, антисептические и лечебные. Специфический вкус и аромат чеснока обусловлен содержанием в нем эфирных масел. Интенсивность аромата и острота вкуса зависят от сорта, возраста растения и условий его выращивания. Лук, так же как и чеснок, благодаря наличию углеводов, витаминов, эфирных масел и ароматических веществ широко применяют в питании и медицине.

Перед применением на предприятиях пищевой промышленности луковые овощи предварительно обрабатывают-отделяют имеющую высокую пищевую ценность мякоть от шелухи. Процесс отделения шелухи характеризуется низкой эффективностью. Кроме того, луковые овощи сложно хранить перед их реализацией и использованием непосредственно на предприятии, Во время предварительной обработки требуется соблюдать температурно-влажностные режимы, само проведение этой обработки связано с необходимостью применения специального оборудования. От эффективности очистки луковых культур в значительной степени зависит качество выпускаемой продукции, в том числе ее вкус и аромат.

Для решения этих проблем в МГУПБ на кафедре холодильной техники разработан способ предварительной обработки луковых овощей, в котором в качестве метода отделения мякоти от шелухи предложена криоэлектросепарация.

Авторы [1] исследовали три способа замораживания чеснока: быстрое (орошение жидким азотом); со средней скоростью (во флюидизационном скороморозильном аппарате); медленное (в плиточном морозильном аппарате). Во всех случаях чеснок замораживали до -27...-30 °С, после чего измельчали. В результате исследований установили, что качество чеснока, замороженного флюидизацией в скороморозильном аппарате в потоке воздуха температурой -30...-40 °С, имеющего скорость 3…3,5 м/с, и орошением жидким азотом практически одинаково. Исходя из соображений экономического характера, авторами [1] рекомендован способ замораживания свежего чеснока в скороморозильном флюидизационном аппарате.

Вне зависимости от способа замораживания потери от усушки не превышали 0,2 %. Потери эфирных масел и содержание витамина С для разных способов замораживания приведены в табл. 1.

Таблица 1
Чеснок украинский белый Замораживание Содержание:
эфирных масел, мг% аланина витамина С, мг% влаги, %
Свежий замороженный - 75,32 8,55 58,30
Быстрое (орошение жидким азотом) 71,45 7,45 58,00
Со средней скоростью (в скороморозильном флюдизационном аппарате) 74,53 7,34 58,00
Медленное (в плиточном морозильном аппарате) 68,20 7,04 58,00

Способ криоэлектросепарации, разработанный в МГУПБ на кафедре холодильной техники, позволяет эффективно проводить очистку луковых культур, получая большой выход готового продукта.

С целью подготовки луковых овощей к криоэлектросепарации в МГУПБ исследовали трибоэлектризацию. При проведении серии экспериментов в МГУПБ частицы шелухи и мякоти после замораживания дробили и классифицировали на фракции размером (мм): лук - 1...2; 2...3; 3...5; чеснок - 1...2; 2...3; 3...5; 5...7. Эксперименты проводили в широком диапазоне температур (от -10 до -190 °С). Как видно из рис.1, при температуре -15...-35 °С трибозаряд шелухи чеснока для частиц различного размера значительно превышал трибозаряд мякоти. Причем трибозаряд шелухи при увеличении удельной поверхности частиц (уменьшении крупности) заметно возрастает. То же справедливо и для трибозаряда мякоти. Трибозаряды, приобретаемые частицами шелухи крупностью 1...7 мм, составили (2,1...0,28)·10-7 Кл/кг, а частицами мякоти той же крупности (0,35... 0,02)·10-7 Кл/кг.

Для лука зависимость трибозаряда мякоти и шелухи от диаметра выглядит аналогично. Как видно из рис. 1б, графики изменения трибозарядов для шелухи и мякоти имеют одинаковый характер, минимальный заряд шелухи и мякоти для частиц размером 5 мм составляет соответственно 0,7·10-7 и 0,17·10-7 Кл/кг.

Рис.1 аРис.1 б

Рис.1. Зависимость удельного трибозаряда мякоти и шелухи от крупности измельчения при t=-15...-35 °С:
а - чеснока; б - лука

С возрастанием удельной поверхности частиц, так же как и в случае чеснока, заряд значительно увеличивался. Превышение трибозаряда для частиц размером 1 мм над трибозарядом частиц размером 5 мм для мякоти составило 20,6 раза, а для шелухи - 7,14 раза.

Характер изменения трибозаряда q в зависимости от условного размера частица/описывается полиномным уравнением второй степени:

q=Ad2 + Bd + C,

где А, В, С- коэффициенты.

Результаты расчета приведены в табл. 2, где R2 - достоверность аппроксимации.

Таблица 2
Луковые овощи А В С R2
Чеснок: мякоть

Чеснок: шелуха

0,0154 -0,1702 0,4791 0,9453
0,0244 -0,5035 2,5786 0,9901
Лук: мякоть

Лук: шелуха

0,2329 -2,2351 5,534 0,996
0,2571 -2,6829 7,6 0,9785

Эксперименты, проводимые в МГУПБ, позволили выявить зависимость изменения трибозаряда, приобретаемого шелухой и мякотью лука и чеснока, в зависимости от температуры. Исследования в широкой области криогенных температур показали следующие результаты.

Для мякоти чеснока была получена зависимость заряда от температуры (рис.2). Для всех фракций заряд мякоти чеснока в интервале температур -15...-40 °С очень мал и не превышает 0,26·10-7 Кл/кг (рис.2а). Например, трибозаряд частиц мякоти чеснока размером 2...3 мм превышает в среднем трибозаряды частиц размером 3...5 и 5...7 мм не более чем в 1,08 и 2 раза.

Рис.2 аРис.2 б

Рис.2. Зависимость удельного трибозаряда от температуры частиц лука:
а - мякоти; б - шелухи

Значительное увеличение трибозаряда для фракции мякоти чеснока начинается в интервале -50...-80 °С. Когда температура становится ниже -150 °С, трибозаряд, приобретаемый частицами размером 2...3 мм, значительно увеличивается. Наивысший трибозаряд во всем интервале температур наблюдается. у частиц размером 1...2 мм.

Так же как и для мякоти, для шелухи чеснока (рис.2б) с понижением температуры приобретаемый частицами трибозаряд возрастает. При этом, чем меньше размер частиц, тем больший трибозаряд они имеют. Так, при -15...-35 °С частицы размером 1...2 мм имеют трибозаряд 2,1·10-7 Кл/кг, что превышает трибозаряды частиц размером 5...7; 3...5 и 2...3 мм соответственно в 7,5; 2,8 и 1,75 раза. При температуре ниже -150 °С разница между трибозарядами частиц размером 3...5 и 5...7 мм, а также 2...3 и 1...2 мм меньше; в первом случае отношение трибозарядов составляет 1,135, а во втором - 1,01 раза.

Для различных фракций мякоти лука (рис.3а) с понижением температуры от -10 до -190 °С характерно возрастание трибозаряда. При этом, чем ниже температура, тем выше трибозаряд. При одинаковой температуре трибозаряд наибольший для частиц с большей удельной поверхностью (1...2 мм) и наименьший для частиц с меньшей удельной поверхностью (3...5 мм). С понижением температуры разница между трибозарядами частиц различных размеров уменьшается. Так, если при -15...-35 °С трибозаряд частиц размером 1...2 мм выше трибозаряда частиц размером 3...7 мм в 12 раз, то при температуре ниже -150 °С трибозаряд частиц размером 1...2 мм больше только в 2,1 раза. Отношение трибозарядов частиц размером 2...3 и 1...2 мм при температуре -15...-35 °С составило 4,7, а при температуре ниже -150 °С только 1,75. Значительное увеличение трибозаряда в случае, если температура становится ниже -150 °С, характерно для всех трех фракций.

Рис.3 аРис.3 б

Рис.3. Зависимость удельного трибозаряда от температуры частиц лука:
а - мякоти; б - шелухи

Характер изменения заряда шелухи лука (рис.3б) почти такой же, как и для мякоти, с тем отличием, что заряд шелухи значительно выше. Если для частиц мякоти размером 1...2 мм при температуре -15...-35 °С заряд составляет 2,1 10-7 Кл/кг, то для шелухи заряд при той же температуре будет 3,710-7 Кл/кг. Максимальным (10-10-7 Кл/кг) был трибозаряд при температуре ниже -150 °С для частиц размером 1...2 мм. Так же как и для мякоти, различие трибозарядов частиц размером 3...5 и 2...3 мм при температуре ниже -180 °С было незначительным (1,17 раза). Как видно из рис.3, значительное увеличение трибозаряда при низких температурах характерно для мякоти и шелухи.

Характер изменения трибозаряда q в зависимости от температуры t описывается полиномом второй степени:

q =At2 + Bt + С,

где A, В, С - коэффициенты. Результаты расчета приведены в табл. 3 и 4, где R2 -достоверность аппроксимации.

Таблица 3
Размер частиц, мм Коэффициент Температура, °С
-10...-70 -70...-90 -90...-190

Мякоть чеснока

1..2 А 0,0023 -0,0021 0,00006
В 0,1848 -0,4342 -0,0094
С 3,02 -18,2 2,7
2...3 А 0,00008 0,0087 0,0002
В 0,0037 12,053 0,0317
С 0,08 41,28 4,5
3...5 А 0,00005 0,0051 0,0002
В 0,003 0,7137 0,0276
С 0,078 24,446 2,92
5...7 А 0,00001 0,0007 0,0001
В 0,0005 0,0929 0,0218
С 0,26 3,194 1,088

Мякоть лука

1...2 А -0,0009 0,0004 0,0004
В -0,1077 0,0369 0,0987
С 1,1171 4,2714 10,425
2...3 А -0,0008 0,0004 0,0003
В -0,0909 0,0396 0,0831
С -0,0314 2,8143 8,25
3...5 А 0,00006 -0,0001 0,0625
В -0,0083 -0,0292 0,0625
С 0,0817 -0,3743 4,95
 Примечание: Для мякоти чеснока и лука достоверность аппроксимации R2=0,99

Таблица 4
Коэффициент Размер частиц, мм
1...2 2...3 3...5 5...7

Шелуха чеснока

А 0.0001 0.0002 0.0001 0.0001
В -0.0107 0.0011 0.0028 0.0114
С 1.8293 1.21 0.8141 0.5025
R2 0.9979 0.974 0.9464 0.9578

Шелуха лука

А 0.0003 -0.0001 0.00008  
В 0.0154 -0.0485 -0.0096  
С 4.4827 1.6323 0.6004  
R2 0.8358 0.952 0.9543  

Определяющим условием в разделении заряженных частиц в электростатическом поле сепаратора является различие между трибозарядами двух компонентов. При этом трибозаряд мякоти должен быть минимальным, а шелухи - максимальным.

Соотношение трибозарядов шелухи и мякоти чеснока максимально в интервале температур -15...-40 °С и составляет для частиц размером 5...7; 3...5; 2...3 и 1 ...2 мм соответственно 14; 20,27; 30 и 8,1. С понижением температуры отношение трибозарядов шелухи и мякоти начинает уменьшаться и при температуре ниже -70 °С составляет 10,63; 15,87; 10,625 и 7,72 для тех же частиц. Для лука соотношение трибозарядов шелухи и мякоти было также максимальным в интервале температур -15...-40 °С и составило 4,12; 2 и 1,76 для частиц размером соответственно 3...5, 2...3 и 1...2 мм. Однако при снижении температуры отношение трибозарядов частиц шелухи и мякоти размером 3...5, 2...3 и 1...2 мм уменьшалось и при температуре ниже -100 °С составило 1,78; 1,4 и 1,38.

На основании того, что трибозаряды шелухи и мякоти как чеснока, так и лука сильно различаются, можно сделать вывод о возможности и обоснованности применения способа криоэлектросепарации для очистки луковых овощей.

Соотношения трибозарядов шелухи и мякоти позволяют выбрать оптимальную температуру для криоэлектросепарации чеснока и лука. Главное условие выбора температуры - минимум заряда мякоти при максимально возможном трибозаряде шелухи. Решающим фактором выбора температуры является также возможность ее достижения в реальных промышленных условиях.

Оптимальную температуру для чеснока можно выбрать в интервале -20...-40 °С, где трибозаряд мякоти минимальный, а шелухи - максимальный. Трибозаряд шелухи чеснока для частиц размером от 1 до 7 мм при -15...-35 °С (см. рис.1а) составляет (0,28... 1,2)·10-7 Кл/кг, в то время как трибозаряд частиц мякоти чеснока такой же крупности составляет (0,2... 0,29)·10-7 Кл/кг.

Тот же интервал температур можно принять для лука. Трибозаряд шелухи лука при -15…-35 °С (см.рис. 1б) для частиц размером 3...7 мм будет составлять (0,7...0,37)·10-7 Кл/кг, а мякоти (0,17.. .2,1 )·10-7 Кл/кг. При температурах -20...-40 °С также характерно самое большое различие в трибозарядах, приобретаемых шелухой и мякотью лука.

На основании предложенного способа [1] луковые овощи сортируют для удаления дефектных луковиц с признаками гниения, отделяют стержни с корневой системой, луковицы моют в проточной воде, подсушивают, а затем замораживают в потоке охлажденного до -25...-40 °С ионизированного воздуха. Замороженные луковицы измельчают в молотковой дробилке, мелкодисперсную двухфазную смесь шелуха - мякоть подвергают трибоэлектризации и помещают в электрическое поле переменной напряженности, где частицы, перемещаясь в электростатическом поле, под действием силы тяжести и сил электростатического поля отклоняются и направляются в различные ячейки сепаратора. Готовый продукт упаковывают в герметично закрывающиеся мешки из полиэтиленовой целлофановой пленки, после чего продукт помещают на хранение в холодильную камеру.

Предлагаемый способ [1,2] переработки луковых овощей позволяет перерабатывать луковицы любых размеров и форм, т.е. увеличить выход готовой продукции, повысить степень очистки чеснока от покровных листьев, интенсифицировать процесс замораживания.

Список литературы:
1. А.с. 1533632
2. А.с. 15336631





Приглашаем ученых и инженеров, аспирантов и студентов, а также,
заинтересованные институты, фирмы, организации и частных лиц, принять участие в размещении
информации в интернет-газете, посвященной холодильной и близкой ей тематике.

Учредитель и издатель интернет-газеты: ООО "АВИСАНКО" (Москва).
Адрес редакции: Россия, 115551, Москва, Шипиловский проезд, д.47/1, офис 67-А.
Тел./факс: +7 (495) 343-43-71, тел.: +7 (495) 343-43-48, 223-60-50 доб. 132.

Головной сайт: www.avisanco.ru

E-mail: info@holodilshchik.ru

Первый выпуск первой в России интернет-газеты по холодильной и
близкой ей тематике - "Холодильщик.RU" - вышел в свет в январе 2005 г.
Руководитель проекта и Главный редактор: Маргарян С.М. (АВИСАНКО, ООО)
За содержание рекламных материалов редакция ответственности не несет.
При перепечатке статей, ссылки на их авторов и интернет-газету обязательны.
Разместите на своем сайте нашу кнопку... Rambler's Top100 Многоязыковая поисковая система...


Авторские права © 2005-2017 // MARGARY@N

Партнеры: