курсач / статья_уфа_март_2013

производства сухого молока может быть предложена схема аналогичная схемам подключения скруббера Вентури и скруббера Я9-ОМП (рис. 2). Схема содержит следующие основные элементы: центробежный насос 1; распылительную сушилку 2; калорифер 3; вентилятор 4; фильтр 5; циклон 6; РРП 7; промежуточный бак 8; фильтр для молока 9; пеноотделитель 10; регулирующий клапан 11; подогреватели вакуум-выпарной установки 12 - 15; расходомер 16.

Рисунок 2. – Схема очистки сушильных газов в производстве сухого молока

По данной схеме отработанный сушильный агент из циклонов 12 поступает в РРП 7, где смешивается с молоком, которое распыляется вращающимся распылителем. После многократного контакта с воздухом на сливной тарелке молоко собирается в нижней части РРП и далее поступает в промежуточный бак 8, откуда центробежным насосом 1 через пеноотделитель 10 и фильтр молока 9 поступает на дальнейшую переработку в вакуум-выпарной аппарат.

Для снижения гидравлического сопротивления, на пути движения воздуха из сушилки вместо двух циклонов в схеме предусмотрено четыре параллельных циклона. Это позволит в известной мере компенсировать часть потерь напора, появляющихся на пути движения воздуха в связи с установкой РРП. С этой же целью в РРП, на валу ротора напротив выхода газа из аппарата предусмотрена крыльчатка. Совокупность этих мероприятий и позволяет свести до минимума повышение гидравлического сопротивления в воздуховоде на пути движения газа из сушилки.

211

На РРП были отработаны различные режимы улавливания пыли сухого молока, лактозы, сахара, угля в широких диапазонах изменения скорости газа и частоты вращения распылителя, что позволило определить рациональные режимы работы РРП при пониженном брызгоуносе и низком гидравлическом сопротивлении.

__________________________________________________________________

Е.С. Нечаева, заведующий лабораторией кафедры «Машины и аппараты пищевых производств» Кемеровского технологического института пищевой промышленности, г. Кемерово, РФ Д.М. Попов, доцент кафедры «Машины и аппараты пищевых производств»

Кемеровского технологического института пищевой промышленности г. Кемерово, РФ

©Нечаева Е.С., Попов Д.М., 2013

УДК 620.179.118.4

А.А. Пинус

ИЗМЕНЕНИЕ СТРУКТУРЫ ПОВЕРХНОСТИ ПЬЕЗОЭЛЕМЕНТА ПОСЛЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ С ПОВЕРХНОСТЯМИ

С РАЗЛИЧНОЙ ТВЕРДОСТЬЮ

Структура и свойства поверхности определяют многие служебные свойства деталей и инструмента. Развитие и применение высоких технологий инженерии поверхности для модификации поверхностных слоев позволяет формировать пленки и покрытия, в том числе наноразмерные, которые обладают уникальным сочетанием свойств, принципиально отличающимся от свойств материалов, обработанных традиционными методами [6, с. 1122-1129]. Внедрение нанотехнологий требует измерения физических, механических и трибологических свойств, применяемых материалов на субмикронном и нанометровом уровне [4, с. 176-181]. Функциональные свойства тонких и многослойных пленок, а также специальных покрытий определяют из анализа свойств приповерхностных слоев с использованием современных методик и приборов [5, с. 311-318].

Однако для материалов с высокой долей упругой деформации существующие методы исследований приводят к завышенным значениям твердости [1, с. 10-14], так как происходит уменьшение размеров отпечатка при снятии нагрузки [2, с. 145-147]. Также вызывает определенные трудности использование традиционных методов (оптических, щуповых, электронно-микроскопических и др.) для исследования трибологических характеристик современных материалов и покрытий, основанных на оценке степени шероховатости поверхностных слоев. Например, методы,

212

основанные на измерении сил сопротивления относительному движению соприкасающихся тел при трогании с места, скольжении, качении, вращении, в условиях наличия и отсутствия смазки, мало пригодны для применения в области нанотрибологии. Для исследований рельефа поверхностей используют атомные силовые микроскопы. Однако такие методы и средства исследований являются достаточно трудоемкими и дорогостоящими, а операции измерения и обработки полученной информации требуют много времени.

Одним из возможных подходов к решению данной проблемы может служить разработка метода измерения, основанного на определении параметров акустического контакта между исследуемыми поверхностями, совершающими согласованные или противоположно направленные колебания [3, с. 99-100]. Однако предложенный и апробированный метод требует дальнейшего исследования изменения шероховатости поверхностей до взаимодействия и после взаимодействия как по всей площади, так и ее локальных участков. В макротрибологии считается, что геометрическая площадь контакта двух тел равна реальной площади контакта на атомарном уровне. Фактический контакт двух тел происходит по гораздо меньшей площади - соприкасаются только выступающие части [7, с. 1413-1422].

Цель настоящей работы – исследовать изменения шероховатости всей поверхности пьезоэлемента и ее локальных участков после взаимодействия с поверхностями, обладающими различными коэффициентами твердости.

При взаимном смещении поверхностей изменения рельефа происходят в нанометровом масштабе, поэтому для исследований был использован метод оптической интерференционной микроскопии и средство его реализации оптический профилометр WykoNT9080.

В начале исследования было осуществлено сканирование участка поверхности с нанесенным символом в виде креста, который позволяет найти и выделить участки поверхности до и после взаимодействия. На рис.1 видно, что «крест» расположен в верхней левой части поверхности. Область исследования имеет следующие размеры: по оси X 1,3 мм и по оси Y 1мм. Средняя шероховатость Ra исследуемой области равна, Ra= 680,21нм. Более детальному изучению был подвержен участок возвышенности, который расположен в правой нижней части исследуемой области. Центр возвышенности расположен на пересечении двух взаимно ортогональных линий. По выделенным сечениям отражены (рис.3) и вычислены средние шероховатости: шероховатость по оси X равна 1,19нм, а по оси Y – 0,76нм.

213

Рисунок 1. – Область поверхности пьезоэлемента до взаимодействия с другой поверхностью

Рисунок 2. – Выделенный участок возвышенности двумя взаимно ортогональными линиями

а б

Рисунок 3 – 2D-профиль исследуемого участка до взаимодействия: а – шероховатость по оси X; б – шероховатость по оси Y

214

Далее на исследуемую поверхность было осуществлено силовое воздействие (F = 0,5 H) с помощью поверхности другого пъезоэлемента (твердости по Бринеллю обеих поверхностей равны, HB = 25). Общая структура взаимодействия имитировала ситуацию срыва, скорость которого составляла 1мм/с. После воздействия был найден символ-«крест» на исследуемой поверхности и осуществлено повторное сканирование исследуемой области.

В результате взаимодействия шероховатость уменьшилась до Ra= 626,02нм. 2D-профиль исследуемого участка возвышенности также подвергся изменению (см. рис.4).

Рисунок 4. – 2D-профиль исследуемого участка после взаимодействия: а – шероховатость по оси X; б – шероховатость по оси Y

Если сравнить оба профиля, то видна разница между ними. Заметно появление выраженной впадины в центре профиля. Значение шероховатости по оси X равно 1,07нм а по оси Y – 0,88нм. Обуславливается это изменение тем, что после смещения одной поверхности относительно другой на исследуемой поверхности средняя шероховатость по оси X немного уменьшилась, а по оси Y увеличилась.

Второй эксперимент состоял в реализации аналогичного эксперимента, но поверхностью служила кожа с твердостью по Бринеллю, HB 1,5. Средняя шероховатость тестовой области второго пьезоэлемента составляла до взаимодействия, Ra= 681,64 нм. Средняя шероховатость по оси X равна 0,88нм, а по оси Y – 0,62 нм (см. рис.5).

215

а б

Рисунок 5. – 2D-профиль исследуемой области второго пьезоэлемента: а – шероховатость по оси X; б – шероховатость по оси Y

После взаимодействия кожи на поверхность пьезоэлемента с силой F = 0,5 H и скоростью V = 1 мм/с средняя шероховатость изменилась и стала Ra= 694,67 нм. Это говорит о том, что силовое воздействие кожи на серебряную пленку пьезоэлемента увеличивает ее среднюю шероховатость. 2D-профиль исследуемого участка после взаимодействия представлен на рис.6.

Рисунок 6 – Измененный 2D-профиль исследуемой области второго пьезоэлемента: а – шероховатость по оси X; б – шероховатость по оси Y

216

Средняя шероховатость по оси X равна 0,86нм, а по оси Y – 0,67нм. Как видно из экспериментальных данных, по сечениям средняя шероховатость изменилась весьма незначительно, но средняя шероховатость по всей исследуемой поверхности увеличилась на 13,03нм.

Выводы:

Результаты исследования показали, что после взаимодействия с пьезоэлементом, который имеет HB = 25, средняя шероховатость всей области исследуемой поверхности сильно уменьшилась, однако подробное изучение показало ее увеличение в некоторых локальных участках поверхности (например, по оси Y). После взаимодействия с кожей, HB которой колеблется в пределах от 1 до 2, средняя шероховатость всей области исследуемой поверхности увеличилась, однако в локальных участках было обнаружено уменьшение параметра. Все это позволило увидеть некоторую зависимость средней шероховатости от приложенной силы и материала взаимодействия, а также позволило начать работы по разработке нового метода, который позволит быстро и качественно получать детальную информацию о взаимодействии поверхностей между собой.

Список литературы:

1.Булычев, С. И., Алехин, В. П.. Испытание материалов непрерывным вдавливанием [Текст] / С. И. Булычев, В. П. Алехник. – М.: Машиностроение, 1990 – 224 с.

2.Гуткин, М. Ю., Овидько, И. А.. Физическая механика деформируемых наноструктур [Текст] / М. Ю. Гуткин, И. А. Овидько. – СПб.: Янус, 2003. – 194 с.

3.Крючков, Е.М., Ларионов, М.Ю., Новичихин, А.В., Пинус, А.А., Пронин, С.П., Седалищев, В.Н., Собачкин, А.В. Акусточувствительный метод исследования физико-механических и трибологических характеристик поверхности твердых тел // Ползуновский Альманах, 2012, №2, С.99 – 100.

4.Пенкин, Н. С., Пенкин, А. Н., Сербин, В. М. Основы трибологии

итриботехники [Текст] / Н. С. Пенкин, А. Н. Пенкин, В. М. Сербин. – М.: Машиностроение, 2008. – 206 с.

5.Петржик, М. И., Штанский, Д. В., Левашов, Е. А. Современные методы оценки механических и трибологических свойств функциональных поверхностей // X Международная научно-техническая конференция "Высокие технологии в промышленности России", XVI Международный симпозиум «Тонкие пленки в электронике», 9-11 сентября 2004. – Москва,

2004. –С.311-318.

6.Штанский, Д. В., Кулинич, С. А., Левашов, Е. А., MooreJ. J. Особенности структуры и физико-механических свойств наноструктуры тонких пленок // Физика твердого тела, 2003, том 45, вып. 6, стр. 1122-1129.

217

7. S. Hyun, M. O. Robbins: Elastic contact between rough surfaces: Effect of roughness at large and small wavelengths. Trobology International, 2007, v.40, pp. 1413–1422.

__________________________________________________________________

А.А. Пинус, аспирант 1 курса Алтайского государственного политехнического университета им. И.И. Ползунова, г. Барнаул, РФ

© Пинус А.А., 2013

УДК 664.68:635.61

А.С. Прокопец, В.В. Гончар

ВЛИЯНИЕ ПРОСЯНОЙ МУКИ НА КАЧЕСТВО ПРЯНИЧНЫХ ИЗДЕЛИЙ

Результаты маркетинговых исследований потребительского рынка подтверждают тенденцию к повышенному спросу на мучные кондитерские изделия, на долю которых приходится около 54 % от всего выпуска кондитерских изделий [1].

Представляя собой группу разнообразных высококалорийных продуктов с низкой влажностью и высоким содержанием сахара и жира, мучные кондитерские изделия могут рассматриваться как перспективная основа для конструирования пищевых продуктов функционального назначения. Обогащение продуктов этой группы пищевыми волокнами, минеральными веществами и другими физиологически активными пищевыми добавками позволит повысить их пищевую ценность и полезность для здоровья человека.

Большим спросом у населения пользуются пряники, занимающие в общем объеме мучных кондитерских изделий четвертую часть. Они являются высококалорийными продуктами, но имеют низкую пищевую ценность [2].

С целью повышения пищевой ценности готовых изделий этой группы перспективным и обоснованным является использование продуктов переработки крупяных культур, в частности зерна проса [3].

Создание на их основе мучных кондитерских изделий будет в определенной мере способствовать коррекции питания и снижению микронутриентного дефицита, улучшения здоровья потребителей и профилактике алиментарно-зависимых заболеваний.

В состав зерна проса входит значительное количество белка содержащего ряд незаменимых аминокислот, являясь одним из наиболее дешевых источников белка. По содержанию отдельных фракций, белки зерна проса близки к белкам пшеничной муки, что дает возможность

218

использовать их при производстве пряничных изделий, не снижая биологической ценности готовой продукции.

Цель настоящего исследования − обоснование возможности использования муки, полученной из семян проса, при производстве заварных и сырцовых пряничных изделий повышенной пищевой и биологической ценности.

Нами исследовано влияние муки, полученной из зерна проса, на качество заварных и сырцовых пряничных изделий. Дозировка просяной муки составила 5, 10, 25 и 50 % к массе муки. Контролем служили рецептура на заварные пряничные изделия «Северные» и сырцовые − «Симферопольские».

Проведена органолептическая и физико-химическая оценка показателей качества готовых изделий.

На основании полученных данных установлено, что при дозировке муки, полученной из зерна проса, в количестве 5 и 10 % эластичность теста и органолептические показатели по сравнению с контрольным образцом существенно не изменялись. Тесто было однородным, пластичным и легко формировалось. При использовании просяной муки в количестве 25 и 50 % тесто становилось более пластичным, а в готовых изделиях появлялся характерный запах и привкус зерна проса.

Пряничные изделия с дозировкой 10 % просяной муки имели немного расплывчатую форму с микротрещинами без подрывов с равномерно окрашенной корочкой. По вкусовым характеристикам изделия, приготовленные с дозировкой 5 и 10 %, были близки к контролю. С увеличением количества просяной муки готовые изделия имели относительно более глубокие трещины и подрывы, что в целом ухудшает внешний вид изделий.

Некоторое изменение влажности теста находилось в пределах допустимых рецептурой.

Плотность пряничных изделий, приготовленных с использованием муки, полученной из зерна проса, увеличивалась по сравнению с контрольным образцом соответственно на 8,2; 12,6; 37,1; и 70,4 %. Щелочность оставалась практически неизменной. Показатель намокаемости увеличивался в зависимости от дозировки просяной муки от 146 до 230 %, при этом намокаемость контрольного образца составляла 135 %.

Сравнительный анализ исследования влияния муки, полученной из зерна проса, на качество сырцовых пряничных изделий показал в целом положительный результат. При выпечке пряников с дозировкой 5 и 10 % просяной муки образцы имели более эластичное тесто не липкое и хорошо формирующееся. Готовые изделия обладали наилучшими вкусовыми свойствами с хорошими показателями по окрашенности корочки. Увеличение дозировки просяной муки до 25 % привело к появлению

219

специфического привкуса зерна проса, а при 50 % на поверхности изделий появлялись трещины и подрывы.

По физико-химическим показателям готовые изделия, приготовленные с использованием муки, полученной из зерна проса, соответствовали ГОСТ 24901.

Таким образом, нами установлена целесообразность использования муки, полученной из зерна проса, при производстве заварных и сырцовых пряничных изделий. Органолептическая и физико-химическая оценка качества полученных пряничных изделий показала, что наилучшие показатели качества достигаются при внесении в рецептуру просяной муки в количестве 10 % к массе муки. Эти образцы имели приятный вкус и аромат, отличались хорошим цветом, гладкой поверхностью, правильной формой, большим объемом, равномерной структурой в изломе и большей намокаемостью.

На основании полученных результатов исследований разработана техническая документация (ТУ, ТИ и РЦ) на новые сорта пряничных изделий.

Список литературы:

1.Харьков С.Е., Гончар В.В., Росляков Ю.Ф. / Влияние модифицированной белковой добавки из семян дыни на качество мучных кондитерских изделий // Известия вузов. Пищевая технология. – 2010. - № 5-

6.– С. 55-57.

2.Харьков С.Е., Гончар В.В. , Росляков Ю.Ф. / Новая технология заварных пряничных изделий с использованием нетрадиционного растительного сырья // Известия вузов. Пищевая технология. – 2012. - № 5-6.

– С. 112-113.

3.Мартыненко Я.Ф., Прокопец А.С. Производство просяной муки // Хлебопродукты, № 10, 1993. – С. 13-15.

__________________________________________________________________

А.С. Прокопец, канд. техн. наук, доцент ФГБОУ ВПО «Кубанский государственный технологический университет», г. Краснодар, РФ

©Прокопец А.С., ГончарВ.В., 2013

220