Удосконалення процесу тендеризації м’яса за допомогою ультразвукових коливань та його апаратурне оформлення: автореф. дис. на здобуття наук. ступеня канд. техн. наук: 05.18.12 – процеси та обладнання харчових, мікробіологічних та фармацевтичних виробництв

Abstract

Дисертацію присвячено удосконаленню процесу тендеризації м’яса за допомогою ультразвукових коливань. В дисертації досліджено вплив тривалості ультразвукової обробки, параметрів ультразвукової коливальної системи, форми робочої камери, структурно-механічних властивостей сировини на ефективність проведення процесу тендеризації за допомогою ультразвукових коливань. Отримано залежності сили та роботи різання, граничного напруження зсуву відносної деформації тендеризованої м’ясної сировини від тривалості ультразвукової обробки. Визначено ефективні параметри процесу тендеризації м’яса за допомогою УЗК: коефіцієнт завантаження робочої камери – ≤ 0,7; частота – 22 кГц; тривалість процесу – (12…16)·60 с; об’єм робочої камери – 3·10 -3 м 3 ; маса шматочків м'яса – ≤ 0,15 кг. Розроблено апарат для тендеризації м’яса за допомогою УЗК. Здійснено комплекс заходів щодо впровадження результатів досліджень у виробництво.

Диссертация посвящена усовершенствованию процесса тендеризации мяса с помощью ультразвуковых колебаний. Анализ литературных источников показал, что основными причинами, которые препятствуют использованию ультразвуковых (УЗ) технологий в мясоперерабатывающей отрасли пищевой промышленности Украины, являются ограниченность, а в некоторых случаях отсутствие научных исследований влияния УЗ-волн с плоским фронтом на неоднородные объекты типа «жидкость-твердое тело» для мяса и мясного сырья и практических рекомендаций относительно их применения. В диссертации приведены методики по определению ультразвукового давления ультразвуковых колебаний (УЗК), общей полезной акустической мощности ультразвуковой колебательной системы (УЗКС), значения полезной акустической мощности источника звука и амплитуды сдвига частиц по стандартам международной электротехнической комиссии. Приведена оригинальная методика по оценке эффективности процесса тендеризации с помощью УЗ, которая основывается на определении количества рассеяния акустической энергии УЗК в рабочей камере аппарата и на образцах мяса, в зависимости от частоты излучателя, типа рабочего органа, продолжительности обработки. Исследовались комплексные показатели тендеризованого мяса. Получены зависимости силы и работы резания, предельного напряжения сдвига, относительной деформации тендеризованого мясного сырья от продолжительности ультразвуковой обработки. Определены эффективные параметры процесса тендеризации мяса с помощью УЗК: коэффициент загрузки рабочей камеры – ≤ 0,7; частота – 22 кГц; продолжительность процесса – (12…16)·60 с; объем рабочей камеры –3·10-3 м 3 ; масса кусочков мяса – ≤ 0,15 кг. Доказана перспективность использования способа тендеризации мяса с помощью УЗК, который характеризуется низкими энергозатратами и высоким качеством полученной продукции. Разработаны требования к конструкции аппарата. Проведен расчет основных параметров магнитострикционной ультразвуковой колебательной системы (УЗКС), Диссертация посвящена усовершенствованию процесса тендеризации мяса с помощью ультразвуковых колебаний. Анализ литературных источников показал, что основными причинами, которые препятствуют использованию ультразвуковых (УЗ) технологий в мясоперерабатывающей отрасли пищевой промышленности Украины, являются ограниченность, а в некоторых случаях отсутствие научных исследований влияния УЗ-волн с плоским фронтом на неоднородные объекты типа «жидкость-твердое тело» для мяса и мясного сырья и практических рекомендаций относительно их применения. В диссертации приведены методики по определению ультразвукового давления ультразвуковых колебаний (УЗК), общей полезной акустической мощности ультразвуковой колебательной системы (УЗКС), значения полезной акустической мощности источника звука и амплитуды сдвига частиц по стандартам международной электротехнической комиссии. Приведена оригинальная методика по оценке эффективности процесса тендеризации с помощью УЗ, которая основывается на определении количества рассеяния акустической энергии УЗК в рабочей камере аппарата и на образцах мяса, в зависимости от частоты излучателя, типа рабочего органа, продолжительности обработки. Исследовались комплексные показатели тендеризованого мяса. Получены зависимости силы и работы резания, предельного напряжения сдвига, относительной деформации тендеризованого мясного сырья от продолжительности ультразвуковой обработки. Определены эффективные параметры процесса тендеризации мяса с помощью УЗК: коэффициент загрузки рабочей камеры – ≤ 0,7; частота – 22 кГц; продолжительность процесса – (12…16)·60 с; объем рабочей камеры –3·10-3 м 3 ; масса кусочков мяса – ≤ 0,15 кг. Доказана перспективность использования способа тендеризации мяса с помощью УЗК, который характеризуется низкими энергозатратами и высоким качеством полученной продукции. Разработаны требования к конструкции аппарата. Проведен расчет основных параметров магнитострикционной ультразвуковой колебательной системы (УЗКС), расчет и проектирование трансформаторов упругих колебаний и волноводов, механический расчет преобразователя, расчет и проектирование рабочей камеры аппарата. Проведено моделирование УЗКС методом электромеханических аналогий, моделирование напряжений, деформаций и перемещений рассчитанного излучателя в системе автоматического проектирования COSMOSWorks. Разработанн аппарат для тендеризации мяса с помощью УЗК, техническое описание и инструкция по его эксплуатации. Осуществлен комплекс мероприятий по внедрению результатов исследований в производство и учебный процесс. Экономические расчеты показали, что применение аппарата для тендеризации мяса с помощью УЗК на мясоперерабатывающем производстве является целесообразным и эффективным инвестиционным проектом, который может быть реализован как в новообразованных линиях производства мясных продуктов, так и на уже действующих предприятиях. В первой ситуации выполняются все условия, которые выдвигаются к критериям экономической эффективности инвестиций: чистая приведенная прибыль является положительной и составляет 2896,34 тыс. грн, срок окупаемости проекта составляет 3,6 месяца.

The dissertation is devoted improvement of process of a softening of meat by means of ultrasonic fluctuations. In the dissertation are investigated influence of duration of ultrasonic processing, parameters of ultrasonic oscillatory system, the form of the working chamber, structurally-mechanical properties of raw materials on efficiency carrying out of process of a softening by means of ultrasonic fluctuations. Dependences of force and work of cutting, limiting pressure of shift, relative deformation of the softened meat raw materials on duration of ultrasonic processing are received. Effective parameters of process a softening meat by means of ultrasonic are defined: factor of loading of the working chamber –≤ 0,7; frequency – 22 kHz; time process – (12...16) ·60 s; volume of the working chamber– 3·10-3m3 ; weight of slices of meat – ≤ 0,15 kg. The device is developed for a softening of meat by means of ultrasonic fluctuations. The complex of actions for introduction of results of researches in manufacture is carried out.