Тамақ өнімдерін өндеудің физикалық тәсілдері

5В072800– «Өндеу өндірістерінің технологиясы»

мамандығы үшін

Семей,

2011

Алғы сөз

1. ӘЗІРЛЕНДІ

Әзірлеушілер - Әзірлеушілер - Шәкәрім атындағы Семей мемлекеттік университетінің «Ет, сүт және тамақ өнімдерінің технологиясы» кафедрасының профессор м.а., т.ғ.д. Әмірханов Құмарбек Жүнісбекұлыұлы

Шәкәрім атындағы Семей мемлекеттік университетінің «Ет, сүт және тамақ өнімдері өндірісінің технологиясы» кафедрасының аға оқытушысы, т.ғ.к. Қасымов Самат Қайратұлы _____________________

1.09.2011 ж.

2.1. Шәкәрім атындағы Семей мемлекеттік университетінің «Ет, сүт және тамақ өнімдерінің технологиясы» кафедрасының мәжілісінде

№1 хаттама 01.09. 2011 ж.
Кафедра менгерушісі ______________ Қ.Ж. Әмірханов

2.2. Инженерлік-технологиялық факультеттің оқу-әдістемелік бюросының мәжілісінде

№1 хаттама 19.09. 2011 ж.
Төрайымы ______________ С.С.Төлеубекова
2.3 Инженерлік-технологиялық факультеттің Ғылыми кеңесінің мәжілісінде

№ 1 хаттама 21.09. 2011 ж.

3. БЕКІТІЛДІ

Университеттің Оқу-әдістемелік кеңесінің мәжілісінде қолдау алды және басып шығаруға ұсынылды

№ 1 хаттама 30.09. 2011 ж.

БІРІНШІ БАСЫЛЫМНЫҢ ОРНЫНА ЕНГІЗІЛГЕНІ

ЖЖТ- жоғары жиіліктегі ток

ӨЖЖТ- өте жоғары жиіліктегі ток

УД- ультрадыбыс

ИҚ-сәуле – инфрақызыл сәуле

УК-сәуле – ультракүлгін сәуле

ТИГ – ток импульстарының генераторы

АҮФ-аза – аденозинүшфосфатаза

ШЫК – шектік ығысу күші

ҚМҚ – құрылым-механикалық қасиеттер

МГц – мегагерц

КГц – килогерц

Ст – стокс

сСт - сантистокс

2 Лекции

Лекция № 1

1. 
   Кіріспе. ТӨӨЭФТ туралы жалпы мәліметтер, оның даму тарихы және оларды бөлу.
   
2. 
   Электромагниттік өрістер мен толқындар. ЭМ өрістер мен ультрадыбыс толқындарының физикалық қасиеттері. ЭМ және дыбыс өрістерінің биологиялық объектілермен әрекеттесуінің механизмі.
   
3. 
   Тамақ өнімдерінің электрофизикалық қасиеттері. Олардың мәні. Өлшеу тәсілдері.
   

1. Халықты тамақ өнімдерімен толық қамтамасыз ету үшін оларды шығаруды көбейту, сапасын жоғарылату, сақтау жағдайын жақсарту және өзіндік құнын төмендету қажет. Бұл үшін шешуші рольді механикаландыру, автоматтандыру атқарады және өндірістегі технологиялық процестерді шапшаңдату керек.

Тамақ өнеркәсібіндегі кейбір технологиялық процестер жылдамдықтың табиғи шегіне жетті, сондықтан оларда тағы да жылдамдатудың мүмкіншілігі жоқ.

Ет өнеркәсібінің техникасы мен технологиясын жетілдіру жаңа физикалық өңдеу тәсілдерін қолдануды қажет етеді. Соңғы жылдары, физикалық тәсілдерге негізделген жоғары тиімді процестер жасалынды – электротермия, жоғары және өте жоғары жиіліктегі токтар, инфрақызыл сәулемен қыздыру, электростатикалық өріс, ультрадыбыс, импульс. Бұл аталған әдістерді қолдану арқылы:

1. 
   технологиялық процестерді қайта құруға,
   
2. 
   еңбек өнімділігін арттыруға,
   
3. 
   өнімнің шығымдылығын және сапасын өсіруге,
   
4. 
   машина мен қондырғылардың металл- және энергия сыйымдылығын азайтуға болады.
   

Өнімнің сипаттамасы оның физикалық қасиеттерінің жиынтығынан құралады: электроөткізгіштік, диэлектрлік өтімділік, тұтқырлық және жұмсақтылығы, т.б. Тамақ өнімдерін өңдеудің физикалық тәсілдерін классификациялау бөлінбеген ортаның механикасының негіздеріне сәйкес жүргізіледі.

Физикалық тәсілдер төмендегідей әсер ету факторларының негізінде қолданылады:

1. 
   Электр өрісі. Қолданылуы: тазарту, сепарация (бөлу).
   
2. 
   Тұрақты ток - электродиализ, электрофорез, электрофлотация, электроимпульс.
   
3. 
   өнеркәсіп жиіліктегі ток, f=50 Гц – электроплазмолиз, электрокоагуляция, электростимуляция.
   
4. 
   жоғары (ЖЖТ), өте жоғары жиіліктегі ток (ӨЖЖТ), 10³-10¹⁰ Гц – қыздыру, бағыттау (ориентация).
   
5. 
   инфрақызыл сәуле (ИҚС) – қыздыру.
   
6. 
   ультракүлгін сәуле (УКС) – залалсыздандыру (стерилизация), химиялық әрекеттесуді жылдамдату.
   
7. 
   Радиациялық сәуле – бөгде бөлшектерді табу.
   

Бұл тәсілдердің жылу әсері электромагниттік өрістің өнімнің негізгі бөліктерімен тура әрекеттесуіне негізделген.

Заттарды құрайтын микробөлшектерде электр заряды бар. Олар электр өрісімен әрекеттесуіне қарай екі топқа бөлінеді. Бірінші топтағы зарядтар сыртқы өрістің әсерімен жеңіл қозғалысқа түседі, оларды еркін зарядтар деп атайды. Екінші топтағы зарядтардың әртүрлі себептермен қозғалысы шектелген, оларды байланысқан зарядтар деп атайды.

Бірінші топтағы зарядтар сыртқы электр өрісінің әсерімен қозғалып, өткізгіштік тоғын туғызады. Ал байланысқан зарядтар шектелген мөлшерде қозғалып, ығысу тоғын туғызады. Сонымен, электромагниттік өріс биологиялық материалмен әрекеттескенде күрделі процестер пайда болады.

2.Тамақ өнімдерінің электрофизикалық қасиеттері. Олардың мәні. Өлшеу тәсілдері.

Электромагниттік өрістің әсерінен өнімде температуралық, ылғалдылық, механикалық, деформация өрістері пайда болады.

Электромагниттік толқындар 50 Гц (өнеркәсіптік жиіліктегі ток) және 10³-10¹⁰ Гц (ЖЖТ, ӨЖЖТ) дейін жиілікте болады. Ультрадыбыс және дыбыс толқындары – белгіленген жылдамдығы және энергиясы бар – серпімді ортаның механикалық тербелістері болып табылады.

Ультрадыбыс толқындары дегеніміз- ортаның тарайтын қоюлануы мен сиреуі. Толқын ұзындығы  ультрадыбыстың маңызды сипаттамасы болып табылады, ол акустикалық толқын белгілі бір ортада тараған кездегі бір-бірінің артынан келетін екі қоюлану не сиреудің арақашықтығымен анықталады.

Жиіліктің төменгі шегі адамның есту мүшесінің сезуімен анықталады, ол 16-20 кГц-ке тең. Жоғарғы шек аппараттар мен дыбыс көзінің жетілуіне байланысты.

Дыбыс толқындары мынадай диапазондарға бөлінеді: инфрадыбыс - f16 Гц; естілетін дыбыс – 16 - 16000 Гц; ультрадыбыс – 16000 - 10¹⁰ Гц; гипердыбыс - 10¹⁰ Гц-тен жоғары.

Ультрадыбыс үшін шағылысу, жинақталу, сәуле құрау қасиеттері тән. Ультрадыбыс толқындарының үлкен механикалық энергиясы бар, сондықтан олар өнеркәсіпте кең қолданылады. Ультрадыбыс ауада 20 ⁰С-да 344 м/с, 47 ⁰С – 359 м/с жылдамдықпен тарайды. Ультрадыбыстың сұйықтарда тарау жылдамдығы температура өскенде азаяды. _{қатты денелер}_{сұйықтар}.

Үлкен жиіліктегі ультрадыбыс толқындары әсер еткенде үлкен молекулалар ұсақ молекулаларға бөлінеді, бұл құбылысты желатин, крахмал, агар-агар т.б. ерітінділердің тұтқырлығының азаюынан білуге болады.

Ультрадыбыс өрісінде жоғарғы молекулалы белок – гемоциалиннің 0,1-0,4 %-тік ерітінділеріндегі бөлшектер алғашқы өлшемдерден -ден -ге дейін кішірейген.

Ультрадыбыстың негізгі физикалық сипаттамаларына 1) қарқындылығы I (интенсивтігі), 2) жылдамдығы жатады.

Ультрадыбыстың қарқындылығы I деп, секундына 1 см² ауданнан өткен және толқынның таралу бағытына перпендикуляр бағытталған энергияны Е атайды.

Осыған сәйкес дыбыс күші I аудан бірлігінен өтетін, уақытпен орта, энергия ағымына тең:

,

мұндағы: Р - дыбыс қысымының мезеттік мәні, дин/см²;

 - ұзақтылығы, сек;

U - тербеліс жылдамдығының мезеттік мәні.

Ультрадыбыстың сұйықтарда, газдарда және қатты денелерде тарауының негізгі заңдары мынадай.

Ультрадыбыстың тарау жылдамдылығы сұйықтарда қысылу коэффициентіне және ортаның тығыздығына байланысты:

мұндағы:  - қысылу коэффициенті, см²/дин.

 - ортаның тығыздығы, г/см³

Ультрадыбыстың газдарда тарау жылдамдығы Лаплас формуласымен анықталады:

мұндағы: Р – қысым, атм;

 - газ тығыздығы, г/см³;

- жылу сыйымдылық, P=const, V=const

Қатты материалдарда ультрадыбыс мынадай жылдамдықпен тарайды:

мұндағы: Е – Юнг модулі, дин/см²;

 - газ тығыздығы, г/см³.

3.Тамақ өнімдерінің электрофизикалық сипаттамалары екі шамадан құралады- диэлектрлік өтімділіктен және жеке электр өткізгіштіктен.

Диэлектрлік өтімділік салыстырмалы ^/ және абсолюттік _а (ф/м) болады, бұл екеуі өзара байланысты:

,

мұндағы: ₀ - өтімділіктің вакуумдағы мәні, ₀ = 8,85410^-12 ф/м.

Жеке электр өткізгіштігі Ом^-1см^-1 мен өлшенеді.

Электромагнит өрісі физикалық ортамен әрекеттескенде, электр кедергісінің және тұтқырлықтың әсерінен энергияның жоғалуы пайда болады: біріншіден - өткізгіштік жоғалуы, екіншіден – диэлектрлік жоғалу.

Бұл екі жоғалудың арасындағы байланыс жоғалу бұрышының тангенсімен tg немесе комплексті диэлектр өтімділік ^* арқылы өрнектеледі. Бұл екі шаманың арасында мынадай байланыс бар:

; ;

мұндағы: ^// - жоғалу факторы;

Н – активті өткізгіштік;

w = 2f – айналмалы жиілік.