автореферат диссертации по технологии продовольственных продуктов, 05.18.12, диссертация на тему:Разработка процесса получения напитков из таблетированного растительного сырья

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ РСФСР Ш ДЕЛАН ШР И шгшгсЦ ШКОЛЫ

МЭСКОВСЮЫ ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ТЕШОЛОПШШЫ ИНСТИТУТ ПИЩЕВОЙ ПРОШШЕШОСТИ

На права* рукошаш

ДРУГОВ ВИКТОР ГЕРАШШВИЧ

УЖ 6б3^е5»6££.453.6

РАЗРАБОТКА ПРОЦЕССА ПОЛУЧЕНИЙ НАШШШ ИЕ ТАБЛЕТИРОВАШОГО РАСТИТЕЛЫЮГО СЫРЬЯ

Специальность 05.18.12 - "Процэсоя, машшш а

агрегаты пищевой дроммшшыоота"

Автореферат

диссертации на соискание ученой стедени кандидата техническик наук

Москва - 1991

Работе выполнена в Кемеровском технолоютеоком институте пвщвво! промышленности. ,

Научны! руководитель -

доктор теЬшчеаких наук, профессор В.Н.Иванец Официальные оппонент«:

заслуженна! деятель науки и техники РСФСР, доктор технически наук, профессор Ю.И.Макаров кандидат технических наук, И.О. профессора А.И.Дягилев

Защита состоится " №" с^ГУ^Р ъ 1991 г. в часов на заседании Специализированного Совета К 063.51.07 Московского ордена Трудового Красного Знамени технологического инотитута пищевой промышленности по адресу: 125080, г.Москва, Волоколамское шоссе II.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке институту.

Автореферат разослан "

* " 1991 г. .

Ученый секретарь Специализированного Совета,

И.М.Савина

кандидат технических наук,

доцент тип. ¡ЛУЛП 1991 г. заказ .в 2С8 тираж 100

Kriti

' ; ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

гд^. Актуальность работы. Ближайший источник пополнения продовольственных фондов - сокращение потерь продукции полей и ферм при уборке, транспортировке, хранении и переработке. Сокращение этих потерь дает прибавку в ресурсах до 30%, в то время как затраты на их устранение в 2-3 раза меньше, чем затраты на дополнительное производство того же объема продукции.

В пищевой промышленности намечается тенденция расширения использования растительного сырья при производстве безалкогольных напитков. Вместе с задачей по сокращению выпуска плодово-ягодных и крепленых вин, возникает необходимость увеличения производства, расширения ассортимента и повыпения качества безалкогольных напитков. В Российской Федерации в год заготавливается и перерабатывается растительного сырья около 10 млн.т. Возрастающие потребности пищевой промышленности в растительном сырье могут привести к сокращению естественного воспроизводства растений вплоть до полного исчезновения некоторых их видов, порождают экологические проблемы.

Одним из способов снижения потерь растительного сырья, а также сокращения затрат на транспортировку и хранение является его таблетирование.

Исследования процессов таблетирования различных не пищевых видов сырья проводили М.Ю.Бальшин, Ю.И.Брагинский, Е.Е.Борзунов, Э.Э.Кольман-Иванов; С.М.Махкамов. Прессованием пищевых видов сырья занимались Г.К.Берман, Ю.А.Мачихин, С.А.Мачихин, А.Я.Соколов и рдц других ученых, которые раскрыли основные закономерности процесса и разработали новые виды технологического оборудования. Процесс экстрагирования растительного сырья изучен благодаря деятельности таких ученых как: Аассельруд Г.А., Белобородое В.В., Гребенюк С.М., Лепилин В.Н., Лысянский В.М. и некоторых других.

Вместе с тем в научной литературе нет достаточно обоснованных данных о таблетировании растительного сырья, различного по анатомо-морфологическому строению и химическому составу. Определение влияния различных факторов на-, процесс таблетирования дает возможность получать изделия с необходимыми физико-механическими свойствами и высокими показателями качества. Практически отсутствуют данные о влиянии некоторых параметров процесса таблетирования растительного сырья на качество настоев,полученных из этих таблеток. Контроль за выходом экстрактивных веществ в настои целесообразно вести с помощью ротационных вискозиметров, определив при этом

связь между вязкостью и содержанием общего экстракта. С целью обеспечения повышения точности измерений при контроле качества настоев появилась необходимость создания новых реометров.

Диссертационная работа связана с выполнением комплексной научно-технической программы "Продовольствие", приказ Минвуза РСФСР Л» 190 от 30.06.85 г. (Тема 06.51. "Разработка и создание комплексных приборов для производства экспрессного контроля пищ< вых материалов на основе реологических методов") и плана НИР Кемеровского технологического института пищевой промышленности на 1986-1990 гг. Кроме того основанием для выполнения работ явилис? договора о творческом содружестве между КемТИПП и медицинскими институтами городов Кемерово й Томска, а также Кемеровской &арм£ цевтической фабрикой.

Цель работы - определение рациональных режимов процесса таС летирования растительного сырья для получения из него настоев с заранее заданными .свойствами, и разработка более совершенных при борных средств контроля качества этих настоев, как основы для ус вершенствования технологии приготовления напитков, улучшения уел вий хранения и транспортирования, а также расширения сферы приме нения табтетированной формы растительного сырья.

Научная новизна работы. Получены количественные зависимости влияния давления таблетирования и концентрации некоторых наполни телей на прочность таблетки из растительного сырья, различного п анатомо-морфологическому строению и химическому составу. Разрабо тана усовершествованная математическая модель послойной отработк для получения коэффициента стесненной диффузии, как функции темп ратуры и концентрации экстрактивных веществ. Выявлены математиче кие зависимости вязкости настоев от давления прессования и темпе ратуры. Получены результаты анализа влияния некоторых видов погр шности при ротационной вискозиметрии.

Практическая ценность и реализация результатов. Разработаны конструкции двух новых ротационных вискозиметров, защищенных авторскими свидетельствами, которые повышают точность измерений. Новые приборы используются в научно-исследовательских лаборатори ях Кемеровского технологического института пищевой промышленност и Кемеровского Государственного медицинского института.

Определение параметров процесса таблетирования позволило по лучить устойчивую форму из растительного сырьч, различного по аиатомо-морфологическому строению. Результаты этой работы явилис

- з'

основой для создания более совершенной технологии изготовления тонизирующего напитка "Саяны", прошедшей промышленные испытания на Новокемеровском пиво-безалкогольном заводе. Годовой экономический эффект составил 7,9 тыс.рублей.

Таблетированное лекарственно-растительное сырье, приготовленное по нашей технологии, применяется в клиниках Томского Государственного Медицинского института.

Апробация ра_бо_ть1. Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на ХШ Всесоюзном симпозиуме по реологии в г.Волгограде (12-15 июня 1984 г.); совместном совещании СО АМН СССР и Сибирского филиала Института фармакологии АМН СССР "Состояние и перспективы заготовок лекарственных растений Сибири"' в г.Томске (19-20 ноября 1985 г.); Всесоюзной конференции-'"Новые лекарственные препараты из растений Сибири и Дальнего Востока" в г.Томске (17-19 июня 1986 г.); П Всесоюзной научно-технической конференции "Теоретические и практические аспекты применения методов инженерной физико-химической механики с целью совершенствования и интенсификации технологических процессов пищевых производств" в г.Москве (15-17 октября 1986 г.). Результаты работы также докладывались (с 1982 по 1991 гг.) на ежегодных научных конференциях Кемеровского технологического института пищевой промышленности.

Публикации. Основное содержание работы освещено в 10 печат- * ных трудах, в том числе двух авторских свидетельствах на изобретение, общим объемом 1,6 печатных листах.

Структура yi объем. Реферируемая работа состоит из введения, пяти глав, выводов и предложений. Она включает 115 страниц основного текста, 37 рисунков и 17 приложений, Список используемой литературы содержит 131 наименование, из них 18 иностранных.

Содержание диссертационной работы. Во введении обоснована актуальность и сформулирована цель работы и задачи исследований, намечены пути их решения.

В первой гдаве проводится обзор известных исследований и анализ физических представлений о механизме процесса таблетирования растительного сырья, а также экстрагирование из этих таблеток.

Анализ показал, что:

- наибольший интерес для использочччия в пищевой промышленности представляет левзея саФлоровидк;- ;

- одним из способов повышения эффективности производства является таблетирование. Однако по литературным источникам не выявлено

достаточно полных данных о влиянии некоторых факторов процесса таблетирования на прочность готовой таблетки;

- дальнейшим этапом использования растительного сырья является его экстрагирование, однако ни один из авторов не рассматривал кинетику извлечения экстрактивных веществ из таблетированного растительного сырья;

- водные и водно-спиртовые настои можно рассматривать как коллоидную систему твердое тело - жидкость. Поэтому целесообразно проводить контроль качества этой системы по вязкостным свойствам с помощью вискозиметров. Однако, в известных конструкциях вискозиметров имет место ряд погрешностей, которые существенно искажают результаты измерений.

Во второй гдаве. рассматриваются результаты экспериментальных и теоретических исследований процесса таблетирования растительного сырья различного по анатомо-морфологическому строению и химическому составу с использованием некоторых индефферентных человеческому организму наполнителей в различных концентрациях.

Так как таблетка в процессе технологической обработки, транспортировки, складирования и т.п. различным нагрузкам, то она должна обладать определенной прочностью. С целью определения влияния некоторых факторов процесса таблетирования растительного сырья на прочность готовой таблетки нами были проведен ряд исследований.

Для создания и контроля нагрузки была выбрана установка типа ШП-ЮО. В качестве объектов для исследований были взяты цветки ромашки аптечной, трава зверобоя продырявленного и корни левзеи сафлоровидной. Сырье заготовлено и обработано согласно требованиям соответствующих фармокопейных статей Минздрава СССР, а также требованиям ГОСТов. Растения выбраны из условия существенного различия анатомо-морфологического строения.

В ходе экспериментальных исследований, получены данные о зависимости коэффициента прочности от давления таблетирования растительного сырья. Найдены выражения этой зависимости в виде уравнения линейных регрессий!

Кп ~АРпр ~8 (1)

где А - безразмерный эмпирический коэффициент, отвечающий за интенсивность'темпа роста коэффициента прочности 5 - эмпирический коэффициент, показывающий величину давления начального формообразования, МПа.

Для ромашки аптечной: А =0.0005, 3 =-0,005; зверобоя продырявленного: А =0,0027, 3 =-0,07; левзеи сафлоровидно«; А =0,01, 6 =-0,04.

. ' Из полученных результатов следует, что различное по анатомо-морФологическому строению растительное сырье до одинаковой величины коэффициента прочности Кп таблетируется различные» давление»», что существенно влияет на расчет процесса-таблетирования, динамику и прочность таблеточной машины.

Химический состав растений очень сложен и недостаточно изучен. Поэтому нами предложено принять в качестве обобщающего показателя химического состава растительного сырья, влияющего на процесс таблетирования и на прочность таблеток, приготовленных из этих растений, содержание в нем полисахаридов. Выбор обосновывается-тем, что полисахариды присутствуют во всех организмах как растительного, так и животного происхождения и выполняют функции защитных и опорных веществ.

Определение содержания водорастворимого полисахаридного комплекса .(ВПК) в данном растительном сырье в сочетании с другими параметрами процесса таблетирования позволили обнаружить, что с увеличением содержания ВПК прочность таблетки снижается при неизменном давлении таблетирования. <

Проведено изучение влияния наполнителей на прочность таблеток из растительного сырья. В качестве наполнителе« бьши взяты такие связующие вещества, как карбоксилметилцеллюлоза и поливинил-пирралидон в концентрации от I до 4%, а также сахар В концентрации от Ю до 40Ж.

Величина и наименование наполнителей выбирались из условия индифферентности человеческому организму.

Необходимый коэффициент прочности, согласно рекомендациям И.А.Муравьева, должен находиться в интервале 0,6+1,0 МПа.

Введение в таблетированную массу наполнителя позволяет получить таблетку в указанном интервале прочности из любого изученного типа растительного сырья при снижении давления таблетирования в 2,0-2,5 раза. На рис.1 представлены результаты исследований процесса таблетирования с использованием наполнителей.

При испытании на сжатие прочности таблетки определяется по коэффициенту прочности, который убывает геометрические размеры

таблетки и разрушающую нагрузку. Однако он не описывает действительные напряжения, возникающие в таблетке, и может служить лишь дня сравнительных технологических оценок. Поэтому нами использован метод определения напряженного состояния таблетки, которое возникает в результате ее сжатия в диаметральном направлении- Он учитывает геометрические размеры исследуемых тел, их конфигурацию, напряжения, возникающие в теле в зависимости от их величин в близлежащих точках. Проведены исследования упругих свойств таблеток с целью определения предельных нагрузок, при которых проявляются свойства Гукова тела.

Кп, МПа

Ф 0,5 О

Рис.1. Зависимость коэффициента прочности таблеток зверобоя от давления таблетирования РПр при различной концентрации карбоксилметилцеллюлозы I - без наполнителя;

2,3,4,5 - при концентрации карбоксилметилцеллюлозы 1%, 2%, 3%, 4% (соответственно).

Для определения напряжений в таблетке использовано бигармо-ническое уравнение, решение задачи заключается в отыскании такого значения функции , которое удовлетворяло бы данное уравнение, а также граничные условия.

Для решения системы уравнений использована ЭВМ ЕС 1022. Определена! напряжения в таблетке при ее сжатии в диаметральном Направлении. С учетом проведенных аналитических и экспериментальных ис-следовани'» установлено, что напряжение, возникающее в таблетке, можно определять с помощью выражения

¿п - & = АРпр + Ь , По (2)

ЛЦ0 Рп - опытная предельная нагрузка на таблетку,

отнесенная на единицу высоты, н/м;

Й - радиус таблетки, м.

Результаты исследований,, приведенных в этой главе, позволили определить влияние давления таблетирования, наименование и концентрацию наполнителей на прочность таблетки из растительного сырья и получить экспериментальную зависимость, установлена также теоретическим путем взаимосвязь между напряжениями, возникающими в таблетке при ее сжатии в диаметральном направлении и различными факторами процесса таблетирования.

Третья,глава посвящена теоретическому и экспериментальному исследованиям процесса экстрагирования из таблетированного 'растительного сырья.

В математической модели процесса экстрагирования из таблети-рованного растительного сырья, развитой на основе модели послойной отработки были учтены количества экстрактивных веществ в отработанной зонв. Это проводилось с помощью численных опенок слагаемых, входящих в уравнение материального баланса для частицы сферической формы. Показано, что количеством экстрактивных веществ, вносимых конвективным путем, можно пренебречь (0,03$).- На долю экстрактивных веществ в отработанной зоне в нашем случае приходится Учитывая высокую биологическую активность сырья, таким количеством экстрактивных веществ пренебречь нельзя.

В ходе исследований установлено, что пронесс экстрагирования из таблетированного растительного сырья состоит из двух периодов-переносэкстрактивных веществ с поверхности частипы и наиболее доступных пор, а также перенос экстрактивных веществ из внутрипоро-вого пространства.

Второй период наиболее продолжителен и время отработки сырья лимитируется именно им. Во время первого периода в частице отрабатывается слой &отр . Взаимосвязь между коэффициентами I) э и ^ выражается через &1* дэ/^огпр Конкретной величины ¿отр.

соответствует определенное значение экстрактивных веществ в растворе Ст . Тогда математическая модель процесса экстрагирования из таблетированного растительного сырья выражается системой уравнений. ' .

-3)эЭ-С.) ■ • (2)

у. ' . «

сГотр) = к'с/рх (5)

>1

¿ели

• сГо/ту>с г£ <5отр< I - период С/т» =• о ("6)

Если сГотрб > сГотр/ П - период Ст ^ О (7)

где (I) - уравнение материального баланса, учитывающее количество экстрактивных веществ в частице и в растворе; '

(2) - уравнение определяет граничные условия третьего

рода; I

(-3) - уравнение материального баланса для периодического процесса; (4) - уравнение предельно возможной концентрации

экстрактивных веществ; (5,6,7). - эти уравнения характеризуются наличием двух периодов.

Решение данной системы возможно при условии ¿/Э = СОп и линейности изотермы экстрагирования. Для этого случая нами получено следующее уравнение:

о[Р*(о) -Р,($)+а (-2 Зй)/

+ -Чоаь-сЛп К-**' / +

+ -0*Н+а1)[(Сш-УО0*)3 -2С*1п1с>»-УоОй. -С-1 ^ 1-Ых_ *

C--УoOsJj

гЗе о= Гс* -Ст

Л . '

6«

Г / N 1р (<-уг а + -к ,

Г/(*) = 6 Сл алс^ ~7э~

(3) (?)

(ю) (11)

Рй(х) = 15 2л С"у-х>г + ^ • (/2;

Рз (*)*Ш1 + *Ч\ ' (о;

Об =с*-/,5/с*с^;

г* 3

Г -1рг лс ,

дс=с*-с,« ' (/6)

Его аналитическое решение может быть использовано при кинетических расчетах как в первом, так и во втором периодах процесса. С помощью уравнения (8) можно определить численные значения коэффициентов Рэ . Для этого необходимо знать экспериментальные данные по кинетике извлечения, которые устанавливают взаимосвязь между Ст = / (Т ) • Определив значения 1)э . производим расчеты кинетической кривой, то есть решаем обратную задачу. Таким методом подбора коэффициента 2)э удалось получить хорошую сходимость расчетной и экспериментальной кривых. Полученные значения ])э хорошо согласуются с данными, полученные методом основанной на понятие регулярного режима. Так для левзеи сафлоровиднойс/р = 1.10"^ г», Ь =95 с. Ьэ=6,7.10"? м2/С, по методу регулярного режима $э =1,1. Ю"8 М2/С.

С.

4,0

2.0 Ю

•

/

/

1 1 1 1

240 ПО ' 1200 1680 2100 ~ £,С

Рис.2. Кинетические кривые извлечения веществ со средним диаметром частиц =1.10" м, Т=368°К,

Оу =1:20, I - таблетированная форма /РПр=Ю0 МПа, 2 - традиционно резанная Форма.

На рис.2 приведены кинетические кривые для таблеток левзеи сафяоровидной и традиционно резанного сырья. Его анализ показывает, что процесс извлечения из левзеи в таблетированной Аорме при давлении прессования Рпр =120 МПа и традиционно резанный по временному признаку в общем мало отличается друг от друга. Некоторые различия имеются только в первые 600 с, что связано с распадом таблетки и необходимостью дополнительного времени на разрыв связей между частицами, устанавливающимся в результате прессования. Отсюда олеаует, что при увеличении значения Рпр возрастает время, необходимое для проведения процесса..Это относится и к времени экстрагирования.

Таким образом показана целесообразность использования модели послойной отработки твердой фазы для описания процесса экстраги- . рования из таблетированного растительного сырья.

Установлено, что процесс таблетирования растительного сырья не ухудшает качество настоев, полученных из этих таблеток.

Четвертая .слава, посвящена разработке средств контроля качества экстрактов, полученных из таблетированного растительного сыпь ч.

Дальнейшим этапом использования таблетированного растнтель-эго сырья является получение из него водных и водно-спиртовых на-тоев. Оперативный текущий контроль выхода экстрактивных веществ настоях, полученных из этих таблеток, удобно проводить с: помощью искозиметров, поскольку по вязкости настоев на основе микрореоло-ии можно определить их концентрацию. Кроме того, величина коэ<Ми-иента динамической вязкости может быть использована для последую-их гидродинамических расчетов оборудования и процесса Фильтрации.

Микроскопическому исследованию экстрактивных частиц был под-ергнут ряд серийно выпускаемых настоек и бальзамов. Выбор субст-атов для исследований продиктован различиями в технологии их из-отовления и исходного сырья.

Содержание коллоидных частиц в настойках составляет до 8 г а 100 мл, а в бальзамах - от 7 до 30 г на 100 мл. Лабораторными сследованиями установлено, что имеющиеся различия в технологии лияют на их форму и размеры. Визуальные и фотографические исследо-ания объектов были проведены с использованием микроскопа с 400 и 00-кратным увеличением. Измерения'частиц проводились при помощи асштабной сетки с ценой деления 10 мкм. Анализ полученных данных оказывает, что размеры частиц в бальзамах изменяются-в интервале :3-25 мкм, в настойках примерно в 2,0-2,5 раза меньше. Установлено, [то частицы бальзамов имеют более выгодную гидродинамическую фор-iy. Ортогональные оси, проведенные через центр частицы, отличаются фуг от друга .не более чем на 20-30^. Частицы настоек отличаются IT конгломератов бальзамов тем, что имеют более вытянутую форму с ¡оотношением осей более 1:2. Размеры частиц не влияют существенно ia динамическую вязкость суспензий. Вместе с тем, при прочих рап-!ых условиях переход от сферической Формы частиц к эллипсоидальной ¡лечет за собой увеличение вязкости суспензии.

Исследование вязкости свойств бальзамов и настоек проводили ) интервале температур 283*343+ 1°К. Этот интервал выбран из био-зеологических соображений. Для измерения вязкости был использован эотационный вискозиметр типа " Reote st-2", со скоростями сдвига

^ =48,64-1312 с"1. Количество измерений во всех случаях состав-шло не менее imih на одну экспериментальную точку.

Настойки р.' ¡¡и,I.замы по вязкостным свойствам могут быть отнесены к средам п! итона. Результаты исследования вязкостных свойств зальзамов в пи;- юимостп от температуры показали, что изменение

динпмического коэффициента вязкости, в зависимости от концентраций, можно проводить по уравнению Ванда, с использованием справочных данных вязкости основной жидкости при 'температурах 283-338°К.

Результаты исследования вязкости свойств настоек в зависимости от температуры представлены на,рис.3.

I ,0>

По-С

Ъ

2

1

260 300 320 »10 Г,К

Рис.3. Зависимость вязкости настоек от температуры: 1,2 - теоретические кривые по уравнению Ванда при содержании общего экстракта 0 и 8 г на 100 мл, соответственно;

3 - экспериментальная кривая.

Но предварительным расчетам кривая 3 должна пройти между кривыми I и 2, однако этого не происходит (рис.3). Для математического описания полученной аномалиинеобходимо использовать уравнение Эйнштейна с дополнительной эмпирической функцией К.

1 _ - 13 -

да Ь , Ь 1 2 ~ коэффициенты динамической вязкости соответст-

0 венно коллоидной системы, примеси и жидкой несущей фазы, Па, с;

У - объемная доля примеои;

К (Г)- функция, зависящая от температуры Т и учитывающая явления аномалии.

Конкретное выражение функции К для исследованных настоек шеет вид:

По-с

Таким образом, динамическая вязкость настоев, в зависимости эт температуры и объемного содержания общего экстракта (при условии , что £ = 00 ), можно определить из выражения:

118£о Па-с (18)

В расчетных формулах ротационных вискозиметров, используемых на практике при проведении в экспериментальных исследованиях, обычно пренебрегают влиянием особенностей движения материала под дном ротора и на границе вискозиметрируемого материала с газовой средой, что приводит к существенным погрешностям в измерениях.

С целью исключения влияния указанных краевых эффектов, а также трения в подшипниках внутреннего измерительного цилиндра, для ротационного вискозиметра типа "(ХеоЬе была разработана

приставка, где наружный цилиндр имеет возможность перемещаться вдоль продольной оси. На этом цилиндре для контроля уровня жидкости предусмотрено два смотровых отверстия на высоте, равной длине и половине длины внутреннего цилиндра. Исключение краевых эффектов и потерь на трение в подшипниках достигается вычитанием показаний прибора, получаемых при одноРРи той же скорости сдвига для различных уровней жидкостей. Коэффициент динамической вязкости.в этом случае определяется'по видоизмененной нами формуле Маргулесас

г

_ /Иг - Мг . - Яь (19)

--Ж5ТГ ТГГьГ , По-с

где СО - угловая скорость вращения подвижного цилиндра, С-1 '

М< иМг - крутящие моменты, соответственно, при высоте I. и 0,5 I. цилиндрического слоя, Н, м;

Ян и наружный и внутренний радиусы цилиндров, соответственно, м.

Результаты экспериментальных исследований, проведенных для опенки влияния этих погрешностей на величину коэффициента вязкости приведены на рис.4. Очевидно, существенное и возрастающее по мере роста скоростей сдвига их влияние на величину динамической вязкости. Типовая система даст завышенные значения коэффициента вязкости.

По С

ю

5

Рис.4. Изменение динамического коэффициента вязкости при различных системах: I - типовая; 2 - экспериментальная.

Исследовано влияние величины зазора между днищами цилиндров на величину динамической вязкости жидкости. Величину зазора изменили в интервале сС =0,007*0,018 м. Результаты вискозиметриро-ванип сравнивались с данными, полученными на типовом узле, особенность которого заключалась в конструкции днищ. У типового днище было выполнено в виде "колокола", а у экспериментального- плоское. Результаты исследований приведены на рис.5. '

Таким образом, установлена величина погрешности ротационных приборов, связанная с краевыми эффектами и потерями на трение в подшипниках. Найдено, что геометрическая Лорма дна внутреннего пилнндра и расстояние от его нижней поверхности до дна наружного также влияет на результаты измерений. Колоколообразная форма дна внутреннего цилиндра делает прибор нечувствительным к влиянию зазора в интервале 0,007-0,018 м на величину вязкости излученных

оллоидных систем. Если не учитывать влияние дна при ее плоскости онструкции, то можно получить завышенные значения коэффициента вяз-ости. Эти значения погрешностей при уменьшении зазора, например, 0,015 до 0,01 м, увеличились более чем в два раза.

Z

ЛЬ с

х -2 л -

5 10 15 20

Рис.5. Изменение коэффициента динамической вязкости в зависимости от зазора сГ между днищами цилиндров, при различных измерительных системах: I - экспериментальная, 2 - типовая.

Таким образом полученные эмпирические зависимости необходимо считывать для описания вязкости водно-спиртовых настоев, а разрабо-■анные новые подходы при проектировании ротационных вискозиметров юзволяют увеличить точность измерений исследуемых материалов.

В пятой главе приведены результаты использования материалов заботы в промышленных условиях.

На Новокемеровском пиво-безалкогольном заводе проведены промышленные испытания усовершенствованного технологического процесса голучения тонизирующего напитка "Саяны" с использованием таблети-рованного растительного сырья. Известно, что этот напиток содержит :пиртовый экстракт левзеи сафлоровидной, в количестве 0,6 л на 100 ;ал. Из таблетированной, описанным способом, левзеи сафлоровидной 1риготавливается водный настой. Количество растительного сырья бы-то выбрано из учета эквивалентности ..-существующему технологическому 1роцессу. Полученный водный настой заменил в тонизирующем напитке "Саяны" спиртовой экстракт.

Испытания показали, чтр процесс таблетирования растительного сырья практически не меняет'содержание водорастворимого полисаха-ридного комплекса, который является важнейшим показателем, опреде -ляккцим органолелтические свойства продукта. 'Это согласуется с результатами лабораторных исследований. Дегустационная комиссия дала положительную оценку напитку.

Замена спиртового экстракта левзеи сафлоровидной на водную вытяжку позволила получить годовой экономический эффект б размере 7,9 тыс.руб.

Результаты исследования краевых эффектов, проведенные в диссертационной работе, позволили разработать конструкции новых ротационных вискозиметров, повышающих точность измерения. Это достигается в одном из вискозиметров тем, что измерительный узел выполнен в виде, сдвоенных цилиндров, вращающихся навстречу друг Другу. При такой конструкции прибора достигается автоматическое исключение погрешностей, связанных с потерями в подшипниках передачи и краевыми эффектами. Второй ротационный вискозиметр на внешнем измерительном цилиндре имеет поршневую насадку. Поршневая насадка выполняет роль дозатора, который подает измеряемую жидкость на высоту

¿и 0,5 £ внутреннего измерительного цилиндра. Полученные в результате измерения величины исключают погрешности, связанные с краевыми эффектами и трением подшипниках.

Данные ротационные вискозиметры защищены авторскими свидетельствами и внедрены в научно-исследовательских лабораториях Кемеровского технологического института пищевой промыпленности и Кемеровского Государственного медицинского института для исследований . реологических свойств жидкостей.

Для расчета процесса экстрагирования из таблетированного растительного сырья необходимо использовать разработанную методику.

Определиться с исходными данными:

1,0. Условия таблетирования

1.1. Характеристика растительного сырья.

1.2. Концентрация и наименование различных наполнителей.

1.3. Прочность готовой таблетки.

2.0. Необходимое количество водного или водно-спиртового настоя (определенной концентрации).

Зная перечисленные параметры, можно рекомендовать следующий порядок расчета процесса:

1. По характеристике растительного сырья, концентрации и наименованию различных наполнителей, а также зная необходимую прочность готовой таблетки по уравнению (2), определяется давление ' таблетирования.

2. Текущую концентрацию экстрактивных веществ в настое, в зависимости от давления таблетирования и времени находим по уравнению (8).

- IV -

Контроль качества водных и водно-спиртовых настоев проводим с помощью ротационных вискозиметров конструкции КемТИПП с учетом уравнения (Ш.

Совместно с филиалом Института фармакологии СО АМН СССР, член-корреспондентом АМН СССР Е.Д.Гольбергом выработаны предложения по расширению растительного сырья в медицинской практике. Таблетиро-вание растительного сырья улучшает её сохранность, транспортирование, дозирование.

В клинических условиях Томского Государственного медицинского института прошли испытания таблетки ромашки аптечной, зверобоя продырявленного, левзеи сафлоровидной и показали высокую эффективность применения. Это объясняется улучшением сохранности биологически активных веществ в процессе переработки и хранения. Таблети-рованная форма растительного сырья позволяет осуществить её точное дозирование. Была обеспечена прочность таблетки в необходимом интервале ( Кп » 0,6-1,0, Ша) для всех испытываемых видов растительного сырья при одновременном снижении давления таблетирования в 2;0-2,5 раза. Уменьшаются затраты на транспортировку, хранение растительного сырья в таблетированной форме, улучшаются условия труда при реализации подобной продукции.

ВЫВОДЫ И ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ.

1. Получено математическое описание напряженного состояния таблетки при её сжатии в диаметральном направлении в зависимости от различных факторов процесса таблетирования растительного сырья.

2. Установлено, что получение настоев из таблеток не ухудшает их качества. Предложено для описания процесса экстрагирования из таблетированного растительного сырья использовать усовершенствованную математическую модель послойной отработки твердой фазы.

3. Получены эмпирические зависимости вязкости водно-спиртовых настоев от конфигурации частиц и температуры.

4. Разработаны методы исключения краевых эффектов при ротационной вискозиметрировании, что позволяет уменьшить погрешность реометров.

5. Результаты теоретических и экспериментальных исследований использованы для созданий:

- усовершенствованного процесса приготовления тонизирующего безалкогольного напитка "Саяны". Процесс прошел промышленные

испытания на Новокемеровском пиво-безалкогольном заводе. Годовой экономический orMfeKT 7,9 тыс.руб.;

- двух новых конструкций ротационных вискозиметров, техническая новизна которых защищена авторскими свидетельствами №№ 1065736, I125509;

- процесса таблетирования растительного сырья. Таблетки, приготовленные по нашему методу, используются для лечения кожных заболеваний в клиниках Томского Государственного медицинского института .

Основное содержание диссертационной работы изложено в следующих печатных трудах: «

1. АРЕТ В.А., ПИРОГОВ А.Н., ДРУГОВ В.Г. Влияние температуры на вязкость водно-спиртовых настоев // Ферментная и спиртовая промышленность. - 1985. - № 4. - С. 26.

2. АРЕТ В.А., ПИРОГОВ A.H.-, ДРУГОВ В.Г. 0 вязкости водно- • спиртовых настоев: Тез.докл. ХХП Всесоюзного сипозиума по реологии. - Волгоград. - 1984. - С. 211.

3. АРЕТ В.А., ПИРОГОВ А.Н., ДРУГОВ В.Г. Вязкость водно-спиртовых настоев // Известия Высших заведений СССР. Пищевая технология.

-1987. - № 4. - С. II2-II5.

4. A.C. V« 1065736 СССР, МКИ3 6. 01 Р № II/I4. Ротационный вискозиметр / А.Н.Пирогов, В.А. Арет, В.Г.Другов, В.А.Котофеев; Кемеровский технологический институт пищевой промышленности (СССР),

- Я» 3434268/18-25; Заявл. 06.05.82; Опубл. 07.01.84; Бюл. № I.-

5. A.C. № I125509 СССР, МКИ3 G Ol F № II/I4. Ротационный вискозиметр /А.Н.Пирогов, В.А.Арет, В.Г.Другов, В.А.Котофеев; Кемеровский технологический институт пищевой промышленности (СССР),

- 3602471/24-25; Заявл.08.06.82; Опубл. 23.11.84; Бюл. № 43.

6. ДРУГОВ В.Г. и др. Исключения краевых эффектов при ротационном вискозиметрировании. Сб.научн.трудов. Экспериментально-теоретические исследования оборудования и технологии для пищевых производств Кузбасса. Кемерово.- 1985. - С. I2I-I25.

7. ДРУГОВ В.Г. и др. Изучение факторов, влияющих на процесс таблетирования растительного сырья. Тр.Всесоюзной конференции "Новые лекарственные препараты из растений Сибири и Дальнего Востока". - Томск. - 1986. - С. 54.

8. ДРУГОВ В.Г. и др. Определение выхода экстрактивных веществ из таблетированного растительного сырья различными Физико-

химическими методами Тез. докл. II Всесоюзной научно-технической конференции: "Теоретические и практические аспекты применения методов инженерной физико-химической механики с целью совершенствования и интенсификации технологических процессов пищевых производств.

- М., 1986. - С. 54.

9. ДРУГОВ В.Г., О.Е.ЩЕРБАКОВ. О напряженном состоянии инструмента при таблетировании растительного сырья. Сб. научн. трудов. Экспериментально-теоретические исследования технологических процессов и модернизация пищевых производств Кузбасса. Кемерово. 1987.

- С. 30-32,

10. ДРУГОВ В.Г., АРЕТ В.А. Таблетирование растительного сырья с различными наполнителями Сб. научн. трудов. Исследование^возможности совершенствования технологических процессов и оборудования пищевой промышленности КуЛяллп. Кеиопппп _ ТРЯЧ _ П Р>Я_7Т