Наукові основи і апаратурне оформлення процесів довгострокового зберігання харчових продуктів

Сформульоване правило є наслідком законів збереження мас, еквівалентів Вант-Гоффа і у відповідності з ним, орієнтуючись на величини зрівнювальних коефіцієнтів, можна без підрахунків оцінити кінцевий результат по осмотичним тискам.

Динаміку зміни осмотичного тиску розчинів розглянемо на прикладі спиртового бродіння. Приймемо, що початковий осмотичний тиск розчину глюкози складає одиницю. У відповідності зі сформульованим правилом по завершенню реакції загальний осмотичний тиск спирту і СО2 складатиме чотири одиниці. Приймемо також, що і початкова концентрація глюкози складає умовну одиницю. Тоді по мірі протікання реакції концентрація і їх осмотичний тиск складатимуть однакові долі одиниць в межах від одиниці до нуля. Співвідношення параметрів цих та інших величин представлено на рис. 10. Таким чином має місце поступове зростання загального осмотичного тиску, і максимальна його величина складає 4 умовні одиниці.

Останнє, однак, буде справедливим, якщо утворюваний діоксид вуглецю залишатиметься в розчині. Цій умові відповідає бродіння тиражної суміші в пляшках у виробництві шампанського. Правомірною є постановка питання про подібну організацію бродіння або хоча б доброджування пива, про організацію на цій технології виробництва квасу або елементів виробництва газованих напоїв.

Для випадку мікробної клітини, що знаходиться в культуральному середовищі чи продукті, рушійна сила масообмінних процесів повинна визначатися за формулою

Рк = Ркл + 1 - (Р + 2),

де Ркл - фізичний тиск клітинного соку.

Фізичний тиск клітинного соку Ркл за своєю величиною відрізняється від надлишкового тиску Р на певну величину на зразок Лапласівського тиску в бульбашці, що знаходиться в рідинній фазі.

Якщо погоджуватися з записом у формі (47) то слід прийти до висновку про те, що зміна загального тиску Р має викликати зміну рушійної сили Рк масообмінних процесів.

Розміщення мікробних клітин в середовищі приводить до дифузії розчинника через їх оболонки і якщо осмотичний тиск розчину менший за осмотичний тиск клітинного соку, то вода дифундує в середину клітини. При цьому тиск в клітині змінюється по двом причинам. По-перше, збільшується доля рідинної фази, що приводить до підвищення напруження в оболонці і її розтягування. Разом з тим збільшення рідинної фази розчинника за стабільної кількості розчинених речовин осмотичний тиск зменшує. В загальному підрахунку маємо

де V - початковий об'єм клітинного соку; V - зростання об'єму рідинної фази клітини за рахунок осмосу.

Дифузія розчинника припиняється, якщо тиск клітинного соку стане рівним осмотичному. При цьому

Ркл = осм = Р + ?осм,

де Р?осм - складова реальної долі осмотичного тиску і

?осм = осм - Р

Відомо, що за відсутності живильних речовин мікроорганізми можуть переходити до стану анабіозу. При цьому має місце перехід до рівноважного стану з середовищем у тому числі і по осмотичним явищам. Такий перехід може вважатися перехідним процесом, і, якщо р1 > р2, де р2 - осмотичний тиск, наприклад, водного середовища, то буде мати місце перехід розчинника до клітини. Масообмін по розчиннику запишемо у вигляді відомої залежності

,

де dV - зміна об'єму розчинника у клітині; dф - час процесу.

Виразимо об'єм розчинника у клітині V так

і позначимо . Тоді маємо

.

Як бачимо з останньої формули, зміна р1 залежить від параметрів системи і є функцією часу.

В розгорнутому вигляді одержуємо залежність

.

Якщо осмотичний тиск середовища р2 =0, то рівняння (54) переписується у вигляді

,

де А0 - стала інтегрування.

За маємо .

Тоді

.

Размещено на http://www.allbest.ru/

З рівняння (56) видно, що осмотичний тиск клітинного соку р1 з часом зменшується за гіперболічним законом (крива 1, рис. 11). Разом з тим молекулярна дифузія розчинника приводить до підвищення фізичного тиску в клітині Рк (крива 2).

Для оцінки впливу рівня осмотичного стресу виконано дослідження, пов'язане з часом лаг-фази і динамікою бродіння. Вихідною вибираємо культуру сухих хлібопекарських дріжджів, фіксовану масу яких ділимо на дві рівні частини. Одна частина дріжджів задається в живильне середовище з концентрацією цукру 10 % масових і відслідковується початок бродіння і наростання тиску СО2 в герметизованому об'ємі. Другу частину дріжджів на першому етапі розчиняємо у дистильованій воді, що приводить до підвищення фізичного тиску клітинного соку до якогось максимального значення Ркл. Після витримки в часі в одержаний субстрат задається розчин цукрози, з тим, щоб загальна початкова концентрація співпадала з першим випадком. В обох випадках фіксується час, що відповідає лаг-фазі і інтенсивність бродіння по наростанню тиску СО2. Результати представлено на рис. 12.

Размещено на http://www.allbest.ru/

На рис. 13 зображено схему для пояснення різних результатів щодо швидкості зброджування. На осі 0р (рис. 13) нанесено значення осмотичного тисків рк.д.в. (клітинного соку дріжджів, витриманих у воді); рк.с.р. (клітинного соку дріжджів витриманих у розчині солі); рк.с.д. (клітинного соку сухих дріжджів); рсер. (середовища); рб.е. (бактеріостатичних ефектів).

Розміщення мікробних клітин з різним потенціалом осмотичного тиску у середовищі з показником р = рсер. приводить до різних швидкостей дифузії води через клітинну оболонку і навіть напрямків дифузії.

Мікроорганізми, що потрапили за показником осмотичного тиску в зону І, втрачають вологу з тим більшою швидкістю, чим далі від значення рсер. Відстоїть показник осмотичного тиску клітинного соку. Різниця величин рсер. і рк.с. (клітинного соку) за інших рівних умов визначає подовженість у часі лаг-фази.

Для зони ІІ характерною є міграція молекул води в середину клітини і поступове зменшення осмотичного тиску клітинного соку.

В результаті змін осмотичного тиску клітинного соку відбувається наближення до оптимального співвідношення його з осмотичним тиском середовища.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Дослідження по визначенню впливів осмотичних тисків середовищ на рівень летальних ефектів і умовах вакуумування проводились без кипіння середовища і в режимі адіабатного кипіння. При цьому температури середовищ в усіх випадках витримувалися з обмеженням по максимальним значенням t ? 38 °С, що виключало летальні ефекти по цьому показнику.

Узагальнені результати експериментальних досліджень наведені в табл. 3.

Таблиця 3 - Результати досліджень по оцінці летальних ефектів вакуумування

Дослідження показали, що на рівень летальних ефектів впливають такі показники, як час витримки середовища у вакуумній камері та динаміка зміни тиску у вакуумній камері від максимального до мінімального значень (табл.4).

Таблиця 4 - Дані до оцінки впливів часу вакуумування і динаміки зміни тиску на рівень летальних ефектів

Проведені попередні дослідження дали можливість для проведення повного чотирифакторного експерименту, перелік та значення факторів якого наведено в табл. 5.

Таблиця 5

Математична обробка результатів експериментальних досліджень представлена у вигляді рівняння

Розділ 7 присвячено реалізації результатів теоретичних і експериментальних досліджень.

ВИСНОВКИ

Виконаний аналіз літературних джерел, досягнень науки і сучасних технологій, загального стану промисловості і динаміки її розвитку, а також виконані теоретичні і експериментальні дослідження та промислові випробування дозволяють відмітити наступне.

Показано, що в інтересах удосконалення технологій довготривалого зберігання сировини і продукції харчових виробництв продовжуються активні пошуки в напрямку використання різних фізичних, теплофізичних, хімічних впливів та їх різних комбінацій. Домінуючою з числа названих залишаються теплова пастеризація та стерилізація як такі, що забезпечують з майже 100 відсотковою гарантією досягнення заданих рівнів асептичного стану продукції. Хімічні засоби досягнення консервувальних ефектів знаходяться у більшості випадків у суттєвому протиріччі з екологічними вимогами.

Визначено, що підвищення рівнів асептичних впливів дискретно-імпульсних технологій обробки газорідинних середовищ, створення умов адіабатного кипіння з досягненням кавітаційних режимів та перехід від дискретно-імпульсних до вакуумних технологій слід розглядати як перспективний напрямок розвитку сукупності фізичних впливів. Це тим більш доцільно і у зв'язку з тим, що температурний діапазон активної життєдіяльності більшості мікроорганізмів, що супроводжують продукцію харчових виробництв, обмежується величинами у 28-36 оС.

Створено і підтверджено гіпотезу про те, що перехід вологи оброблюваної продукції у метастабільний стан з її наступним адіабатним кипінням є головним наслідком вакуумування. Перехід до метастабільного стану внутрішньоклітинної вологи пов'язується з її осмотичним тиском. Осмотичні тиски середовищ є одним з важливих чинників життєдіяльності мікроорганізмів і їх співвідношення з осмотичним тиском клітинного соку визначають фізичний тиск в клітинах мікроорганізмів і можливість переведення їх рідинної фази до метастабільного стану.

Показано, що вакуумна обробка середовищ супроводжується 14-наслідками, у тому числі і летальними впливами на мікрофлору. Запропоновано стосовно харчових виробництв технології вакуумної обробки поділити за призначенням на групи технологічного навантаження, енергетичного призначення і пов'язану з технологіями пакування продукції.

Показано, що однією з складових досягнення бактеріостатичних станів є припинення масообміну в системі ”клітина - середовище” по газовій фазі у зв'язку з різким обмеженням розчинності газів.

Встановлено співвідношення між термодинамічними, енергетичними і гідродинамічними параметрами рідинних середовищ в умовах дискретно-імпульсних технологій. Розроблено методи розрахунку вакуумних систем з розгорткою у часі змін термодинамічних параметрів.

Розроблено методики розрахунку процесів теплопередавання в умовах пастеризації фасованої склотарної продукції харчових виробництв, визначено можливості і межі інтенсифікації теплообміну. Розроблено і впроваджено систему рекуперації теплової енергії стосовно тунельних пастеризаторів, створено конструкторську документацію на пастеризатор тунельного типу ЦАИГ.ПСТ - 6.00.00.000.

Вперше розроблено математичну модель по оцінці тисків в пляшках при тепловій пастеризації пива і інших газованих напоїв з використанням запропонованого поняття аналога константи Генрі.

Вперше запропоновано використання технологій різкого зниження тиску (ТРЗТ), в основу яких покладено використання потенціальної енергії розчиненого газу. Доведена можливість руйнування під дією десорбованого газу не тільки газонасичених біологічних об'єктів високого рівня вологості, а і твердих газонасичених тіл.

Показано, що потужність вибухоподібної дії розчинених газів в ТРЗТ визначається швидкістю десатурації, яка залежить від глибини входження системи у метастабільний стан, що визначається перепадом тисків і динамікою його відтворення. Доведена можливість одержання летальних ефектів по мікрофлорі за рахунок використання ТРЗТ.

Промисловими випробуваннями підтверджена висока ефективність використання ТРЗТ у виробництві овочевих, плодових, ягідних соків для підвищення виходу цільових продуктів та з метою досягнення їх асептичних станів.

Визначено закономірності зміни осмотичних тисків середовищ в умовах протікання хімічних і біохімічних реакцій. Встановлено, що кінцеві осмотичні тиски розчинів речовин, що взаємодіють пропорціональні зрівнювальним коефіцієнтам у відповідних рівняннях.

Показано, що з точки зору інтересів життєдіяльності мікроорганізмів в рідинній фазі принципове значення має рівноважний стан за осмотичними тисками середовища і клітинного соку клітин. Підвищення загального для системи ”середовище - клітина” тиску не може привести до явищ на рівні летальних або бактеріостатичних ефектів.

Створено математичну модель масообміну в системі ”середовище - клітина”, встановлено співвідношення між осмотичними і фізичними тисками клітинного соку. Величина різниці осмотичних тисків клітинного соку і середовища визначає глибину різних видів стресів мікроорганізмів (етанольних, температурних, осмотичних тощо).

Встановлено, що вакуумування біологічних середовищ створює обмеження в масообміні між клітинами і середовищем. Рівень обмежень процесів масообміну і стану мікробних клітин залежить від осмотичного тиску розчину.

Показано, що комбінації вакуумування і адіабатного кипіння середовищ дають підвищення рівнів летальних ефектів. Адіабатне кипіння у поєднанні з вакуумуванням відносяться до чисто фізичних чинників бездоганної екології.

На основі вакуумування і використання осмомолекулярної дифузії без теплової обробки розроблено технологію одержання ягідних, плодових та овочевих сиропів довготривалого зберігання з гарантованим збереженням первинної органолептики та вітамінних комплексів.

Сумарний економічний ефект по результатам розробок склав 854 тис. грн.

ПЕРЕЛІК РОБІТ, ЩО ОПУБЛІКОВАНІ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ

1. Фізико-хімічні методи обробки сировини та продуктів харчування: Монографія / А.І. Соколенко, В.Б. Костін, К.В. Васильківський, О.Ю. Шевченко, В.Й. Лензіон, В.Г. Рєзнік. - К.: АртЕк, 2000. - 306 с.

Особистий внесок здобувача: написання глави 4.

2. Справочник специалиста пищевых производств. Книга 2. Теплофизи-ческие процессы. Энергосбережение / А.И. Соколенко, А.И. Украинец, В.Л. Яровой, К.В. Васильковский, А.Е. Шевченко, В.А. Поддубный, В.И. Лензион, И.Ф. Максименко, Н.Г Добровольская. - К.: АртЭк, 2002. - 370 с.

Особистий внесок здобувача: написання глави 2.

3. Шевченко О.Ю. Технології стабілізації показників харчової продукції: Монографія. - К.: Люксар, 2005. - 156 с.

Особистий внесок здобувача: монографія написана одноосібно.

4. Вода, напитки, продукты питания: Монография / А.И. Соколенко, А.И. Украинец, В.Л. Яровой, В.А. Поддубный, А.Е. Шевченко, К.В. Васильковский, В.И. Лензион, Н.Г Добровольская, И.Ф. Максименко. - К.: Люксар, 2006. - 368 с.

Особистий внесок здобувача: написання глави 3.

5. Асептична підготовка склотари / А.І. Соколенко, К.В. Васильківський, О.Ю. Шевченко, В.Б. Костін // Харчова і переробна промисловість. - 1999. -№ 1-2. - С. 38-39.

Особистий внесок здобувача: розробив та обгрунтував схему асептичної підготовки склотари.

6. Лінії пакування (принципи побудови) / А.І. Соколенко, О.Ю. Шевченко, К.В. Васильківський // Упаковка. - 2001. - № 5.- С. 36-37.

Особистий внесок здобувача: запропонував принципи побудови ліній пакування харчових продуктів.

7. Підготовка повітря в процесах виробництва солоду / О.Ю. Шевченко // Харчова промисловість. - 2003. - № 2(47). - С. 66-69.

Особистий внесок здобувача: стаття написана одноосібно.

8. Технологічні аспекти процесів замочування зерна при виробництві солоду / О.Ю. Шевченко, Н.Г. Добровольська // Харчова промисловість. - 2003. - № 2(47). - С. 69-70.

Особистий внесок здобувача: запропонував конструкції замочувальних чанів з ежекторними аераторами та аераторами низького тиску.

9. Асептична обробка тари / Шевченко О.Ю. // Упаковка. - 2003. - № 5. С. 24-25.

Особистий внесок здобувача: стаття написана одноосібно.

10. Технології різкої зміни тиску в пакуваннях / О.Ю. Шевченко, В.А. Піддубний // Упаковка. - 2004. - № 5. - С. 28-31.

Особистий внесок здобувача: показав рівень енергетичного імпульсу та його вплив на мікрофлору при різкій розгерметизації газонасичених середовищ.

11. Динаміка змінення вмісту діоксиду вуглецю у пакованнях газованих напоїв / А.І. Соколенко, О.Ю. Шевченко, В.А. Піддубний, А.Й. Варфоломєєв // Харчова промисловість. - 2004. - № 3. - С. 138-140.

Особистий внесок здобувача: розробка аналітичної моделі масообміну в системі газ-рідина при розгерметизації паковань газованих напоїв.

12. Визначення параметрів вакуумного пакування харчових продуктів / О.Ю. Шевченко // Харчова промисловість. - 2004. - № 3. - С. 140-143.

Особистий внесок здобувача: стаття написана одноосібно.

13. Визначення впливів осмотичного тиску і стабілізація харчових продуктів / О.Ю. Шевченко, В.А. Піддубний // Наукові праці НУХТ. - 2004. - № 15. - С. 65-67.

Особистий внесок здобувача: виконав оцінку впливів осмотичного тиску на стабілізацію харчових продуктів.

14. Физические и технологические эффекты вакуумного упаковывания / Р. Бонк, М. Пфайфер, А.И. Соколенко, А.Е. Шевченко // Упаковка. - 2004. - № 6. - С. 38-41.

Особистий внесок здобувача: показав ефективність вакуумних технологій для інтенсифікації та збільшення виходу готової продукції у виробництві соків, морсів, вина тощо.

15. Вплив різних факторів на умови вакуумного пакування продукції / О.Ю. Шевченко // Упаковка. - 2005. - № 2. - С. 24-26.

Особистий внесок здобувача: стаття написана одноосібно.

16. Енергетичні та гідродинамічні параметри продукції під час вакуумного пакування / А.І. Українець, О.Ю. Шевченко // Упаковка. - 2005. - № 3. - С. 16-18.

Особистий внесок здобувача: розробка математичної моделі зміни розмірів газопарових бульбашок в процесі вакуумування, проведення багатофакторного експерименту та обробка його результатів.

17. Технології різкої зміни тисків при пакуванні харчових продуктів / О.Ю. Шевченко, А.І. Українець // Упаковка. - 2005. - № 4. - С. 31-33.

Особистий внесок здобувача: розробив теоретичну модель по визначенню критичного часу розгерметизації газонасичених середовищ пов'язаного з руйнуванням клітинних оболонок.

18. Оцінка ефектів осмотичних явищ / О.Ю. Шевченко, А.І. Українець, А.І. Соколенко // Наукові праці НУХТ. - 2005. - № 16. - С. 159-161.

Особистий внесок здобувача: розробив фізичне підгрунтя впливів осмотичних тисків в дії на мікроорганізми.

19. Моделювання масообмінних процесів у системі ”середовище - клітина” / А.І. Українець, А.І. Соколенко, О.Ю. Шевченко, В.А. Піддубний // Наукові праці НУХТ. - 2005. - № 16 . - С. 162-163.

Особистий внесок здобувача: розробив математичну модель масообміну в системі ”клітина-культуральне середовище”.

20. Дослідження впливів осмотичних тисків на динаміку бродіння / О.Ю. Шевченко, А.І. Українець, А.І. Соколенко // Харчова промисловість. - 2005. - № 4. - С. 136-140.

Особистий внесок здобувача: проведення експериментальних досліджень та формулювання висновків.

21. Дослідження зміни тиску в герметичних упаковках з вином та іншими харчовими продуктами за теплової обробки / О.Ю. Шевченко, А.І. Українець, О.С. Макаров, О.П. Мацко, В.Й. Лензіон // Магарач. Виноградарство и виноделие. - 2005. - № 2. - С. 33-35.

Особистий внесок здобувача: розробка теоретичної моделі по встановленню взаємозв'язку між коефіцієнтом Генрі і його аналогом для газонасичених рідинних середовищ.

22. Дослідження технологій різкої зміни тисків при виробництві вин та інших харчових продуктів / О.Ю. Шевченко, А.І. Соколенко, О.С. Макаров, О.П. Мацко, В.Й. Лензіон // Магарач. Виноградарство и виноделие. - 2005. - № 3. - С. 25-27.

Особистий внесок здобувача: розробка математичної моделі десорбції газонасичених середовищ енергетичний рівень яких визначається потенціальною енергією розчиненої газової фази.

23. Пастеризаційна та стерилізаційна обробка продукції / А.І. Українець, О.Ю. Шевченко, В.А. Піддубний // Харчова і переробна промисловість. - 2005. - серпень-вересень. - С. 16-18.

Особистий внесок здобувача: проведення експериментальних досліджень по динаміці нагрівання продукту в пляшці при моделюванні процесів пастеризації, обробка результатів та формулювання висновків.

24. Нові можливості апаратурного забезпечення солодових виробництв / О.Ю. Шевченко, А.І. Соколенко, В.М. Ковбаса, В.А. Піддубний // Хранение и переработка зерна. - 2005. - № 8(74). - С. 32-34.

Особистий внесок здобувача: запропонував схему камери кондиціонування повітря солодових виробництв та конструкцію дезінтегратора водяного потоку.

25. Енерговитрати в транспортних системах насипних вантажів / В.М. Ковбаса, А.І. Соколенко, О.Ю. Шевченко, В.А. Піддубний // Зернові продукти і комбікорми. - 2005. - № 3. - С. 45-47.

Особистий внесок здобувача: показав незалежність енерговитрат в системі транспортування вантажів в гравітаційному полі від форми траси.

26. Технології пакування харчової продукції (фізичне і термодинамічне підгрунтя) / О.Ю. Шевченко, В.А. Піддубний // Упаковка. - 2006. - № 1. - С. 57-59.

Особистий внесок здобувача: показав можливість досягнення летальних ефектів по мікрофлорі за рахунок переведення системи до метастабільного стану при пакуванні.

27. Проблемы и перспективы получения соков из растительного сырья / А.П. Мацко, В.И. Лензион, А.И. Соколенко, А.Е. Шевченко, И.Ф. Максименко // Сад, виноград і вино України. - 2005. - № 8-10. - С. 26-28.

Особистий внесок здобувача: показав вплив вакуумних та технологій РЗТ на можливість збільшення виходу цільового продукту.

28. Технологии фасования / А.И. Соколенко, П. Бонк, М. Пфайфер, А.Е. Шевченко, К.В. Васильковский // Мир упаковки. - 2005. - № 41. - С. 8-10.

Особистий внесок здобувача: показав взамозв'язок між швидкістю виділення газової фази в напої та фізико-хімічними властивостями середовища.

29. Самоохлаждающаяся упаковка / А.И. Соколенко, К.В. Васильковский, А.Е. Шевченко, В.А. Поддубный // Мир упаковки. - 2005. - № 41. - С. 11-12.

Особистий внесок здобувача: провів узагальнення інформації по можливостям охолодження споживчих упаковок.

30. Энергетическая оценка процессов производства газированных напитков / А.И. Соколенко, А.Е. Шевченко, В.А. Поддубный, Т.В. Лисовая // Мир упаковки. - 2005. - № 41. - С. 13-15.

Особистий внесок здобувача: запропонував гідравлічну схему пастеризатора тунельного типу з мінімізацією витрат води.

31. Бензоат натрия в индустрии безалкогольных напитков / К.В. Васильківський, А.И. Соколенко, А.Е. Шевченко // Мир упаковки. - 2005. - № 41. - С. 16-18.

Особистий внесок здобувача: виконав узагальнення по впливу бензоату натрія на терміни зберігання харчової продукції.

32. Рекуперация тепловой энергии в пищевых технологиях / А.И. Соколенко, А.Е. Шевченко, В.С. Костюк, В.А. Поддубный // Молочное дело. - 2006. - № 1. - С. 36-38.

Особистий внесок здобувача: запропонував схему забезпечення банкомийної машини пастеризованою охолодженою водою.

33. Про енергозбереження і холодильні установки / А.І. Соколенко, С.А. Бут, О.Ю. Шевченко // Молочное дело. - 2006. - № 1. - С. 26-27.

Особистий внесок здобувача: провів аналіз роботи холодильних машин та сформулював рекомендації.

34. Деклараційний патент України № 39014 А, МПК С02F1/28, B01D24/00. Пристрій для фільтрування і очищення водно-спиртових сумішей / Г.І. Яковлєв, А.І. Соколенко, О.Ю. Шевченко, К.В. Васильківський - Опубл. 15.05.2001. Бюл. №4.

Особистий внесок здобувача: запропонував площу поперечного перерізу вугільних колонок вибирати виходячи з умови досягнення водно-спиртовою сумішшю приведеної швидкості, яка дорівнює швидкості руху активованого вугілля.

35. Деклараційний патент України № 41220 А, МПК B01D19/00. Вакуумний деаераційно-охолоджувальний пристрій / А.І. Соколенко, О.Ю. Шевченко, К.В. Васильківський, Н.Г. Добровольська, А.Й. Варфоломєєв, І.Ф. Максименко - Опубл. 15.08.2001. Бюл. №7.

Особистий внесок здобувача: запропонував забезпечити пристрій сукупністю мікроежекторів, виконаних у вигляді труб-розподільників рідинного потоку і коаксіально розміщених з ними труб.

36. Деклараційний патент України № 47840 А, МПК B01D19/00. Пристрій для насичення рідини вуглекислим газом / А.І. Соколенко, О.Ю. Шевченко, Н.Г. Добровольська, К.В. Васильківський, В.А. Піддубний - Опубл. 15.07.2002. Бюл. №7.

Особистий внесок здобувача: запропонував забезпечити пристрій дифузором, встановленим у внутрішній порожнині колонки.

37. Деклараційний патент України № 51340 А, МПК F25B1/00. Пристрій для охолодження пивного сусла / А.І. Соколенко, А.І. Українець, О.Ю. Шевченко, В.А. Піддубний - Опубл. 15.11.2002. Бюл. №11.

Особистий внесок здобувача: запропонував в якості проміжного теплоносія вибрати речовину, яка здійснює фазові переходи в зовнішній і внутрішній теплообмінних поверхнях.

38. Деклараційний патент України № 51476 А, МПК С12С13/02. Сусловарильний апарат / А.І. Соколенко, О.Ю. Шевченко, Г.Ф. Мисан - Опубл. 15.11.2002. Бюл. №11.

Особистий внесок здобувача: запропонував встановити в зоні активної циркуляції парорідинної суміші встановити ємності із мідних сіток.

39. Деклараційний патент України № 52219 А, МПК С12С1/00. Пристрій для пророщування солоду / А.І. Соколенко, А.І. Українець, О.Ю. Шевченко, В.Л. Яровий, В.А. Піддубний - Опубл. 16.12.2002. Бюл. №12.

Особистий внесок здобувача: запропонував виконати підситовий простір-повітропровід зі змінним перерізом по довжині.

40. Деклараційний патент України № 54296 А, МПК A23L2/54, C12N1/16. Пристрій для газонасичення рідинних середовищ / А.І. Соколенко, О.Ю. Шевченко, В.А. Піддубний, Г.Ф. Мисан - Опубл. 17.02.2003. Бюл. №2.

Особистий внесок здобувача: запропонував масообмінний апарат виконати у вигляді порожнистих вала та лопатей.

41. Деклараційний патент України № 56890 А, МПК С12С1/00. Апарат для замочування зерна / А.І. Соколенко, А.І. Українець, В.А. Піддубний, О.Ю. Шевченко - Опубл. 15.05.2003. Бюл. №5.

Особистий внесок здобувача: запропонував аераційну систему забезпечити масообмінним ежектором.

42. Деклараційний патент України № 58827 А, МПК С12С1/00. Пристрій для пророщування зерна / А.І. Соколенко, А.І. Українець, В.Л. Яровий, О.Ю. Шевченко, В.А. Піддубний - Опубл. 15.08.2003. Бюл. №8.

Особистий внесок здобувача: запропонував камеру кондиціонування виконати з вертикальною перегородкою зі створенням зони десорбції діоксиду вуглецю з рециркуляційної частини повітря.

43. Деклараційний патент України № 62830 А, МПК С12С12/00. Спосіб виробництва нефільтрованого пива довгострокового зберігання / А.І. Соколенко, А.І. Українець, В.Л. Яровий, О.Ю. Шевченко, К.В. Васильківський - Опубл. 15.12.2003. Бюл. №12.

Особистий внесок здобувача: запропонував нефільтроване пиво фасувати при залишковій кількості сухих речовин 2,5-3%.

44. Деклараційний патент України № 60499 А, МПК С12С1/033. Пристрій для пророщування зерна ящикового типу, барабанний або у вигляді ”пересувної грядки”/ А.І. Соколенко, А.І. Українець, В.Л. В.А. Піддубний, О.Ю. Шевченко - Опубл. 15.10.2003. Бюл. №10.

Особистий внесок здобувача: запропонував систему зрошування зерна виконати у вигляді двох коаксіально встановлених труб з патрубками для подачі води та стиснутого повітря і співвісними отворами.

45. Деклараційний патент України № 71363 А, МПК С12G1/06. Пристрій для змішування потоків вина і лікеру при приготуванні тиражної суміші / О.П. Мацко, В.Й. Лензіон, А.І. Соколенко, О.Ю. Шевченко - Опубл. 15.11.2004. Бюл. №11.

Особистий внесок здобувача: запропонував приймальну камеру виконати у вигляді співвісної з соплом внутрішньої вставки.

46. Деклараційний патент України на корисну модель № 10462, МПК С12G1/06. Пристрій для безперервної виннокам'яної стабілізації високоякісних вин / А.І. Соколенко, О.Ю. Шевченко, О.П. Мацко, В.Й. Лензіон, С.В. Лензіон - Опубл. 15.11.2005. Бюл. № 11.

Особистий внесок здобувача: запропонував підведення взаємодіючих потоків у теплообміннику виконати з можливістю зміни їх напрямків і функціональної зміни секцій охолодження і регенерації.

47. Деклараційний патент України на корисну модель № 10461, МПК С12G1/06. Спосіб одержання соків при переробці плодів та ягід / А.І. Соколенко, А.І. Українець, О.Ю. Шевченко, О.П. Мацко, В.Й. Лензіон - Опубл. 15.11.2005. Бюл. № 11.

Особистий внесок здобувача: запропонував подрібнену масу після бланширування в режимі її транспортування подавати на сатурацію з наступним різким зменшенням тиску до атмосферного.

48. Соколенко А.І., Васильківський К.В., Шевченко О.Ю., Костін В.Б. Умови асептичної підготовки склотари // Тези доповідей VI-ї Міжнародної науково-технічної конференції “Проблеми та перспективи створення і впровадження нових енергоощадних технологій, обладнання в галузях харчової і переробної промисловості”. - К.: УДУХТ. - 2000. - . Ч.III. - С. 7-8.

Особистий внесок здобувача: розробив технологічну схему системи асептичної підготовки склотари в лініях розливу.

49. Соколенко А.І., Шевченко О.Ю., Плюсніна А.І., Кузьмік О.О. Теплова обробка фасованої продукції і рекуперація теплової енергії // Тези доповіді міжнародної наукової конференції молодих вчених, аспірантів і студентів “Сучасні методи створення нових технологій та обладнання в харчовій промисловості”. - К.: НУХТ. - 2002. - Ч.II. - С. 97.

Особистий внесок здобувача: виконав оцінку можливостей рекуперації теплової енергії та розробив методику розрахунків роботи пастеризаторів в усталених та перехідних режимах.

50. Шевченко О.Ю., Ящук Л.П. Нове в асептичній обробці продукції // Тези доповіді 69-ї наукової конференції молодих вчених, аспірантів і студентів “Розроблення, дослідження і створення продуктів функціонального харчування, обладнання та нових технологій для харчової і переробної промисловості”. - К.: НУХТ. - 2003. - Ч.II. - С. 107.

Особистий внесок здобувача: виконання досліджень по впливу вакуумної обробки середовищ з мікроорганізмами.

51. Шевченко О.Ю., Костюк В.С. Вакуумна стерилізація продукції і тари // Харчова промисловість. Опубліковано за матеріалами Міжнародної науково-технічної конференції “Розроблення та виробництво продуктів функціонального харчування, інноваційні технології та конструювання обладнання для перероблення сільгоспсировини, культура харчування населення України”. К.: - НУХТ. - 2004. - № 3 (додаток до журналу).- С. 133.

Особистий внесок здобувача: проведення дослідів пов'язаних з визначення термодинамічних параметрів і часу витримки для досягнення летальних ефектів по мікрофлорі.

52. Соколенко А.І., Шевченко О.Ю., Мальська Ю.О., Варфоломєєв А.Й. Динаміка змінення вмісту діоксиду вуглецю у пакованнях газованих напоїв // Тези доповіді 70-ї наукової конференції молодих вчених, аспірантів і студентів “ Наукові здобутки молоді - вирішенню проблем харчування людства у ХХI столітті” - К.: НУХТ. - 2004. - Ч.II. - С. 99.

Особистий внесок здобувача: розробив аналітичну модель динаміки втрат СО2 в пакованнях газованих напоїв за їх розгерметизації.

53. Соколенко А.И., Шевченко А.Е. Физико-химические эффекты вакуумирования в процессах упаковывания // Матеріали доповідей науково-практичної конференції “Новітні технології пакування”. Додаток до журналу Упаковка. - 2005. - С. 37-44.

Особистий внесок здобувача: проведення експериментальних досліджень на основі багатофакторного експерименту по визначенню летальних ефектів по мікрофлорі в умовах вакуумування. обробка результатів та формулювання висновків.

54. Соколенко А.І., Пфайфер М., Піддубний В.А., Шевченко О.Ю. Технології нестабільного стану газорідинних середовищ // Тези доповіді IX міжнародної науково-технічної конференції “Нові технології та технічні рішення в харчовій та переробній промисловості: сьогодення і перспективи”. - К.: НУХТ. - 2005. Ч. II. - С. 37-38.

Особистий внесок здобувача: показав досягнення різких змін термодинамічного потенціалу системи на основі активізації десорбції розчинених газів з рідинних вологонасичених середовищ.

55. Рєзнік В.Г., Добровольська Н.Г., Костюк В.С., Шевченко О.Ю. Енергетичні витрати в процесах фасування газованих напоїв // Тези доповіді IX міжнародної науково-технічної конференції “Нові технології та технічні рішення в харчовій та переробній промисловості: сьогодення і перспективи”. - К.: НУХТ. - 2005. Ч. II. - С. 37.

Особистий внесок здобувача: обгрунтував вибір параметрів роботи холодильних установок при виробництві газованих напоїв.

56. Мальська Ю.О., Пфайфер М., Шевченко О.Ю., Васильківський К.В. Визначення параметрів вакуумного пакування харчових продуктів // Тези доповідей 71-ї наукової конференції молодих вчених, аспірантів і студентів “ Наукові здобутки молоді - вирішенню проблем харчування людства у ХХI столітті”. - К.: НУХТ. - 2005. Ч. II. - С.101.

Особистий внесок здобувача: розробив математичну модель по визначенню часу перебігу процесу вакуумування.

57. Шевченко О.Ю., Соколенко А.І. Особливості впливів різкої зміни тисків у процесах пакування продукції // Матеріали доповідей науково-практичної конференції “Новітні технології пакування”. Додаток до журналу Упаковка. - 2006. - С. 14-18.

Особистий внесок здобувача: розробка математичної моделі процесу десорбції розчиненої газової фази, формулювання висновків.

АНОТАЦІЯ

Шевченко О.Ю. Наукові основи і апаратурне оформлення процесів довгострокового зберігання харчових продуктів: - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора технічних наук за спеціальністю 05.18.12 - процеси та обладнання харчових, мікробіологічних та фармацевтичних виробництв. Національний університет харчових технологій Міністерства освіти і науки України, Київ, 2006.

В дисертації представлено результати аналізу сучасного стану технологій обробки харчової продукції для стабілізації їх смакових, якісних і енергетичних показників в умовах довгострокового зберігання та відповідні технічні вирішення обладнання для забезпечення вказаних процесів.

Показано впливи вакуумних технологій, теплової обробки, технологій різкого зниження тиску (ТРЗТ), осмотичних тисків та їх комбінацій на можливість досягнення бактеріостатичних ефектів та повної загибелі мікрофлори, що супроводжує готову продукцію.

Розроблено математичні моделі зміни розмірів і поверхні поділу фаз в газо-рідинних середовищах в умовах дискретно-імпульсних технологій з розгорткою в часі, методику розрахунку вакуумних систем в режимах адіабатного кипіння середовищ з оцінкою зміни термодинамічних параметрів в часі, методики розрахунку газонасичених середовищ в режимах теплової обробки з введенням поняття аналога константи Генрі, як функції тиску і температури. Вивчено особливості дегазації в умовах багаторазового розкорковування упаковок, зроблено оцінку енергетичних перепадів системи. Визначено закономірності зміни осмотичного тиску розчинених речовин з урахуванням протікання хімічних і біохімічних реакцій в харчових середовищах. Здійснено промислове впровадження розробок у виробництво.

Ключові слова: адіабатне кипіння, метастабільний стан, вакуум, осмотичний тиск, рекуперація, динаміка.

Шевченко А.Е. Научные основы и аппаратурное оформление процессов долговременного хранения пищевых продуктов: - Рукопис.

Диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук по специальности 05.18.12 - процессы и оборудование пищевых, микробиологических и фармацевтических производств. Национальный университет пищевых технологий Министерства образования и науки Украины, Киев, 2006.

В диссертации представлены результаты анализа современного состояния технологий обработки пищевых продуктов для стабилизации их вкусовых, качественных и энергетических показателей в условиях долгосрочного хранения и соответствующие технические решения оборудования для обеспечения указанных процессов.

Объектом исследований являются процессы массо- и теплообмена с возможностью достижения летальних эффектов по микрофлоре за счет физических методов влияния таких как вакуумирование, тепловая обработка на уровне стерилизации и пастеризации, технологий резкого снижения давления (ТРСД), осмотических давлений и комбинаций этих методов.

Во введении обоснована актуальность диссертационной работы, отмечены основные направления и перспективы решения поставленнях проблем.

Первый раздел посвящен анализу литературных источников и обобщению опыта применяемых технологий. Показаны особенности электромагнитной обработки, химических методов, обработки сред повышенным давленим.

В связи с этим по результатам обзора сформулированы выводы и поставлены задачи исследований.

Второй раздел посвящен методикам теоретических и экспериментальных исследований по изучению влияния на структуру продуктов, состояние равновесия, жизнедеятельность микроорганизмов, их состояние и уровень гибели таких показателей как осмотические давления, фазовые переходы, термодинамические параметры в том числе и в условиях их быстрого изменения.

В третьем разделе излагаются результаты исследований по изучению процессов, связанных с вакуумнй обработкой биологических сред. Установлены взаимосвязи между термодинамическими параметрами, характеризующими процесс вакуумирования и энергетическими характеристиками сред при адиабатном кипении. Составлены математические модели изменения размеров и поверхности раздела фаз в газо-жидкостных средах в условиях дискретно-импульсных технологий с разверткой во времени, а также разработаны методы расчетов вакуумних систем в режимах адиабатного кипения сред с оценкой изменения термодинамических параметров во времени.

В четвертом разделе излагаются результаты исследований закономерностей пастеризационной и стерилизационной обработки фасованной продукции. Проведен анализ термодинамических процессов при пастеризации фасованной продукции, показано влияние геометрии упаковки, гидродинамических режимов, ориентации изделий в пространстве как в режимах нагревания так и в режимах охлаждения. Разработаны методики рассчетов газонасыщенных сред в режимах тепловой обработки с введением понятия аналога константы Генри, как функции давления и температуры.

В пятом разделе излагаются результаты исследований технологий резкого снижения давления (ТРСД). Изучены особенности дегазации в условиях герметичного объема, сделана оценка энергетических перепадов системы. Экспериментальные исследования подтвердили возможность достижения летальных эффектов по микрофлоре на уровне 100% при определенном соотношении таких параметров как внешнее давление, осмотическое давление среды, время изменения давления и температура.

Проверка эффективности технологий РСД на макроуровне легла в основу разработки технологи получения соков плодов и ягод.

В шестом разделе представлены результаты изучения влияния осмотических давлений сред и стабилизация продуктов питания. Определены закономерности изменения осмотического давления растворенных веществ с учетом особенностей протекания химических и биохимических реакций в пищевых средах.

Разработана методика расчета процесса масообмена в системе "среда-клетка" и установлены соотношения между осмотическим и физическим давлениями клеточного сока. Экспериментальные исследования подтвердили наличие взаимосвязи между осмотическими давленими и динамикой сбраживания.

Седьмой раздел посвящен реализации результатов теоретических и экспериментальных исследований. К их числу относятся система асептической подготовки стеклотары в линях розлива, устройство для получения виноградного сусла, устройство для непрерывной вино-каменной стабилизации высококачественных вин, вакуумное деаэрационно-охлаждающее устройство, устройство для охлаждения пивного сусла и др. Осуществлено промышленное внедрение разработок.

Ключевые слова: адиабатное кипение, метастабильное состояние, вакуум, осмотическое давление, рекуперация, динамика.

SHEVCHENKO A. Scientific bases and apparatus registration of processes of long-term storage of food products. - Manuscript.

Dissertation on the receipt of scientific degree of doctor of engineering sciences after speciality 05.18.12 - processes and equipment of food, microbiological and pharmaceutical productions. National university of food technologies of Department of education and science of Ukraine, Kiev, 2006.

In dissertation the results of analysis of the modern state of technologies of treatment of food products are represented for stabilization of their taste, high-quality and power indexes in the conditions of long-term storage and the proper technical decisions of equipment for providing of the indicated processes.

Influencing of vacuuming technologies, thermal treatment, technologies of sharp decline of pressure (TRDP) is shown, osmotic pressures and their combinations on possibility of achievement of bakteryostatycheskykh effects and complete death of мікрофлори, that accompanies the prepared products.

The mathematical models of change of sizes and surface of division of phases are developed in gas-liquid environments in the conditions of discretely-impulsive technologies with the involute in time, method of calculation of the vacuuming systems in the modes of the adiabatic boiling of environments with estimation of change of thermodynamics parameters in time, methods of calculation of saturated by gas environments in the modes of thermal treatment with introduction of concept of analogue of constant of Henry, as functions of pressure and temperature. The features of degassing are trained in the conditions of frequent uncork of packing, done estimation of power overfalls of the system. Conformities to the law of change of osmotic pressure of the dissolved matters are certain taking into account the flowline of chemical and biochemical reactions in food environments.

The industrial is carried out inculcation developments in production.

Keywords: adiabatic boiling, overheated state, vacuum, osmotic pressure, recuperation, dynamics.

Размещено на Allbest.ru