CC BY
81
Литература
1. Тутельян В.А. Концепция оптимального питания // Политика здорового питания в России: сб. мат-лов VII Всерос. конгр. - М., 2009. - С. 524-525.
2. Положительное решение о выдаче патента РФ по заявке №2008104462/13(004845) от 05.02.08. Способ получения молочно-белкового продукта / Доценко С.М. [и др.]; заявитель и патентообладатель ВНИИсои.
3. Пат. 2366264 Российская Федерация, МПК7 А 23 J 1/14, А 23 і 1/20, А 23 С 11/02. Способ приготовления молочно-белкового продукта / Доценко С.М. [и др.]; заявитель и патентообладатель ВНИИсои.
'--------♦------------
УДК 674.093.26 Н.П. Плотников, С.В. Денисов
ОПТИМИЗАЦИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ РЕЖИМОВ СКЛЕИВАНИЯ ФАНЕРЫ МОДИФИЦИРОВАННЫМИ КЛЕЕВЫМИ КОМПОЗИЦИЯМИ
Выявлены основные закономерности влияния технологических факторов при производстве фанеры на основе модифицированных клеев на ее качественные показатели и эффективность технологии.
Ключевые слова: карбамидоформальдегидная смола, нафтолы, модифицирование, клееная фанера, оптимизация, математическая модель.
N.P. Plotnikov, S.V. Denisov OPTIMISATION OF THE TECHNOLOGICAL REGIMES OF PLYWOOD PASTING BY THE MODIFICATED GLUTINOUS COMPOSITIONS
The basic regularities of the technological factors influence on plywood quality indicators and technology efficiency at its production on the basis of the modificated glues are revealed.
Key words: carbamide-formaldehyde pitch, naphthols, modifying, pasted plywood, optimization, mathematical model.
Карбамидоформальдегидные смолы и клеи на их основе совмещаются почти со всеми смолами и клеями, применяемыми для склеивания древесины с различными древесными и недревесными материалами. Их применяют для модифицирования, с целью повышения прочности, надежности склеивания, тепло- и морозостойкости, антифрикционных и диэлектрических свойств и др.
Современная отечественная промышленность в области производства полимерных материалов не удовлетворяет потребностей деревообработки в клеевых материалах, а их свойства не всегда соответствуют требуемому качественным параметрам, что, наряду с дефицитностью сырья и его высокой стоимостью, является сдерживающим фактором в развитии производства клееной продукции. В деревообрабатывающей промышленности основой производства практически всего спектра плитных материалов и мебели являются карбамидоформальдегидные смолы (КФС). Широкое применение эти смолы получили из-за их низкой стоимости и высокой реакционной способности, а также высоких показателей качества готовой продукции. Значительным недостатком карбамидных олигомеров является их токсичность, обусловленная, в основном, выделением свободного формальдегида из смол и клеев, как в процессе производства, так и из готовой продукции. В США и Японии доля КФС в общем объеме связующих существенно сокращается. Это связано с низкой гидролитической устойчивостью смолы и высокой эмиссией формальдегида из клееной древесной продукции.
В связи с изложенным, одной из актуальных задач в деревообработке является поиск путей целенаправленного изменения и улучшения КФС с целью получения клеев, обладающих новым комплексом свойств, обеспечивающих лучшие показатели качества продукции.
Результаты экспериментов по изучению возможности склеивания фанеры смолой, модифицированной нафтолом {а - и /? -типа) [1, 2], явились основанием для дальнейших исследований по разработке оптимальных режимов склеивания. Предлагаемая клеевая композиция должна отвечать современным требованиям производства и эксплуатации и обеспечивать при склеивании улучшение физико-механических показателей клеевых соединений.
В настоящей работе исследована технология и разработаны оптимальные режимы склеивания фанеры композициями на основе модифицированных карбамидоформальдегидных смол.
Для оценки влияния переменных факторов исследований на выходные параметры (параметры качества фанеры) предусматривалась разработка регрессионной модели, обеспечивающей возможность управления технологическими режимами.
Постоянные и переменные факторы экспериментов выбраны, исходя из реальных условий производства фанеры и задач, поставленных в данной работе, и представлены в таблицах 1-3.
В качестве постоянных факторов при проведении исследований выбраны следующие показатели: порода древесины (шпона) - сосна; толщина фанеры - 12,2 мм; слойность фанеры - 5; толщина шпона -2,6 мм; температура окружающей среды - 20±2 °С; давление прессования - 1,4 МПа; вязкость модифицированной клеевой композиции по ВЗ-4 - 82 с.
В таблице 1 представлены варьируемые факторы в натуральном и кодовом обозначении, их уровни и интервалы варьирования при применении в качестве модификаторов а- и /?-нафтолов.
Таблица 1
Основные факторы и уровни их варьирования
Наименование фактора Кодовое обозначение Нижний уровень Основной уровень Верхний уровень Интервал варьирования
Массовая доля: а -нафтола g1, мас.ч. 5 6 7 1
Р -нафтола g 2, мас.ч. X / 3 5 7 2
Продолжительность цикла прессования гх, мин X 2 6,5 7,5 8,5 1,0
Температура прессования ^ °С Х3 105 115 125 10
В качестве выходных величин при проведении многофакторного эксперимента (по В-плану второго порядка) были приняты качественные показатели готовой продукции:
^ - предел прочности клееной фанеры на скалывание по клеевому шву после вымачивания в течение 24ч (гск), МПа;
Г2 - предел прочности клееной фанеры при статическом изгибе (сгнзг), МПа;
Полученные результаты экспериментов обрабатывались методом вариационной статистики [3]. Матрицы планирования эксперимента по В-композиционному плану второго порядка в нормализованных и натуральных обозначениях и результаты экспериментов приведены в таблицах 2 (модификатор а -нафтол) и 3 (модификатор /3 -нафтол).
Таблица 2
Матрица планирования и результаты экспериментов при склеивании фанеры на основе смол с модификатором а -нафтолом
Номер опыта ^1 Я1 мас.ч. , мин Хъ ?1, °С 7, т , 1 ск1 МПа 72 <7изг> МПа
1 -1 5 -1 6,5 -1 105 1,27 36,8
2 + 1 7 -1 6,5 -1 105 1,24 35,7
3 -1 5 +1 8,5 -1 105 1,36 40,2
4 + 1 7 +1 8,5 -1 105 1,26 39,3
5 -1 5 -1 6,5 +1 125 1,30 38,1
6 + 1 7 -1 6,5 +1 125 1,18 37,4
7 -1 5 +1 8,5 +1 125 1,39 40,1
8 + 1 7 +1 8,5 +1 125 1,29 40,2
9 -1 5 0 7,5 0 115 1,35 39,4
10 + 1 7 0 7,5 0 115 1,23 36,8
11 0 6 -1 6,5 0 115 1,38 39,7
12 0 6 +1 8,5 0 115 1,45 44,2
13 0 6 0 7,5 -1 105 1,32 41,8
14 0 6 0 7,5 +1 125 1,30 42,6
Таблица 3
Матрица планирования и результаты экспериментов при склеивании фанеры на основе смол
с модификатором /7 -нафтолом
Номер опыта X1, Я1, мас.ч. *2.1-1. мин Хз о , ^1, С У,, т , МПа 1 > ск ’ 7?,сг , МПа 1 ’ из г’
1 -1 3 -1 6,5 -1 105 1,33 38,6
2 +1 7 -1 6,5 -1 105 1,27 37,4
3 -1 3 +1 8,5 -1 105 1,42 42,5
4 +1 7 +1 8,5 -1 105 1,30 41,1
5 -1 3 -1 6,5 +1 125 1,35 38,4
6 +1 7 -1 6,5 +1 125 1,23 37,2
7 -1 3 +1 8,5 +1 125 1,44 42,1
8 +1 7 +1 8,5 +1 125 1,34 39,2
9 -1 3 0 7,5 0 115 1,40 43,2
10 +1 7 0 7,5 0 115 1,27 36,8
11 0 5 -1 6,5 0 115 1,43 40,9
12 0 5 +1 8,5 0 115 1,52 50,2
13 0 5 0 7,5 -1 105 1,38 45.6
14 0 5 0 7,5 +1 125 1,35 44.8
Примечание: предел прочности на скалывание по клеевому слою у/ согласно ГОСТ3916 для фанеры мар-
ки ФК[4]составляет не ниже 0,9 МПа; предел прочности клееной фанеры при статическом изгибе У2 -не ниже 30 МПа.
В результате обработки экспериментальных данных и после оценки значимости коэффициентов регрессии уравнения функций отклика имеют следующий вид:
1) для математического описания прогнозирования прочности клееной фанеры при скалывании по клеевому шву:
- при применении в качестве модификатора а -нафтола
7; -1,36-0,047Х1 + 0,038Х2 -0,006Х1Х2 -0,011Х1Х3 + 0,011Х2Х3 -0,074Х] +0,05IX; --0,054Х3;
- при применении в качестве модификатора /? -нафтола
У1 —1,42 - 0,05ЗХ1 +0,04IX2 +0,001Х3 -0,005Х1Х3 +0,01Х2Х3 -0.085Х] +0.055Х; -
- 0,055Х3:
2) для математического описания прогнозирования прочности клееной фанеры при изгибе:
- при применении в качестве модификатора а -нафтола
у2 = 41,89 + 1,63Х2 - 3,78X] ;
- при применении в качестве модификатора /? -нафтола
72 = 45,60 + 2,26X2 - \,35Х{ - 0,35Х“ .
Вычисленное по уравнению регрессии значение выходной величины почти всегда отличается от измеренного в опытах.
Расчетный критерий Фишера равен: Ррасчизг = 1,81; Ррасчскал = 1,41; Ртаблизг = 1,99; Ртаблскал = 2,04.
Полученное соотношение Fрасч< Ртабл позволяет принять гипотезу об адекватности регрессионной модели.
По полученным уравнениям регрессии были построены графические зависимости. Математическое описание зависимости предела прочности клееной фанеры на скалывание по клеевому шву при применении в качестве модификатора а -нафтола представлено графически на рисунках 1-3.
Рис. 1. Влияние количества вводимого а -нафтола и продолжительности прессования на предел прочности при скалывании по клеевому шву при температуре прессования 115 °С
По результатам, представленным на рисунке 1, можно сделать следующие выводы: максимальное значение предела прочности на скалывание по клеевому слою, равное 1,33-1,40 МПа, наблюдается при введении 6-6,2 мас.ч. наполнителя и продолжительности цикла прессования 7,8-8,5 мин. При введении модификатора до 6 мас.ч. и увеличении продолжительности цикла прессования с 6,7 до 8,5 мин происходит повышение предела прочности на скалывание по клеевому слою с 1,25-1,29 до 1,36-1,40 МПа. Очевидно, что увеличение продолжительности прессования в установленных пределах способствует увеличению количества межмолеку-
лярных связей, обуславливающих рост прочности клеевых соединений. Однако меньшая, в сравнении с используемыми в промышленности режимами склеивания, выдержка пакетов под давлением не приводит к деструкции клеевого соединения, а следовательно, к некоторому снижению прочности склеивания.
Продолжительность цикла прессования, мин ^ ^
1,45
1,31
□ 1,17-1,31
□ 1,31-1,45
Предел прочности на скалывание, МПа
1,17
105 115 125 ог
Т емпература прессования, С
Рис. 2. Влияние продолжительности и температуры прессования на предел прочности при скалывании по клеевому шву при введении а -нафтола в количестве 6 массовых частей
Рис. 3. Влияние количества вводимого а -нафтола и температуры на предел прочности при скалывании по клеевому шву при продолжительности прессования 7,5 мин
Согласно графическим зависимостям (см. рис. 2 и 3) можно сделать вывод, что максимальные прочностные показатели клееной фанеры наблюдаются при введении нафтола в количестве 5,8-6,2 мас.ч., температуре прессования 110-117 °С и продолжительности цикла прессования 7,2-7,8 мин.
Вероятно, что даже при меньших значениях варьируемых технологических параметров а -нафтол максимально усиливает теплопередачу и смачивающую способность применяемых клеев и, следовательно, улучшит условия контакта и ускорит процесс отверждения и, как следствие, обеспечит повышение прочност-
ных показателей фанеры, подложки, ведет к повышению прочностных показателей. Аналогичные зависимости характерны и для применения в качестве модификатора /? -нафтола.
На основании полученных результатов исследований можно сделать следующие выводы:
1. Установлена и подтверждена целесообразность использования а - и /? -нафтолов в качестве модификаторов карбамидоформальдегидной смолы.
2. Разработанные оптимальные режимы склеивания фанеры модифицированными смолами обеспечивают повышение эффективности процесса производства фанеры за счет сокращения продолжительности прессования на 15 % и снижения температуры на 5-10°С.
3. Применение модифицированных а - и /3 -нафтолами смол позволит повысить качество получаемой фанеры за счет улучшения ее физико-механических показателей, повышения водостойкости и за счет значительного снижения токсичности (в 1,5-2 раза).
4. Полученные математические модели описания технологического процесса производства фанеры позволяют эффективно управлять последним и получать готовую продукцию высокого качества.
Литература
1. Плотников Н.П. Анализ физико-химических свойств а- и р-нафтолов и фенолов II Молодой ученый. -2009. - № 4.
2. Денисов С.В., Плотников Н.П. Влияние модифицирования нафтолом на физико-механические свой-
ства карбамидоформальдегидной смолы // Естественные и инженерные науки - развитию регионов Сибири: мат-лы VIII (XXX) Всерос. науч.-техн. конф. - Братск: Изд-во БрГУ, 2009. - 253 с.
3. Пижурин АА., Розенблит М.С. Исследования процессов деревообработки. - М.: Лесн. пром-сть, 1984.
- 232 с.
4. ГОСТ 3916-96. Фанера общего назначения. - Минск: Изд-во стандартов, 1997. - 38 с.
'--------♦-----------
УДК 663.813:634.11:658.562 М.А. Казанцева, С.Д. Шлотгауэр
ОЦЕНКА КАЧЕСТВА И ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ БЕЗОПАСНОСТИ СОКОВ ИЗ ЯБЛОК РАЗНЫХ СРОКОВ ХРАНЕНИЯ
В статье представлены результаты исследования влияния сроков хранения плодов на качество соков. Изучено изменение химического состава соков из яблок разных сроков хранения.
Ключевые слова: сок яблочный, физиологическая зрелость, срок хранения, показатель безопасности, технологические показатели.
M.A. Kazantseva, S.D. Shlotgauer ESTIMATION OF QUALITY AND ENVIRONMENTAL SAFETY OF JUICE MADE FROM THE APPLES WITH DIFFERENT STORAGE PERIODS
The results of research of fruit storage period influence on juice quality are given in the article. Change of the chemical composition of juice made from the apples with different storage periods is studied.
Key words: apple juice, physiological maturity, storage period, safety factor, technological factors.
Соки из яблок в стадии физиологической зрелости имеют наилучшие вкусовые достоинства. Однако из таких плодов соки изготавливают редко по причине плохой сохранности. Поэтому данные о качестве соков, приготовленных из плодов разной стадии зрелости и разных сроков хранения, представляют определенный научный интерес.
В этой связи нами проводился сравнительный анализ качества соков, полученных из смеси яблок сортов Зимнее, Сакура, Банановое и Ренет Симиренко, в стадии физиологической зрелости и в процессе хране-
