CC BY
1Open access journal
www.in-academy.uz
«tes?
IJRASMN journal OF
TECHN01:0GY AND INNOVATION
» w. щР
УЛУЧШЕНИЯ КАЧЕСТВА ПРОДУКЦИИ РЕГУЛИРОВАНИЕМ ДИАПАЗОНА ТЕМПЕРАТУР МИКРОВОЛНОВОГО ПОДОГРЕВА
Ра;матов Фирдавс
Гулистанский государственный университет
ARTICLE INFO
ABSTRACT
Received: 03rd January 2024 Accepted: 09th January 2024 Online: 10th January 2024 KEY WORDS
Микроволновка, транспортабельность, хлебопекар, кондитер, мясо, Исикава, Теплофизика.
Переработка сельскохозяйственные продукции даёт возможности увеличит сроки, продолжительность их хранения ы снизит за траты на транспортировку.
Экономическое, интеллектуальное развитие общества зависит от здоровья и благополучия людей в нем. В свою очередь, культура правильной организация питания играют важную роль в их здоровье.
Большая часть рациона питания человека состоит из плодоовощной продукции, и где наибольшую пищевую ценность имеют продукты, приготовленные из натурального сырья. Доставка сельхозпродукции на стол население в течение всего года с сохранением ее природных свойств возлагает большую ответственность на производственные предприятия по переработке овощей и фруктов. Перерабатывая сельскохозяйственную продукцию, можно увеличить сроки и продолжительности их хранения, снизить затраты на транспортировку особенно для Северных шрот России, основного покупателья сельхозпродукти Узбекистана
Одним из наиболее предпочтительных способов переработки овощей и фруктов является сушка и производство их является одним из наиболее экономичных способов переработки сырья.
Сушеные плоды и овощи обладают высокой энергетической ценностью, так как содержат значительное количество сахаров, азотистых веществ, органических кислот, пектиновых и минеральных веществ, а также хорошей сохраняемостью и транспортабельностью. Они требуют меньше площадей для хранения, могут быть использованы для обеспечения северных районов, экспедиций, и использоваться как сырье для производства пищевых концентратов и в других отраслях пищевой промышленности (мясной, хлебопекарной, кондитерской) [5].
При сушке овощей и фруктов необходимо систематический контроль сырья, технологического процесса и готового сушеного продукта. Для определение качество обрашают на внешний вид, цвет, консистенцию, вкус и запах, форму и размер плода или их частиц, дефекты, развариваемость, коэффициент набухаемости, влажность,
Open access journal
www.in-academy.uz
содержание металлопримесей, песка и сернистого ангидрида, а также зараженность амбарными вредителями.
Качественными показателями, характеризующими пищевые свойства и кулинарные достоинства сушеных овощей, картофеля и фруктов, являются их химический состав (содержание углеводов, белков, жиров, витаминов, минеральных веществ), развариваемость, набухаемость и содержание водорастворимых веществ, а также цвет, вкус, запах и консистенция приготовленных из этих продуктов блюд.
Вырабатываемые сушеные картофель, овощи и фрукты по своим эти показатели должны соответствовать требованиям действующих ГОСТов. (2)
Сам процесс сушки продуктов - один из самых традиционных и энергоемких процессов, поэтому, в области техники сушки экономия энергетических ресурсов проблема актуальная. (хипс)
Различают естественную (солнечную) и искусственную сушку. Естественную сушку применяют преимущественно в южных районах страны с большим количеством солнечных дней.
Прежде чем приступить к искусственной сушки необходимо решать задачу многофакторного процесса.
Для решения многофункциональной задачи переходим от частных решений была предпринята попытка использования методов системного анализа с помощью схем Исикава задач систематизации и ранжирования технических требований к процессу сушки. Алгоритм схем анализа следующей: -выделить так называемый проблемный вопрос, т.е. определить характеристику, которая требует измерения;
- вычислить факторы, оказывающие прямое или косвенные влияние на величину характеристику;
- систематизировать перечисленные факторы по категориям (главные, средние, мелкие и т.д.);
- определить значимость факторов и их очередность;
- графически изображать взаимосвязи характеристики и факторов.
Процесс сушки рассматривать, как задача многофакторная, где задача решается согласно ею структорной схемой и она систематизируется следующем образом:
- факторы-параметры контролируемой среды (температура, расход, давление, вязкость и т.д.).
-факторы влияющие на параметры измерительного преобразования(напряжение, частота и т.п.).
-факторы обусловливающие стабильность условий(электрические и магнитные поля, вибрация, уголь наклона и т.д.). Искусственная сушка проводится на различном типе сушилках: шкафных, карусельных, канальных, ленточных, вальцовых, распылительных, сублимационных. Сушат продукцию при температуре 55-100 °С.
Из всех методов сушки наиболее перспективным является микроволновая сушка. [1,2]. Использование СВЧ сушилок, отличающихся экономностью, чистотой, бесшумностью и компактностью, отмеченных положительным эффектом, как в энергосбережении, так и в ускорении процесса обработки представляют существенный интерес.
Open access journal
www.in-academy.uz
Таким образом исходя многофакторности задач производим отбор факторов для моделирования процесса сушки, где учитывается все характеристики влияюшие на процесс. В качестве параметров включаем в модель затрат следующей:
Д-предел измерения; Б1 и Б2- нижный и верхний диапазон; р-основная погрешность; Т1- диапазон рабочая температура среды; Р-предельное давление среды; Ттв - предельное содержание твердых частиц; ц-диапазон вязкости среды; Т2-диапазон температур окружающей среды; Ш- диапазон влажности окружающей среды; и- диапазон колебаний напряжения; 0-диапазон колебаний частоты; т-модель массы. т=А-Да1- Б1а2- ва3 • Ра4- Ттва5 • иаб • 0а7 (1)
Для решений многофакторной задачи необходимо определить величину ш, где № - величина каждого параметра, которая зависит от характеристики моделей и определяется экспериментально, в данном случае, показатели степеней ш ^ а7 определены в следующих диапазонах:
а1= 2,32^2,86; а2= 1,52^2,08; ав=0,78^1,39; а4=0,23^0,64; а5= 0,06^0,14; ае= 0,0003^0,026; а7=0,0002^0,013. На данном этапе эксперимента используем стандартный промышленный СВЧ с диапазоном 9,15±25 частот 2,450±50МГц .
Вместе с тем, имеются следующие проблемы: При постоянном СВЧ нагреве в микроволновых печах в начале процесса происходит частичное высушивание продукта, впоследствии внутренняя часть материала обугливается за счет чрезмерного увеличения температуры; При контактном способе измерения температуры СВЧ, энергия, проникая в глубину материала, перегревает и датчик температуры. Что приводит к неправильному определению температуры высушиваемого материала. Это, в свою очередь приводит к сложностям организации замкнутой системы регулирования температуры продукта. А бесконтактные методы передачи информации о температуре продукта очень дороги, так как СВЧ энергия, проникая в глубину материала, нагревает и датчик температуры. Микроволновое сушильное оборудование является универсальным инструментом тепловой обработки большинства пищевых продуктов и сырья различного типа назначения . В первую очередь имеется в виду микроволновая сушка овощей, фруктов, зелени, ягод, мяса, рыбы, зерна и некоторых других продуктов питания. В основе микроволнового высушивания лежит непрерывное воздействие СВЧ-излучением (электромагнитное излучение сверхвысокой частоты).Под таким излучением материал лишается влаги как в глубоких слоях структуры, так и на поверхности. Именно эта техническая особенность выгодно выделяет микроволновую сушку среди других методов. На рисунке 1 показана микроволновая печь в разобранном виде.
üb»
JSyiK
www.in-academy.uz
Рис.1. Принципиальная схема СВЧ-печи
Одним из решений данной проблемы, считаем программное управление объектом СВЧ сушки материалов растительного происхождения, с помощью компьютера, на основе математических моделей, разработанных нами [3]. Предлагаем создание системы прямого регулирования на основе этих компьютерных моделей. (ХИПС) На примере объекта(дыни)рассмотрим экспериментальные данные с математической модели, согласно уравнения(1).
Теплофизические характеристики дыни: влажность-92,8; плотность -930кг/м3; коэффициент теплопроводности-0,57Вт/(м*К); коэффициент теплопроводности-15,3*108м2/с. Дыня содержит 92.8 % влаги, 9.1 г углеводов в 100 г продукта, это примерно 92% всей энергии из порции или 36 Ккал. Калорийность — 36 Ккал.
Состав медовой дыни: жиры — 0.14 г, белки — 0.54 г, углеводы — 9.09 г, вода — 89.82 г, зола — 0.41 г. Суммарное содержание сахаров — 8.1 г, клетчатки — 0.8 г, крахмала — 0.0 г. Содержание холестерина — 0.0 мг, трансжиров — 0.0 г. В 100 г медовой дыни содержатся белка-0,5г, жиров — 0,1г и углеводов —9,1г. Из жирорастворимых витаминов в медовой дыне присутствуют А, бета-каротин, Е и К. Из водорастворимых — витамины С, В1, В2, В3 (РР), В4, В5, В6 и В9.
Исходя квалиметрических анализов эксперимент производился в диапазоне 70° ^ C 100° С. Результаты экспериментов, для материала с массой 0.2 кг, начальная температура воздуха 320С, влажностью 86 % (3-сентябрь, 2020 г.) приведенные в табл. 1. Сравнение результатов экспериментов, проведенных на лабораторной установке системы автоматизации на примере сушки тыквы в математической модели и микроволновой печи показывают целесообразность использования системы автоматизированного интеллектуального управления сушкой материалов растительного происхождения на основе дискретной подачи СВЧ энергии.
Таблица 1.
Результат сушки сорта дыни красно мяска при температуре 100 оС.
№ Начальная Тнагр Масса, Тохлаж Масса Кол.во
масса, г 1000С, с г, mi до 500С, с охлаж. выделяющ.
üb»
JSyiK
www.in-academy.uz
mo дыни гр влаги. мл/гр
1. 200 120 184 1033 158 42
2. 158 105 140 775 123 35
3. 123 90 108 896 98 25
4. 98 75 87 760 79 19
5. 79 60 70 544 65 14
6. 65 50 58 540 54 11
7. 54 40 48 418 44 10
8. 44 30 40 400 39 5
9. 39 20 36 340 30 9
10. 30 20 28 500 24 6
11. 24 20 21 480 19 5
Всего 630 6668/60=111,13 37 мл/гр
Название диаграммы(график) Таблица 2.
Результат сушки сорта дыни красно мяска при температуре 90°С.
№ Начальная Тнагр, Масса, г, Тохлаж, Масса Кол.во
масса, г до 900С, с m1 до 500С, с охлаж. выделяющ.
m0 дыни гР влаги. мл/гр
1. 200 90 194 625 177 23
2. 177 80 167 1122 134 43
3. 134 60 129 841 113 21
4. 113 50 104 857 98 15
5. 98 40 96 670 87 11
6. 87 40 83 558 76 11
7. 76 40 71 435 68 8
8. 68 40 63 481 60 8
9. 60 40 54 485 51 9
10. 51 35 47 452 43 8
11. 43 30 41 396 40 3
12. 40 30 35 314 33 3
13. 33 25 31 311 29 4
14. 29 25 25 301 24 5
15. 24 25 21 310 20 4
Всего 650 7553/60=125.88 49 мл/гр
Название диаграммы(график) Таблица 3.
Результат сушки сорта дыни красно мяска при температуре 80°С.
«
www.in-academy.uz
№ Начальная масса, г m0 Тнагр до 800С, с Масса, г, mi Тохлаж до 500С, с Масса охлаж. дыни, г Кол.во выделяющ. влаги. мл/г
200 75 196 512 190 10
190 70 184 649 173 23
173 60 168 577 158 15
158 55 150 571 143 15
143 50 140 553 134 9
134 50 131 589 126 8
126 45 124 563 118 8
118 45 116 490 113 5
113 40 109 483 105 8
105 40 103 444 99 6
99 35 97 404 89 10
89 35 87 383 80 9
80 35 79 347 74 6
74 30 73 341 68 6
68 30 67 327 63 5
63 30 62 313 58 5
58 30 56 302 53 5
53 30 50 380 47 6
47 25 45 240 44 3
44 25 42 312 39 5
39 25 38 317 35 4
35 20 33 296 30 5
30 20 28 291 24 6
24 15 22 298 20 4
Всего 915 9686/60=161.4 3 64мл/гр
Название диаграммы(график)
Рис.1. График сушки в диапазоне от 80- до 100 оС.
Open access journal
www.in-academy.uz
gl_I_I_I_I_I_I_I_
0 2 4 6 8 10 12 14 16
x 104
В процессе эксперимента установлено функциональная зависимость температура нагрева и массы продукта, учитывая тепловой баланс процесса. Необходимо отметить, что нарушение теплового баланса га первичном слое высушиваемого материала приводит к возникновения корки при температуре 100o C. В процессе моделирование сушки можно описать распределение влаги на поверхностном слое, в первом слое, в среднем слое или в последнем слое. В большинстве случаев достаточном условием расчета является определение средней влажности материала, для этого достаточно использовать классический математический вид. Эксперимент показывает, что скорость процесса сушки определяется средой и условием сушки. При нарушение теплообменного процесса возникает двухфазовая система: твердая и мягкая (корка и мягкая)часть. Диапазон температури (100o C ^70° C) показывает что наиболее оптимальной температурой является 80° C , т.к. при 100° C возникает корка, а при остальных температурах время сушки увеличивается. Таким образом, эксперименты показывают о необходимости учитывание различных факторов при различных температурах и определить оптимальний вариант решение этой задачи.
References:
1. Рахматов, О., Рахматов, О. О., & Рахматов, Ф. О. (2018). Совершенствование технологии переработки дынь в условиях республики Узбекистан. Ташкент «Фан.
2. Nuriev, K. K., Nuriev, M. K., Rakhmatov, O., & Rakhmatov, F. O. (2022, August). Comprehensive assessment of the degree of flooding of soil-cutting working bodies (on the example of plow shares). In IOP Conference Series: Earth and Environmental Science (Vol. 1076, No. 1, p. 012069). IOP Publishing.
3. Rakhmatov, O., Rakhmatov, F. O., Nuriev, K. K., & Nuriev, M. K. (2022, August). Development and justification of the thermal parameters of a mechanized rotary blancher. In IOP Conference Series: Earth and Environmental Science (Vol. 1076, No. 1, p. 012068). IOP Publishing.
Open access journal
www.in-academy.uz
4. Raxmatov, F. O., Raxmatov, O., Nuriev, K. K., & Nuriev, M. K. (2021, October). Combined dryer with high efficiency for drying high-moist agricultural products. In IOP Conference Series: Earth and Environmental Science (Vol. 868, No. 1, p. 012076). IOP Publishing.
5. Рахматов, О. О., Рахматов, Ф. О., Тухтамишев, С. С., & Худойбердиев, Р. (2019). Дыня древнейшая культурацентральной Азии. In Научные основы развития АПК (pp. 166168).
6. Рахматов, О. О., Рахматов, Ф. О., & Тухтамишев, С. (2017). ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ ЛИНИИ ПО ПРОИЗВОДСТВУ ВЯЛЕНОЙ ДЫНИ. In Научно-практические пути повышения экологической устойчивости и социально-экономическое обеспечение сельскохозяйственного производства (pp. 1317-1320).
7. Rakhmatov, O., Tukhtamishev, S. S., Khudoiberdiev, R. K., Adilov, A. А., & Rahmatov, F. O. (2023, April). Experimental and theoretical studies of the modulus of elasticity and Poisson's ratio for vegetable and melon crops. In International Conference on Digital Transformation: Informatics, Economics, and Education (DTIEE2023) (Vol. 12637, pp. 291-297). SPIE.
8. Нуриев, К. К., Рахматов, О., Кадирова, Р. С., & Рахматов, О. О. (2015). Биоконверсия органических отходов растительного происхождения в условиях Узбекистана. In Проблемы рекультивации отходов быта, промышленного и сельскохозяйственного производства (pp. 468-470).
9. Рахматов, О., Ботирова, Л. А., Рахматов, О. О., Косимова, Д. Б., & Рахмонов, У. Т. (2015). Новый экологически чистый способ переработки лубяных культур. In Проблемы рекультивации отходов быта, промышленного и сельскохозяйственного производства (pp. 463-467).
10. Углы, Ф. О., Каримкулов, А. Т., & Базарова, Р. Ш. (2014). Инновационный подход к развитию тутового шелкопряда в червоводне замкнутого типа. Вестник Алтайского государственного аграрного университета, (9 (119)), 122-125.
11. Rakhmatov, O., Rakhmatov, F., Kurbanov, E., Rakhmatullaev, R., Kasimov, A., & Musayeva, N. (2023). The methodological foundations of the thermal efficiency in a convective drying unit of the chamber type. In E3S Web of Conferences (Vol. 390). EDP Sciences.
12. Rakhmatov, O., & Rakhmatov, F. (2023). Experimental study of the process of drying melon slices in a chamber-convection dryer. In E3S Web of Conferences (Vol. 443, p. 02004). EDP Sciences.
13. Рахматов, О. (2022). КАМЕРНО-ЦЕПНАЯ СУШИЛЬНАЯ УСТАНОВКА С ИК-ИЗЛУЧЕНИЕМ ДЛЯ ВЯЛЕНИЯ ДЫНИ. Евразийский журнал академических исследований, 2(13), 68-72.
14. Рахматов, Ф. О., & Нуриев, К. К. (2022). ИССЛЕДОВАНИЕ ПЛОДОВ ДЫНИ КАК ОБЪЕКТА ТЕХНИЧЕСКОЙ ПЕРЕРАБОТКИ. ИЛМИЙ МАКЩАЛАР ТУПЛАМИ, 330.
15. Artikov, A., Masharipova, Z., & Rakhmatov, F. (2020). AN INTELLECTUAL METHOD TO OPTIMALLY CONTROL THE PROCESS OF MICROWAVE DRYING OF THERMOLABILE PRODUCTS. Chemical Technology, Control and Management, 2020(5), 213-217.
16. Рахматов, О. (2016). К вопросу тепловой оптимизации режима эксплуатации солнечно-топливной сушильной установки конвективного типа. Вестник Алтайского государственного аграрного университета, (1 (135)), 132-138.
«
www.in-academy.uz
17. Рахматов, О., Нуриев, К. К., & Юсупов, А. М. (2013). Безотходная технология переработки остатков хлопчатника. Вестник Алтайского государственного аграрного университета, (6 (104)), 103-108.
18. Рахматов, О. (2015). Реализация и эксплуатация гибких производственных систем комплексной безотходной переработки продуктов виноградарства. Ташкент: Изд-во «Фан.
19. Nuriev, K. K., Nuriev, M. K., Rakhmatov, O., Korabekova, S., & Bakhronova, M. A. (2022, December). Determination of the total resistance of the ploughshare when the blade is blunted. In IOP Conference Series: Earth and Environmental Science (Vol. 1112, No. 1, p. 012014). IOP Publishing.
