<!DOCTYPE article
PUBLIC "-//NLM//DTD JATS (Z39.96) Journal Publishing DTD v1.4 20190208//EN"
       "JATS-journalpublishing1.dtd">
<article xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink" xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance" article-type="research-article" dtd-version="1.4" xml:lang="en">
 <front>
  <journal-meta>
   <journal-id journal-id-type="publisher-id">Food Processing: Techniques and Technology</journal-id>
   <journal-title-group>
    <journal-title xml:lang="en">Food Processing: Techniques and Technology</journal-title>
    <trans-title-group xml:lang="ru">
     <trans-title>Техника и технология пищевых производств</trans-title>
    </trans-title-group>
   </journal-title-group>
   <issn publication-format="print">2074-9414</issn>
   <issn publication-format="online">2313-1748</issn>
  </journal-meta>
  <article-meta>
   <article-id pub-id-type="publisher-id">27866</article-id>
   <article-categories>
    <subj-group subj-group-type="toc-heading" xml:lang="ru">
     <subject>ПРОЦЕССЫ, ОБОРУДОВАНИЕ И АППАРАТЫ ПИЩЕВЫХ ПРОИЗВОДСТВ</subject>
    </subj-group>
    <subj-group subj-group-type="toc-heading" xml:lang="en">
     <subject>PROCESSES, EQUIPMENT, AND APPARATUS FOR FOOD PRODUCTION</subject>
    </subj-group>
    <subj-group>
     <subject>ПРОЦЕССЫ, ОБОРУДОВАНИЕ И АППАРАТЫ ПИЩЕВЫХ ПРОИЗВОДСТВ</subject>
    </subj-group>
   </article-categories>
   <title-group>
    <article-title xml:lang="en">OBTAINING OF EXTRACTS FROM FROZEN FRUIT RAW MATERIALS  IN THE VIBRATORY APPARATUS</article-title>
    <trans-title-group xml:lang="ru">
     <trans-title>ПОЛУЧЕНИЕ ЭКСТРАКТОВ ИЗ ЗАМОРОЖЕННОГО ПЛОДОВОГО СЫРЬЯ В ВИБРАЦИОННОМ АППАРАТЕ</trans-title>
    </trans-title-group>
   </title-group>
   <contrib-group content-type="authors">
    <contrib contrib-type="author">
     <name-alternatives>
      <name xml:lang="ru">
       <surname>Дубинина</surname>
       <given-names>Наталья Викторовна</given-names>
      </name>
      <name xml:lang="en">
       <surname>Dubinina</surname>
       <given-names>N. V.</given-names>
      </name>
     </name-alternatives>
     <xref ref-type="aff" rid="aff-1"/>
    </contrib>
    <contrib contrib-type="author">
     <name-alternatives>
      <name xml:lang="ru">
       <surname>Гриценко</surname>
       <given-names>Вячеслав Владимирович </given-names>
      </name>
      <name xml:lang="en">
       <surname>Gricenko</surname>
       <given-names>Vjacheslav V </given-names>
      </name>
     </name-alternatives>
     <email>gritsenko8@rambler.ru</email>
     <xref ref-type="aff" rid="aff-2"/>
    </contrib>
    <contrib contrib-type="author">
     <name-alternatives>
      <name xml:lang="ru">
       <surname>Симсиве</surname>
       <given-names>Жанна Владимировна</given-names>
      </name>
      <name xml:lang="en">
       <surname>Simsive</surname>
       <given-names>J. V.</given-names>
      </name>
     </name-alternatives>
     <xref ref-type="aff" rid="aff-3"/>
    </contrib>
   </contrib-group>
   <aff-alternatives id="aff-1">
    <aff>
     <institution xml:lang="ru">Рубцовский индустриальный институт (филиал) ФГБОУ ВПО «Алтайский государственный технический университет им. И.И. Ползунова»</institution>
     <city>Рубцовск</city>
     <country>Россия</country>
    </aff>
    <aff>
     <institution xml:lang="en">Rubtsovsk Industrial Institute</institution>
     <city>Rubtsovsk</city>
     <country>Russian Federation</country>
    </aff>
   </aff-alternatives>
   <aff-alternatives id="aff-2">
    <aff>
     <institution xml:lang="ru">Рубцовский индустриальный институт (филиал) ФГБОУ ВПО «Алтайский государственный технический университет им. И.И. Ползунова»</institution>
     <city>Рубцовск</city>
     <country>Россия</country>
    </aff>
    <aff>
     <institution xml:lang="en">Rubtsovsk Industrial Institute (branch), Altai State Technical University named after I. I. Polzunova</institution>
     <city>Rubtsovsk</city>
     <country>Russian Federation</country>
    </aff>
   </aff-alternatives>
   <aff-alternatives id="aff-3">
    <aff>
     <institution xml:lang="ru">Рубцовский индустриальный институт (филиал) ФГБОУ ВПО «Алтайский государственный технический университет им. И.И. Ползунова»</institution>
     <city>Рубцовск</city>
     <country>Россия</country>
    </aff>
    <aff>
     <institution xml:lang="en">Rubtsovsk Industrial Institute</institution>
     <city>Rubtsovsk</city>
     <country>Russian Federation</country>
    </aff>
   </aff-alternatives>
   <volume>28</volume>
   <issue>1</issue>
   <fpage>69</fpage>
   <lpage>75</lpage>
   <self-uri xlink:href="https://jcenter.kemsu.ru/en/nauka/article/27866/view">https://jcenter.kemsu.ru/en/nauka/article/27866/view</self-uri>
   <abstract xml:lang="ru">
    <p>Представлены результаты исследования процесса получения экстрактов из замороженных плодов боярышника кроваво-красного и калины обыкновенной в аппарате с вибрационной тарелкой. Получены уравнения множественной регрессии для расчета содержания сухих веществ, эффективности процесса и удельных энергозатрат в зависимости от амплитуды, частоты колебаний, диаметра отверстий в тарелке и времени достижения системой состояния равновесия.</p>
   </abstract>
   <trans-abstract xml:lang="en">
    <p>The results of the research on obtaining extracts from the frozen fruits of hawthorn and May rose in the appa-ratus with a vibrating plate are presented. The equations of multiple regression to calculate the content of solids, the process efficiency and specific energy consumption depending on amplitude, fluctuation frequency, diameter of open-ings in the plate and the period of achieving the equilibrium state by the system are obtained.</p>
   </trans-abstract>
   <kwd-group xml:lang="ru">
    <kwd>Вибрационный аппарат</kwd>
    <kwd>эффективность и удельные энергозатраты процесса</kwd>
    <kwd>содержание сухих веществ.</kwd>
   </kwd-group>
   <kwd-group xml:lang="en">
    <kwd>ibratory apparatus</kwd>
    <kwd>efficiency and specific energy consumption of the process</kwd>
    <kwd>content of solids.</kwd>
   </kwd-group>
  </article-meta>
 </front>
 <body>
  <p> ВведениеВ настоящее время большую актуальность в про­изводстве пищевых добавок приобретает дикорас­тущее плодово-ягодное сырье. Объясняется это тем, что по пищевой ценности дикорастущие плоды и ягоды не уступают культурным, а по содержанию витаминов и органических кислот даже превосходят их. В то же время они представляют собой экологи­чески более благоприятные продукты питания и от­личаются неприхотливостью к почве и уходу, моро­зостойкостью, высокой урожайностью. Использова­ние местных дикорастущих растительных ресурсов способствует значительной экономии дорогостоя­щего сырья с аналогичными или близкими по значе­нию физико-химическими показателями, снижению расходов по доставке сырья к месту переработки, а также расширению ассортимента выпускаемой про­дукции [1].Объемы переработки местного растительного сы­рья недостаточны с точки зрения использования су­ществующей сырьевой базы. Это в определенной степени связано с низкой эффективностью традиционных методов извлечения из сырья целевых компо­нентов и обеспечения их сохранности в процессе пе­реработки.Одним из современных способов переработки плодово-ягодного сырья является экстрагирование водными и водно-спиртовыми растворителями с по­следующим концентрированием.Способов проведения процесса экстрагирования большое множество, что обусловлено широким мно­гообразием сырья и его свойствами. Поэтому для выбора способа экстрагирования применительно к определенному сырью необходимо учитывать, из каких стадий состоит процесс, какие факторы оказы­вают влияние на ту или иную стадию процесса.В наиболее общем виде процесс экстрагирования состоит из четырех стадий: 1) проникновение рас­творителя в поры частиц сырья; 2) растворение целевого компонента; 3) перенос массы растворимых ве­ществ диффузионным путем из внутренних областей частиц экстрагируемого материала в пограничный слой, прилегающий непосредственно к частице;         4) дуффузионно-конвективный перенос растворимых веществ через пограничный слой и распределение его по всей массе раствора [2, 3]. Две последние ста­дии являются основными стадиями, влияющими на скорость процесса.Стадии экстрагирования различны по своей при­роде и имеют свои факторы, определяющие их ско­рость. К таким факторам относятся: степень измель­чения растительного сырья; полярность экстрагента; вязкость и поверхностное натяжение растворителя; температура процесса экстрагирования; соотноше­ние твердой и жидкой фаз; количество экстракций; физическое воздействие (низкочастотные механиче­ские колебания, ультразвук, перемешивание и др.); порозность; продолжительность экстрагирования. На процесс экстрагирования также оказывают влияние: размер молекул извлекаемых веществ; заряд колло­идных частиц протоплазмы клетки; наличие живой протоплазмы; наличие воздуха в сырье; удельная за­грузка экстрактора (загрузочная плотность); ско­рость подачи экстрагента и другие факторы [4].Среди многочисленных способов интенсифика­ции процесса экстрагирования особое место зани­мает метод наложения на систему поля низкочастот­ных механических колебаний [5–7].При создании высокоэффективных тепло- и мас­сообменных аппаратов часто используют принцип подведения энергии извне к взаимодействующим средам. Наложение низкочастотных колебаний на взаимодействующие фазы – это один из наиболее эффективных способов подведения дополнительной внешней энергии [5]. При этом создается активный гидродинамический режим, значительно сокраща­ется металло- и энергоемкость оборудования. При воздействии низкочастотных механических колеба­ний в процессе экстрагирования участвует практиче­ски вся поверхность экстрагируемого вещества, про­исходит интенсивное обновление межфазной по­верхности [7].Аппараты, в которых используются низкочастот­ные колебания, характеризуются высокой эффектив­ностью массообмена при большой удельной произ­водительности. Это объясняется тем, что подводимая внешняя энергия может равномерно или по заранее заданному режиму распределяться по поперечному сечению и высоте аппарата и нужным образом вли­ять на поле скоростей взаимодействующих фаз. Та­ким образом, создаются предпосылки к оптималь­ному дроблению дисперсной фазы, к уменьшению ее полидисперсности, а также к выравниванию попе­речной неравномерности и уменьшению продоль­ного перемешивания. Однако влияние факторов, оп­ределяющих скорость процесса экстрагирования ме­тодом наложения низкочастотных механических ко­лебаний, на его интенсивность еще недостаточно изучено и требует дальнейшего исследования.Для этой цели была изготовлена эксперименталь­ная установка, в основу конструкции которой поло­жен емкостный экстрактор с вибрационной тарелкой [6].Основным элементом установки является экс­трактор периодического действия с вибрационной тарелкой (рис. 1). Камера аппарата представляет собой цилиндри­ческую емкость 1, выполненную из нержавеющей стали с внутренним диаметром 0,139 м. В верхней части установки на раме жестко закреплена крышка экстрактора 5 с патрубком для отбора проб. В камере установлен с возможностью возвратно-поступатель­ного движения в вертикальной плоскости шток 4 с жестко закрепленной на нем горизонтальной перфо­рированной тарелкой 2, снабженной по периферии кольцом. Штоку сообщаются возвратно-поступа­тельные движения при помощи кривошипно-шатун­ного механизма 6 от электродвигателя переменного тока АИРМ71В6У3.    Рис. 1. Схема экспериментальной установки: 1 – камера аппарата; 2 – тарелка перфорированная; 3 – домкрат; 4 – шток; 5 – крышка экстрактора; 6 – механизм криво­шипно-шатунный; 7 – электродвигатель Тарелка 2 представляет собой перфорированный цилиндрическими отверстиями диск диаметром 0,135 м, выполненный из нержавеющей стали, тол­щиной 0,003 м. К нижней стороне диска коаксиально жестко прикреплено кольцо шириной 0,01 м. Плос­кость диска тарелки параллельна днищу аппарата. Камера экстрактора устанавливается и фиксируется в расточенном пазу крышки при помощи домкрата 3.Для регулирования частоты колебаний тарелки и фиксирования значений мощности в установке пре­дусмотрен привод АСН 550-01.В качестве способа экстрагирования выбран спо­соб, разработанный на кафедре «Машины и аппа­раты пищевых производств» Кемеровского техноло­гического института пищевой промышленности [8]. Особенность данного способа заключается в том, что экстрагированию в вибрационном экстракторе под­вергается замороженное плодово-ягодное сырье. В силу того что сбор плодов и ягод носит сезонный ха­рактер, важным этапом технологии является сохра­нение их для дальнейшей переработки. Наименее энергоемким способом хранения плодов и ягод является замораживание, причем с целью последующей интенсификации выделения сока предпочтительно медленное и неглубокое замораживание, сопровож­дающееся образованием крупных кристаллов льда, которые более эффективно разрушают стенки клеток, что в последующем повышает выход питатель­ных и ароматических веществ. Традиционный спо­соб получения соков и экстрактов из замороженного плодово-ягодного сырья включает следующие ста­дии: размораживание, измельчение, отделение сока или экстрагирование. В ряде случаев экстрагирова­ние твердой фазы после отжатия сока не производят. Однако такой способ отличается длительностью, на­личием нескольких стадий, для осуществления кото­рых требуется энергоемкое оборудование. При раз­мораживании, измельчении и прессовании имеют место потери сока. Предложенный способ экстраги­рования замороженного плодово-ягодного сырья в вибрационном экстракторе, по мнению авторов, по­зволяет сократить время, снизить энергозатраты, уменьшить число единиц оборудования и повысить качество получаемых продуктов. Для экстрагирования использовали плоды боя­рышника кроваво-красного и калины обыкновенной урожая 2009 года, собранные в Рубцовском районе Алтайского края. Эти плодовые культуры известны своими полезными свойствами и богатым химиче­ским составом. Благодаря высокой концентрации биологически активных веществ плоды боярышника давно применяются в народной и научной медицине для профилактики и лечения заболеваний сердца и сосудов. Плоды калины обладают противовоспали­тельным действием, способствуют снижению кровя­ного давления, стимулируют работу сердца [9].Экстрагирование проводили следующим образом. Замороженные при температуре –18 оС плоды поме­щали в рабочий объем экстрактора под вибрацион­ную тарелку. В качестве экстрагента использовалась вода температурой (20±2) оС. Во всех опытах объем обрабатываемой суспензии составлял 1,0 л. Тарелка приводилась в возвратно-поступательное движение в течение 40 мин. Через определенные промежутки времени (1…5 мин) из аппарата отбиралась проба экстракта. Отделение от проб твердой фазы прово­дилось фильтрацией через бумажный фильтр; коли­чество извлекаемых сухих веществ в образцах опре­делялось рефрактометром типа РЛ-2; отжатый на фильтре шрот взвешивали. Взвешивание плодов, экстрагента, шрота осуществлялось с помощью весов марки МW-120 с погрешностью измерения ±0,01 г. На процесс экстрагирования, как отмечалось выше, оказывает влияние множество факторов, кото­рые в свою очередь зависят от конструктивных и эксплуатационных особенностей аппарата, а также от способа проведения процесса.Принимая во внимание вышеизложенное, был вы­делен ряд факторов, которые как отдельно, так и в со­вместном взаимодействии оказывают основное влияние на процессы, протекающие в экстракторе. К таким факторам относятся: соотношение фаз (сы­рье/экстрагент) – j, кг/кг; амплитуда колебаний та­релки – А, м; частота колебаний тарелки – n, Гц; диа­метр отверстий в тарелке – d0, м; доля свободного се­чения тарелки – έ, %.Целью работы является изучение закономерно­стей, описывающих процесс получения экстрактов. Объекты и методы исследованийСоотношение фаз (сырье/экстрагент) определялось исходя из следующих условий. Увеличение доли твердой фазы ведет к повышению плотности суспензии; как следствие, ухудшаются условия для переноса водорастворимых веществ в экстрагент. Уменьшение доли твердой фазы приводит к разбав­лению экстракта, что нежелательно с точки зрения последующих процессов технологического цикла. Помимо этого, увеличение доли экстрагента ведет к ускорению размораживания сырья, а также к более тонкому его измельчению. Серия предварительных экспериментов показала, что экстрагирование необ­ходимо вести при следующих соотношениях фаз: для боярышника j = 1/2; 1/3 кг/кг; для калины j = 1/1; 1/1,5 и 1/2 кг/кг. В процессе проведения дальнейшей экспериментальной работы было выявлено, что наи­более оптимальными соотношениями фаз при экст­рагировании данных плодов являются: для боярыш­ника j = 1/2 кг/кг; для калины j = 1/1 кг/кг.Амплитуда и частота колебаний тарелки являются факторами, определяющими интенсивность процесса экстрагирования [6]. Эти факторы оказывают влияние одновременно на ряд характеристик процесса: степень измельчения плодов, температура процесса и интен­сивность физического воздействия. При этом необхо­димо отметить, что увеличение значений данных па­раметров в целом ведет к интенсификации процесса. Однако увеличение данных параметров также ведет к негативным последствиям, а именно к излишнему из­мельчению сырья и, как следствие, затруднению по­следующей фильтрации, а также к увеличению энер­гетических затрат. При этом амплитуда и частота ко­лебаний тарелки явля­ются определяющими факто­рами для процесса из­мельчения и времени размора­живания ягод. Учитывая рекомендации [6], значения этих факторов прини­мались: А = 0,016; 0,018; 0,02 и 0,022 м; n для боя­рышника – (10,83±2,5) Гц; для калины – (8,33±2,5) Гц.Изменение диаметра отверстий в тарелке влияет на интенсивность процесса экстрагирования и сте­пень измельчения сырья. Уменьшение размеров от­верстий приводит к увеличению скоростей истече­ния жидкости, что в свою очередь интенсифицирует процессы размораживания и дополнительного из­мельчения фрагментов, увеличивая тем самым по­верхность контакта фаз. Однако уменьшение диа­метра отверстий повышает вероятность их «засоре­ния» частицами плодов и их семенами, что приводит к снижению эффективности процесса в целом. При проведении экспериментов d0 принимался равным 0,0025; 0,003; 0,004 и 0,005 м при доле свободного сечения тарелки έ = 16,5 % [6].Основными показателями интенсивности иссле-дуемого процесса являются время насыщения (достижения равновесия) экстрагента τр, величина достигаемой равновесной концентрации Ссв.р и мощ-ность, потребляемая за время экстрагирования N [7]. Важным ограничивающим параметром является количество неразрушенных ягод после наступления состояния равновесия в системе – m, % масс.При проведении экспериментов максимальное значение концентрации сухих веществ в экстракте боярышника 5,6 % масс., в экстракте калины 6,0 % масс. Для выбора рациональных режимов процесса из результатов экспериментов были исключены режимы, при которых максимальное значение концентрации сухих веществ в экстракте составило для боярышника менее 4,6 % масс., для калины менее 5,0 % масс.При экстрагировании боярышника на некоторых режимах остается до 63 % неразрушенных плодов, при экстрагировании калины – до 95 %. Режимы, при которых остается более 3 % неразрушенных плодов, были признаны нерациональными и исключены из результатов экспериментов. Результаты и их обсуждениеАнализ результатов экспериментов позволил сделать вывод, что для определения наиболее эффективных режимов экстрагирования необходимо комплексно учитывать режимные и энергетические параметры процесса. Для решения данной задачи в качестве критериев оценки были приняты следующие параметры.1. Равновесная концентрация сухих веществ Ссв.р, % масс.2. Эффективность процесса экстрагирования Э, кг/(Дж·с), которую определяли следующим образом:  ,                                       (1) где П – производительность экстрактора, кг/с; Е – энергетические затраты, Дж.                             (2) где Мс – масса смеси плодов и экстрагента, кг; Мш – масса шрота после экстрагирования, кг; τр – время достижения состояния равновесия системы, с; Ссв.р – равновесная концентрация сухих водорастворимых веществ в экстракте, % масс. ,                                (3) где   – среднее значение полезной мощности, потребляемой при экстрагировании, Вт.  ,                                  (4) где   – значение полезной мощности при i-м измерении, Вт; n – количество i-х измерений.Полезная мощность – разность между общими энергозатратами и энергозатратами на холостой ход.3. Удельные затраты на процесс экстрагирования Еуд, Дж/% масс., которые определяли как                                 (5) В табл. 1 и 2 представлены результаты экспериментов и расчетов основных параметров процесса. Таблица 1 Результаты экспериментов и расчета эффективности и удельных энергозатрат процесса получения экстракта боярышника № п/пА××103, мn, Гцd0××103, мСсв.р, % масс.Э∙109, кг/(Дж·с)Еуд,Дж/%масс.12013,3345,61,44536822010,8345,22,20378232013,3335,01,11738042010,8334,81,08645052013,3354,60,84719062010,8354,60,57714872013,332,54,60,85810382010,832,54,60,85720792213,3345,62,264669102210,8345,22,004336112213,3335,01,058076122210,8334,81,835344132213,3354,62,514246142210,8354,61,994187152213,332,54,80,918234162210,832,54,62,594510171813,3345,21,095668181810,8344,81,724013191813,3334,61,306196201813,3354,61,554904211813,332,54,60,877842 В ходе анализа экспериментальных данных наиболее рациональными позиционировались режимы, при которых показатель эффективности стремился к максимальным значениям.Исходя из данных, представленных в табл. 1, можно сделать вывод, что рациональными режимами для экстрагирования плодов боярышника являются режимы № 16, 13, 9, расположенные по убыванию показателя эффективности процесса. Данные режимы проводились при амплитуде А = 0,022 м. Системы достигали равновесия на 7,5 мин. Влияние диаметра отверстий тарелок на эффективность процесса экстрагирования можно объяснить следующим образом. При d0 = 0,0025 м (режим № 16; n = 10,8 Гц, Э = 2,59·10–9 кг/(Дж·с)) в камере экстрактора создается интенсивная циркуляция жидкой фазы, что приводит к изменению гидродинамической обстановки, наблюдаемой с первых минут процесса. При частоте n = 13,3 Гц и аналогичных остальных параметрах процесса (режим № 15) за счет высоких энергозатрат значения показателя эффективности процесса значительно меньше (Э = 0,91·10–9 кг/(Дж·с)). Диаметры отверстий тарелок d0 = 0,004 м (режим № 9) и d0 = 0,005 м (режим № 13) соизмеримы с размерами плодов. При d0 = 0,005 м плоды более свободно проходят через отверстия в тарелке, чем при d0 = 0,004 м. В результате при режиме № 9 плоды интенсивнее разрушаются и концентрация сухих веществ на данном режиме достигает максимальных значений (Ссв.р = 5,6 % масс.).При амплитудах А = 0,018 м и А = 0,020 м на всех режимах остается порядка 3 % неразрушенных плодов. За счет этого выход экстракта снижен и, как следствие, значение производительности получается меньше. Следовательно, показатель эффективности достигает меньших значений. Исключение представляет режим № 2, при котором значение показателя эффективности относительно высокое    (Э = 2,20·10–9 кг/(Дж·с)), что объясняется следующим: система достигает состояния равновесия рано          (на 7,5 мин), следовательно, значения энергозатрат минимальны по сравнению с другими режимами при амплитуде А = 0,02 м.По результатам, представленным в табл. 2, можно сделать вывод, что оптимальными режимами для экстрагирования плодов калины являются режимы № 22, 24, 18, 7 и 17, расположенные по убыванию показателя эффективности процесса.Максимальные значения показателя эффективнос-ти достигаются при амплитуде А = 0,018 м, n = 10,8 Гц, d0 = 0,004 м (режим № 22; Э = 3,93·10–9 кг/(Дж·с)) и       d0 = 0,005 м (режим № 24; Э = 3,67·10–9 кг/(Дж·с)).Более низкие значения показателя эффективности при аналогичных режимах на амплитудах А = 0,02 м (режим № 1; Э = 0,82·10–9 кг/(Дж·с) и режим № 6;       Э = 0,68·10–9 кг/(Дж·с)) и А = 0,022 м (режим № 16;     Э = 1,71·10–9 кг/(Дж·с) и режим № 18; Э = 3,19·10–9 кг/(Дж·с)) соответственно объясняются большими энергозатратами. Однако режим № 18 (А = 0,022 м,    n = 10,8 Гц, d0 = 0,005 м) следует отнести к наиболее рациональным режимам наряду с режимом № 17       (А = 0,022 м, n = 8,3 Гц, d0 = 0,005 м), так как значения показателя эффективности на этих режимах составляют соответственно Э = 3,19·10–9 и                  Э = 2,49·10–9 кг/(Дж·с), что объясняется следующим: на этих режимах достаточно рано достигаются высокие значения концентрации сухих веществ:     Ссв.р = 6 % масс. на 5 мин и Ссв.р = 5,6 % масс. на       10 мин соответственно. Таблица 2 Результаты экспериментов и расчета эффективности и удельных энергозатрат процесса получения экстракта калины № п/пА××103, мn, Гцd0××103, мСсв.р, % масс.Э∙109, кг/(Дж·с)Еуд,Дж/%масс.12010,8345,00,82118372208,3345,01,44624832010,8335,61,27106214208,3335,61,0193725208,3355,41,96680262010,8355,60,68147087208,332,55,42,51543382010,832,55,80,441775391610,8335,61,145128101610,8355,62,254004111610,832,56,01,72437112168,332,55,80,63958113228,3335,60,4716574142210,8335,60,581712115228,3345,41,835154162210,8345,41,71777517228,3355,62,493874182210,8356,03,19651119228,332,55,60,6316101202210,832,56,00,391975021188,3345,61,482706221810,8345,43,93333223188,3355,40,5312888241810,8355,43,673667251810,8335,21,256237261810,832,55,61,66304527188,332,55,20,2719188 При амплитуде А = 0,02 м наиболее эффективным является режим № 7 (n = 8,3 Гц, d0 = 0,0025 м,            Э = 2,51·10–9 кг/(Дж·с)). При диаметре отверстий тарелки d0 = 0,0025 м в обрабатываемом объеме происходит интенсивная циркуляция жидкой фазы, что приводит к изменению гидродинамической обстановки в рабочей камере экстрактора.Невысокие значения эффективности при ампли-туде А = 0,016 м объясняются тем, что система достигает состояния равновесия сравнительно поздно (на 12,5…20 мин).На основании проведенного анализа можно сделать следующие выводы:– при приготовлении экстракта из плодов боярышника факторы, влияющие на процесс, должны выбираться из следующих диапазонов: А Î [0,018; 0,022] м; п Î [10,83; 13,33] Гц; d0 Î [0,0025; 0,004] м и τр Î [450; 1200] с;– при приготовлении экстракта из плодов калины – А Î [0,016; 0,022] м; п Î [8,33; 10,83] Гц; d0 Î [0,0025;0,005] м и τр Î [450; 1200] с.После обработки экспериментальных данных на ЭВМ в среде статистического пакета STATISTICA-8,0 были получены уравнения регрессии, описывающие процесс получения экстрактов, которые имеют следующий вид.Для экстракта из плодов боярышника в диапазонах Ссв.р Î [4,6; 5,6] % масс., Э Î [0,57×10–9; 2,59×10–9] кг/(Дж·с) и Еуд Î [3782; 8234] Дж/% масс.:  ,  R = 94 %;                                (6)  ,  R = 90 %;                               (7)  ,  R = 93 %.                               (8) Диапазоны Ссв.р, Э и Еуд были определены экспериментально.Для экстракта из плодов калины обыкновенной в диапазонах Ссв.р Î [5; 6] % масс., Э Î [0,27×10–9; 3,93×10–9] кг/(Дж·с) и Еуд Î [2706; 19750] Дж/% масс.:  ,  R = 97,6 %;                               (9)  ,  R = 94 %;                           (10)  ,  R = 91 %.                          (11) Анализируя данные уравнения, можно заметить следующее: при экстрагировании плодов боя-рышника увеличение в указанных пределах ампли-туды колебаний А ведет к увеличению выхода сухих растворимых веществ Ссв.р (уравнение (6)), что объясняется интенсификацией перемешивания фаз. По той же причине увеличение частоты колебаний п ведет к росту величины Ссв.р. Рост концентрации Ссв.р с увеличением диаметра отверстий d0 обусло-вливается структурой и размерами плодов боярышника, содержащих по 2–5 косточек. Размер косточки в несколько раз меньше размеров самого плода. Поэтому отверстия с меньшим диаметром могут частично перекрываться не разрушающимися при работе экстрактора косточками, в результате чего ухудшается гидродинамическая обстановка и снижается выход сухих растворимых веществ Ссв.р. Увеличение времени экстрагирования в указанных пределах ведет к росту величины Ссв.р за счет увеличения продолжительности контакта фаз.Из уравнения (8) можно заметить, что увеличение А и п ведет к увеличению Еуд вследствие возрастания затрат мощности, потребляемой на перемещение рабочим органом. Увеличение τр также ведет к росту потребления энергии. В отличие от перечисленных факторов увеличение d0 ведет к снижению энергозатрат, так как уменьшается сопротивление перемещению тарелки со стороны среды.Рост значений А и d0 ведет к росту показателя эффективности Э (уравнение (7)) за счет роста величины Ссв.р. Увеличение п и τр ведет к снижению Э благодаря увеличению удельных энергозатрат Еуд.Плоды калины имеют морфологию, значительно отличающуюся от морфологии плодов боярышника. У них водянистая структура, одна крупная косточка, размеры которой сопоставимы с размерами самих плодов. Поэтому влияние факторов А, п, d0 и τр на процесс экстрагирования плодов калины во многом отличается от их влияния на процесс экстра-гирования плодов боярышника. Например, при увеличении амплитуды А в силу наличия в плодах калины большого количества пектина [10], который является природным клеящим веществом [11], происходит интенсивное захватывание системой плоды – экстрагент воздуха, смесь из жидкой превращается в пенообразную. В результате уменьшается поверхность контакта фаз, поэтому снижаются выход сухих растворимых веществ Ссв.р (уравнение (9)) и показатель эффективности про-цесса Э (уравнение (10)). Энергетические затраты Еуд (уравнение (11)) с увеличением А также снижаются, что объясняется уменьшением гидравлического сопротивления перемещению тарелки со стороны среды.Увеличение диаметра отверстий d0 в тарелке также ведет к уменьшению величин Ссв.р (уравнение (9)), Э (уравнение (10)) и Еуд (уравнение (11)), это объясняется водянистой структурой плодов калины, имеющих довольно прочную оболочку. Такое строе-ние плодов обусловливает то, что отверстия с меньшими диаметрами обеспечивают разрушение большего количества плодов по сравнению с отверстиями большего диаметра, что ведет к умень-шению выхода сухих растворимых веществ Ссв.р и снижению эффективности процесса Э при увели-чении d0. Снижение энергозатрат Еуд при увеличении d0 обусловливается уменьшением сопротивления движению тарелки со стороны среды.Влияние параметров п и τр на процесс экстраги-рования плодов калины такое же, как и при экстрагировании плодов боярышника.При оценке комплекса факторов, влияющих на процесс экстрагирования, необходимо учитывать, что величины Ссв.р и Э должны стремиться к макси-мальным значениям, а Еуд – к минимуму. Полученные уравнения регрессии делают возмож-ным решение задачи оптимизации, которая фор-мулируется следующим образом: найти такие значения входных факторов, которые обеспечивают как можно больший показатель эффективности про-цесса при наиболее возможном выходе сухих веществ и наименьших удельных энергозатратах. </p>
 </body>
 <back>
  <ref-list>
   <ref id="B1">
    <label>1.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">Сорокопуд, А.Ф. Об использовании растительных ресурсов для обогащения продуктов питания / А.Ф. Сорокопуд, Н.В. Дубинина. - М., 2008. - 10 с. - Деп. в ЦИиТЭИагропром 18.02.08, № 3 ВС.</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">Sorokopud, A.F. Ob ispol'zovanii rastitel'nyh resursov dlya obogascheniya produktov pitaniya / A.F. Sorokopud, N.V. Dubinina. - M., 2008. - 10 s. - Dep. v CIiTEIagroprom 18.02.08, № 3 VS.</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
   <ref id="B2">
    <label>2.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">Аксельруд, Г.А. Экстрагирование (система твердое тело - жидкость) / Г.А. Аксельруд, В.М. Лысянский. - Л.: Хи-мия, 1974. - 256 с.</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">Aksel'rud, G.A. Ekstragirovanie (sistema tverdoe telo - zhidkost') / G.A. Aksel'rud, V.M. Lysyanskiy. - L.: Hi-miya, 1974. - 256 s.</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
   <ref id="B3">
    <label>3.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">Белобородов, В.В. Проблемы экстрагирования в пищевой промышленности / В.В. Белобородов // Известия вузов СССР. Пищевая технология. - 1986. - № 3. - С. 6-11.</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">Beloborodov, V.V. Problemy ekstragirovaniya v pischevoy promyshlennosti / V.V. Beloborodov // Izvestiya vuzov SSSR. Pischevaya tehnologiya. - 1986. - № 3. - S. 6-11.</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
   <ref id="B4">
    <label>4.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">Плотников, И.Б. Совершенствование способа получения экстрактов из замороженного ягодного сырья в аппарате с вибрационной тарелкой: дис. ... канд. техн. наук / Плотников Игорь Борисович. - Кемерово, 2011. - 150 с.</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">Plotnikov, I.B. Sovershenstvovanie sposoba polucheniya ekstraktov iz zamorozhennogo yagodnogo syr'ya v apparate s vibracionnoy tarelkoy: dis. ... kand. tehn. nauk / Plotnikov Igor' Borisovich. - Kemerovo, 2011. - 150 s.</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
   <ref id="B5">
    <label>5.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">Городецкий, И.Я. Вибрационные массообменные аппараты / И.Я. Городецкий, А.А. Васин, В.М. Олевский,           П.А. Луа¬панов. - М.: Химия, 1980. - 192 с.</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">Gorodeckiy, I.Ya. Vibracionnye massoobmennye apparaty / I.Ya. Gorodeckiy, A.A. Vasin, V.M. Olevskiy,           P.A. Lua¬panov. - M.: Himiya, 1980. - 192 s.</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
   <ref id="B6">
    <label>6.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">Иванов, П.П. Разработка технологии и аппаратурного оформления производства концентрированных плодово-ягод-ных экстрактов для молочной промышленности: дис. ... канд. техн. наук / Иванов Павел Петрович. - Кемерово, 2002. - 135 с.</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">Ivanov, P.P. Razrabotka tehnologii i apparaturnogo oformleniya proizvodstva koncentrirovannyh plodovo-yagod-nyh ekstraktov dlya molochnoy promyshlennosti: dis. ... kand. tehn. nauk / Ivanov Pavel Petrovich. - Kemerovo, 2002. - 135 s.</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
   <ref id="B7">
    <label>7.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">Сорокопуд, А.Ф. Интенсификация экстрагирования плодово-ягодного сырья с использованием низкочастотного виб¬рационного воздействия / А.Ф. Сорокопуд, В.А. Помозова, А.С. Мустафина // Хранение и переработка сельхозсырья. - 2000. - № 5. - С. 24-27.</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">Sorokopud, A.F. Intensifikaciya ekstragirovaniya plodovo-yagodnogo syr'ya s ispol'zovaniem nizkochastotnogo vib¬racionnogo vozdeystviya / A.F. Sorokopud, V.A. Pomozova, A.S. Mustafina // Hranenie i pererabotka sel'hozsyr'ya. - 2000. - № 5. - S. 24-27.</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
   <ref id="B8">
    <label>8.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">Пат. 2341979 Российская Федерация, МПК51 A23L 1/212. Способ получения экстрактов / А.Ф. Сорокопуд,        М.В. Су¬менков; заявитель и патентообладатель Кемеровский технологический институт пищевой промышленности. -          № 2007116408/13; заявл. 02.05.2007; опубл. 27.12.2008, Бюл. № 36. - 4 с.</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">Pat. 2341979 Rossiyskaya Federaciya, MPK51 A23L 1/212. Sposob polucheniya ekstraktov / A.F. Sorokopud,        M.V. Su¬menkov; zayavitel' i patentoobladatel' Kemerovskiy tehnologicheskiy institut pischevoy promyshlennosti. -          № 2007116408/13; zayavl. 02.05.2007; opubl. 27.12.2008, Byul. № 36. - 4 s.</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
   <ref id="B9">
    <label>9.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">Сорокопуд, А.Ф. Целесообразность использования плодов боярышника кроваво-красного и калины обыкновенной для обогащения продуктов питания массового потребления / А.Ф. Сорокопуд, Н.В. Дубинина. - М., 2008. - 9 с. - Деп. в ЦИиТЭИагропром 18.02.08, № 2 ВС.</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">Sorokopud, A.F. Celesoobraznost' ispol'zovaniya plodov boyaryshnika krovavo-krasnogo i kaliny obyknovennoy dlya obogascheniya produktov pitaniya massovogo potrebleniya / A.F. Sorokopud, N.V. Dubinina. - M., 2008. - 9 s. - Dep. v CIiTEIagroprom 18.02.08, № 2 VS.</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
   <ref id="B10">
    <label>10.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">http://medicina.kharkov.ua/medicinal-plant/781-viburnum-opulus.html</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">http://medicina.kharkov.ua/medicinal-plant/781-viburnum-opulus.html</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
   <ref id="B11">
    <label>11.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">http://www.calorizator.ru/product/raw/pectin</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">http://www.calorizator.ru/product/raw/pectin</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
  </ref-list>
 </back>
</article>
