.

Прикладна реологія та інтенсифікація процесів харчових виробництв: Автореф. дис… д-ра техн. наук / В.С. Гуць, Укр. держ. ун-т харч. технологій. — К.

Язык: украинский
Формат: реферат
Тип документа: Word Doc
0 4775
Скачать документ

УКРАЇНСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ УНІВЕРСИТЕТ
ХАРЧОВИХ ТЕХНОЛОГІЙ

ГУЦЬ ВІКТОР СТЕПАНОВИЧ

УДК 637. 52

ПРИКЛАДНА РЕОЛОГІЯ ТА ІНТЕНСИФІКАЦІЯ ПРОЦЕСІВ
ХАРЧОВИХ ВИРОБНИЦТВ

05.18.12. – Процеси та апарати харчових виробництв

Автореферат дисертації на здобуття наукового ступеня
доктора технічних наук

КИЇВ – 1999
Дисертацією є рукопис.

Робота виконана в Українському державному університеті харчових технологій, м. Київ

Офіційні опоненти – доктор технічних наук , професор Лимонов Генріх Євсейович, Всеросійський науково-дослідний інститут м’ясної промисловості /м. Москва/, зам. директора з наукової роботи

 доктор технічних наук , професор Михайлик Віктор Дмитрович, Херсонський державний технічний університет, завідуючий кафедрою охорони праці та навколишнього середовища

 доктор технічних наук , Фельдман Аркадій Ісаакович, інженерний іноваційний центр “Продтехін” /м. Київ/, технічний директор .

Провідна установа  Інститут технічної теплофізики Національної академії наук України, м. Київ

Захист відбудеться “23” червня_1999 року о 14 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 26.058.02 Українського державного університету харчових технологій за адресою: 252033, м. Київ, вул. Володимирська, 68

З дисертацією можна ознайомитись в бібліотеці Українського державного університету харчових технологій (252033, м. Київ, вул. Володимирська, 68).

Автореферат розісланий “ 19 ” травня 1999 р.

Вчений секретар спеціалізованої вченої ради,
кандидат технічних наук , доцент В.Л. Зав’ялов
ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність проблеми. В сучасному харчовому виробництві невирішеними залишаються важливі питання, в яких розглядаються актуальні проблеми прикладної реології. Передусім це стосується теоретичних розробок, коли навантаження дисперсних систем відбувається в імпульсному режимі, а також в режимі змінних напружень і швидкостей. Дотепер немає науково обгрунтованого підходу до побудови математичних моделей технологічних процесів, що враховував би в достатній мірі структурно-механічні властивості продукту, а це призводить до значної кількості помилок в розрахунках. Тому розвиток і вдосконалення теорії прикладної реології харчових виробництв слід вважати актуальною науковою проблемою, яка потребує якнайшвидшого вирішення.
Зв’язок роботи з науковими програмами, планами і темами. Наукові дослідження виконано згідно з планом комплексних науково-технічних програм: РН.38.10 – “Створити і освоїти в харчовій промисловості нові технологічні процеси і комплекси обладнання, заводи, цехи з високим ступенем автоматизації і програмним керуванням , що забезпечують комплексне використання сировини і збільшення виходу готової продукції без збільшення кількості перероблюваної сировини, раціональне використання енергії і водних ресурсів і значне підвищення продуктивності праці” /затверджена Постановою Держплану УРСР від 28.01.81 р., № 4/; РН.38.10.02.02 “Удосконалення апаратурно-технологічних схем перероблення масложирової сировини, відходів і очищення стоків з метою створення малостічного і маловідходного виробництва”; програмою науково-технічної діяльності науково-виробничого об‘єднання Київм‘ясо; планами госпдоговірної тематики УДУХТ. Виконані наукові дослідження пов’язані з тематикою лекційних курсів: загальні методи інтенсифікації технологічних процесів харчових виробництв; оптимізація і моделювання технологічних процесів харчових виробництв; основи наукових досліджень; технологія та обладнання харчових виробництв; технологічне обладнання підприємств м’ясної промисловості.
Мета роботи полягає у розвитку і вдосконаленні теорії прикладної реології, її практичному використанні у дослідженні і моделюванні структурно-механічних властивостей харчових продуктів, механічних, гідромеханічних і спеціальних процесів харчових технологій, а також у розрахунках технологічного обладнання.
Задачі роботи, виконання яких зумовило досягнення поставленої мети:
– виконати аналітичні дослідження реологічних моделей дисперсних систем;
– розробити нові установки, аналітичні та експериментальні методи дослідження реологічних властивостей харчових продуктів, визначення характеристик механічних, гідромеханічних і спеціальних процесів харчових виробництв;
– дослідити структурно-механічні властивості рідких і твердоподібних харчових продуктів, отримати нові реологічні моделі, встановити зв’язок між реологічними характеристиками і режимами механічного, вакуумного, вакуум-циклічного і вакуум-механічного оброблення м’яса, а також показником якості харчових продуктів – консистенцією;
– розробити системний реологічний підхід до побудови математичних моделей і виконати моделювання: осадового центрифугування харчових суспензій, фільтрування фугату, механічного, вакуумного і вакуум-механічного оброблення м’яса;
– розробити нові ефективні способи та обладнання для розділення неоднорідних харчових суспензій і механічного оброблення м’яса.
Наукова новизна і теоретична цінність досліджень полягає в тому, що:
– розроблено теоретичні основи імпульсного деформування м’яса. Виконано моделювання деформування харчових дисперсних систем в умовах постійних, а також змінних у часі за лінійними і нелінійними законами напружень і швидкостей деформування. При різних режимах деформування аналітичним шляхом визначено питому роботу і потужність, які запропоновано використовувати як характеристики ефективності деяких механічних і спеціальних процесів харчових виробництв;
– вдосконалено існуючі й розроблено нові методи і приклади дослідження реологічних властивостей харчових продуктів, які дають змогу проводити дослідження у звичайних умовах, в умовах вакууму і високого тиску, як в стаціонарному, так і в дискретному режимах деформування, включаючи імпульсний;
– досліджено реологічні властивості рідких і твердоподібних харчових продуктів (даних про яких немає або вони мають неконкретний чи сумнівний характер): м’ясної нехарчової і жирової шквари; жирової емульсії; пектинового екстракту; неподрібненого м’яса. Побудовано реологічні моделі та обчислено значення реологічних коефіцієнтів, встановлено характер змін їх за різних режимів деформування, а також за умови високого тиску і глибокого вакууму. Виявлено ефект різкого падіння граничної напруги зсуву на початку кипіння концентрованих харчових суспензій у вакуумі;
 виконано аналітичні дослідження розділення центрифугуванням неоднорідних харчових суспензій, що стискаються. З використанням системного реологічного методу отримано математичні моделі, які описують основні його етапи: осадження частинок дисперсної фази, ущільнення і вивантаження осаду, торцевого фільтрування фугату. Проведено аналіз кожного етапу, розкрито їх механізм залежно від типу центрифуги, її конструктивних особливостей, режимів центрифугування і структурно-механічних властивостей суспензії;
– розроблено нові методи й експериментальні установки дослідження процесу центрифугування харчових суспензій різних видів . Проведено експериментальні дослідження осадового, фільтрувального і комбінованого режимів центрифугування м’ясної шквари, встановлено механізм її розділення;
– досліджено процес деформування м’яса і класифіковано способи його механічного оброблення. Отримано математичні моделі і визначено показники, що характеризують ефективність м’якого масажування, масажування і тендеризації м’яса. Запропоновано оцінювати ефективність масажування і визначати консистенцію м’ясних продуктів шляхом порівняльного аналізу числових значень реологічних коефіцієнтів та енергетичних характеристик процесу деформування.
Наукові положення, які виносяться на захист:
– аналіз і узагальнення методів моделювання реологічних властивостей харчових продуктів, нові реологічні моделі, способи визначення реологічних коефіцієнтів дисперсних систем з в’язко-пружними властивостями;
– системний реологічний підхід до побудови математичних моделей і розробка нових напрямів практичного використання прикладної реології в дослідженні й моделюванні процесів харчових виробництв;
– результати досліджень реодинамічних процесів одержані із застосуванням диференціальних рівнянь, що описують механізм деформування дисперсних систем в умовах постійних і змінних за часом напружень і швидкостей деформування;
– нові методи й установки для дослідження реологічних властивостей харчових продуктів різних видів. Результати експериментальних та аналітичних досліджень реологічних властивостей м’яса і м’ясних продуктів, значення реологічних характеристик, результати їх застосування для аналізу, розрахунків параметрів оптимізації і визначення ефективності процесів харчових виробництв;
– математичні моделі механічних, гідромеханічних і деяких спеціальних процесів харчових виробництв, результати аналітичних та експериментальних досліджень розділення неоднорідних суспензій центрифугуванням, осадженням, фільтруванням, а також механічного, вакуум-механічного та імпульсного оброблення м’яса;
– інтенсивні способи обробленя харчових продуктів і конструкції технологічного обладнання, в основу яких покладено нові наукові результати, що підтверджено авторськими свідоцтвами і патентами.
Практична значимість результатів роботи полягає в тому, що:
– запропоновано новий принцип класифікації центрифуг, що використовуються в харчовій промисловості;
– розроблено нові конструкції центрифуг. Визначено ефективні режими знежирення м’ясної шквари і розділення пектинової суспензії центрифугуванням;
– виконано розрахунки процесів масажування і тендеризації м’яса. Встановлено режими механічного, вакуумного і вакуум-механічного оброблення м’яса, які дають змогу досягти потрібного ефекту пом’якшення і насичення його розсолом під час соління. Розроблено спосіб соління м’яса (А. с. № 1521426), пристрій для його масажування (А. с. № 1607098), технічну документацію на виробництво варених (ТІ № 25589525.02.98) і напівкопчених ковбас (ТІ № 25589525.01.98);
– інтенсифіковано процес і розроблено обладнання для розділення водожирових суспензій. Визначено характеристики фільтрів, виготовлених на основі синтетичних і базальтових волокон, наведено рекомендації щодо їх використання;
– розроблено нові конструкції фільтра (А. с. № 1567247) і жировідділювача (А. с. № 1204635), а також спосіб виготовлення хлібобулочних і кондитерських виробів із застосуванням глибокого вакууму (патент № 93007690);
– модернізовано технологічну лінію перероблення відходів м’ясного виробництва на сухі тваринні корми і жир. Виконано розрахунки трас трубопроводів ЦТФ на Тернопільському, Кам’янець-Подільському і Керченському м’ясокомбінатах. Розроблено гідровідцентровий спосіб знежирення шквари (А. с. № 1650254), внесено зміни в конструкції вузлів центрифуг. Новизну виконаних розробок підтверджено авторськими свідоцтвами: № 147233, № 506435, № 556760.
Впровадження результатів роботи здійснено більше ніж на 25 підприємствах харчового виробництва.
Економічний ефект від впровадження результатів виконаних досліджень завдяки інтенсифікації процесів харчових технологій і використанню нового, а також модернізованого обладнання становить понад 200000 карбованців у цінах 1990 року. Економічний ефект від впровадження інтенсивних методів механічного оброблення м’ясної сировини і розроблення на цій основі нових технологій виготовлення ковбасних виробів є комерційною таємницею власника розробок фірми “Укр-Соя-Групп”.
Особистий вклад автора в роботах, надрукованих у співавторстві, полягає : в постановці ідеї та завдання роботи; розробленні експериментальних і аналітичних методів досліджень; одержанні моделей і їх аналізі; формулюванні висновків та узагальненні пропозицій; одержанні вихідних даних для розроблення технологій, проектування технологічного обладнання й інтенсифікації технологічних процесів; організації, виготовленні, впровадженні та авторському супроводі розробок.
Апробація роботи. Основні результати роботи були предметом доповідей та обговорень на наукових конференціях УДУХТ (Київ, 1972–1998), на IX Міжнародній конференції “Удосконалення процесів та апаратів хімічних, харчових та нафтохімічних виробництв. Гідромеханічні процеси, частина 1” (Одеса, 1996),на Всесоюзних конференціях: “Розроблення комбінованих продуктів харчування – апаратурне оформлення, оптимізація” (Кемерово, 1991), “Вчені та спеціалісти в розв’язанні соціально-економічних проблем країни” (Ташкент, 1991), “Теоретичні й практичні аспекти використання методів інженерної фізико-хімічної механіки з метою удосконалення та інтенсифікації технологічних процесів харчових виробництв” (Москва, 1990), “Електрофізичні методи оброблення харчових продуктів та сільськогосподарської сировини” (Москва, 1989), “Якість сировини м’ясної промисловості…” (Москва, 1990) та ін.
Публікації. Зміст роботи відображено в 74 наукових працях, в т. ч. в 28
статтях, та в 34 тезах доповідей на конференціях, у 7 авторських свідоцтвах, одному патенті, й інформаційному листку типовій методиці та двох ТІ.
Структура роботи. Робота складається зі вступу, шести розділів, основних висновків, списку використаної літератури та додатку; викладена на 293 сторінках основного тексту; містить 119 рисунків і 6 таблиць.
ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ
У вступі: розглянуто стан проблеми; обгрунтовано наукову і практичну актуальність дисертаційної роботи, мету роботи і конкретні завдання, які потрібно вирішити для її здійснення; наведено об’єкти досліджень; показано наукову новизну результатів та їхню практичну цінність.
Реологія є одним із розділів фізико-хімічної механіки, що швидко й динамічно розвивається. Під дією зовнішніх і внутрішніх факторів, насамперед тиску, вакууму, температури, а також при взаємодії робочих органів машини з харчовими продуктами останні деформуються. В них виникає напруження, що спричиняє повне або часткове руйнування внутрішньої структури продукту і, як наслідок, зміни його фізико-хімічних властивостей. Ці зміни впливають на енергетичні параметри деформування, якість продукту, його кількість та інші показники технологічного процесу.
У першому розділі роботи дано характеристику дисперсних систем харчових продуктів, основних методів і техніки експериментальних досліджень реологічних систем, наведено результати аналітичних досліджень процесу деформування.
Харчові продукти розглядаються як складні дисперсні системи, структурно-механічні властивості яких залежать від об’ємного співвідношення дисперсної фази і дисперсійного середовища, характеру і міцності зв’язку між ними, а також від характеру і міцності зв’язку дисперсних частинок між собою. Причому характер взаємодії між частинками є функцією хімічного складу, температури, ряду інших технологічних факторів, а також, що дуже важливо, способів і режимів деформування. Встановлено, що вплив способів і режимів деформування в сучасній теорії математичного моделювання процесів харчових виробництв практично не враховується, або, в кращому випадку, враховується частково і без належного системного підходу, що призводить до значних похибок у розрахунках. В першу чергу це стосується твердоподібних дисперсних систем.
Аналітичними дослідженнями визначено основні види диференціальних рівнянь, що описують поведінку харчових продуктів під час деформування. Ці рівняння включають реологічні характеристики у вигляді коефіцієнтів чи їх комплексів. Формування цих комплексів згідно з доцільністю і можливістю їх ефективного практичного використання в харчовій технології розглядається в роботі як складова розвитку теорії прикладної реології.
Аналіз існуючих приладів і методів визначення реологічних властивостей харчових продуктів різних видів засвідчив недосконалість багатьох з них, тому для проведення досліджень використовували як існуючі методи і прилади, так і нові. Експериментальні визначення зсувних властивостей рідких харчових продуктів проводили на капілярних і ротаційних віскозиметрах, в конструкцію яких були внесені зміни, що дало змогу витримувати задані програмою досліджень режими зміни тиску і швидкості деформування. Дослідження в умовах високого тиску проводили на модернізованому консистометрі КЦ-3, а у вакуумі – на вакуумному ротаційному віскозиметрі нової конструкції. Для дослідження об’ємного деформування харчових продуктів було розроблено оригінальні прилади та установки: гідростатичний компресійний прилад, який використовували для об’ємного стискування; вакуумну установку, яку використовували для об’ємномного розтягування зразка. Нові методи і нові конструкції реологічних приладів значно розширили можливості виконання досліджень, дали змогу вперше дослідити реологічні властивості дисперсних систем харчових продуктів в умовах глибокого вакууму і високого тиску, в стаціонарному і дискретному режимах деформування.
Аналітичними дослідженнями встановлено, що залежно від властивостей продукту, а також характеру дії зовнішніх зусиль процес деформування можна описати диференціальними рівняннями різного ступеня складності. Ці рівняння мають беззаперечну наукову і практичну цінність, але більшість з них прив’язані до конкретного технологічного процесу і не дають змоги описати в узагальненому вигляді цілі групи однотипних реодинамічних процесів. Особливо це стосується процесів, що здійснюються в режимі імпульсного деформування.
У роботі виконано класифікацію основних реологічних моделей харчових продуктів з урахуванням їхньої консистенції і виду дисперсних систем (табл. 1). Рівняння (1) – (12) є основними. Вони описують реодинамічний процес у випадках, коли напруження деформування не перевищує критичного значення, при якому руйнується цілісність продукту і він розпадається на окремі частки. Рівняння (7), (8), (9), (11), (12) отримано вперше на основі аналітичних і експериментальних досліджень деформування дисперсних систем харчових продуктів.
Таблиця 1.

Консис-тенція
Вид дисперсної системи
Реологічна модель Прилади вимірювання реологічних характеристк
Режими
деформування

Рідка

Структурована рідина (кров, бульйон, жирова емульсія) Оствальда-де-Вілі
=к n; (1)
Гершеля-Балклі
=0+к1 (2)
Віскозиметри: капілярні, рота-ційні, кулькові, проточні; плас- тометри; здвигометри; (t)=const;
(t)=а0+а1t;
(t)= а0+а1t+ +a2t2; (t)=а0еt;

Текучі системи некліткової будови (фарш варених ковбас, жирна шквара, хлібопе-карське тісто) Ньютона
=еф ; (3)
Шведова-Бінгама
=0+пл . (4)
Пенетрометри; прилади розтягування і стискання; вібро-віскозиметри; маятниковий віскозиметр (t)=const;
(t)= b0+b1t;
(t)=b0+b1t+b2t2;
(t)= b0еt.

Пере- хідна

Концентровані системи некліткової будови (знежирена шквара, фарш сирокопчених ковбас, осад пектинового екстракту) Кельвіна
=c + ; (5)
Лесерсіча
=
= ; (6)
Нелінійні тіла
; (7)
=с ; (8)
=с ; (9)
Здвигометри, пластометри, пенетрометри, прилади
Розтягуванняі стискання; датчики
Деформації; п’єзокварцеві акселерометри

Твердо-подібна Системи кліткової будови чи їхні аналоги (м’ясо, ковбасні вироби, хліб) (10)
(11)
(12)
 = f(x) – функція зв’язку

В роботі виконано аналітичні дослідження реологічних моделей при різних режимах деформування. Знайдено потрібні параметри для розрахунків технологічного обладнання, інтенсифікації технологічних процесів, а також визначення оптимальних і наближених до них режимів механічних, гідромеханічних і спеціальних процесів харчових технологій. Як фактор, що найповніше характеризує процес деформування системи з в’язко-пружно-пластичними властивостями, запропоновано використовувати енергетичний параметр. Аналітичним способом побудовано математичні моделі, які дають змогу визначати роботу деформування і її похідну в часі – потужність. Виконано аналіз цих математичних моделей.
У другому розділі наведено результати експериментальних досліджень реологічних властивостей харчових продуктів, на основі яких визначено реологічні коефіцієнти і побудовано реологічні моделі: м’ясної нехарчової і жирової шквари, жирової емульсії і пектинового екстракту.
Разом з М. Г. Тульчевським і П. М. Кандибком отримано реограми м’ясної нехарчової шквари вологістю 45 %, 38, 32 і 25 %. Аналіз кривих течії засвідчив, що в разі досягнення напруження зсуву, вищого за граничне, має місце нелінійна залежність між напруженням зсуву і градієнтом швидкості. В цьому випадку система переходить до течії в режимі руйнування і часткового відновлення структури. Із реограм знайдено значення реологічних коефіцієнтів і потрібні для виконання розрахунків трубопроводів залежності пластичної в’язкості пл, граничного напругження зсуву 0 та ефективної в’язкості еф від вологості та температури шквари.
Експериментальними дослідженнями встановлено характер впливу на реологічні властивості жирової шквари , її склау .
У процесі механічного оброблення м’ясна нехарчова і жирова шквари зазнають дії значного надлишкового тиску і вакууму. Одержані експериментальні дані свідчать, що в цьому випадку значення реологічних коефіцієнтів змінюються відповідно до інтенсивності ущільнення продукту. З підвищенням тиску граничне напруженням зсуву зростає швидше для продуктів з більшим вмістом дисперсної фази (низька вологість). І чим вища її концентрація, тим сильніше виявляється це збільшення. Для жирової шквари підвищення тиску понад Р=20105 Па практично не впливає на граничне напруження зсуву.
Влив вакууму на реологічні характеристики рідких харчових продуктів досліджували на ротаційному віскозиметрі.Експерстально встановлено , що із збільшенням глибини вакууму граничне напруження зсуву 0 зменшується і при досягненні вакууму Рв=1,5103 Па спостерігається різке зменшення напруження зсуву  як для жирової, так і для м’ясної нехарчової шквари. Із збільшенням
швидкості деформування ефективна в’язкість також зменшується, що характерно для більшості рідких харчових продуктів. Якщо шквара перебуває у вакуумі, то ефективна в’язкість приблизно в 1,5 раза менша, ніж при атмосферному тиску. На ефективну в’язкість шквари значно впливає також її склад, залежно від якого в’язкість може змінюватися в 4–5 раз.
Ефективна в’язкість пектинового екстракту та жирової емульсії залежить від вмісту вологи в суспензії і температури. З підвищенням температури ефективна в’язкість зменшується. Для жирової емульсії із збільшенням вмісту вологи характер змін залежить від стійкості і виду емульсії, що утворюється, – жир у воді чи вода у жирі.
Коли харчові продукти мали високу в’язкість і утворювали конденсаційно-кристалізаційні структури з характерним каркасом відповідної міцності й пружності, наприклад, як у неподрібненого м’яса, то реологічні характеристики визначали розтягуванням чи стисканням зразка. В тих випадках, коли продукт під час розтягування швидко руйнувався (слабкий каркас), їх визначали компресійними методами шляхом об’ємного стискання зразка або використовували спеціальні методи досліджень.
Експериментально досліджено компресійні властивості попередньо знежирених центрифугуванням м’ясної нехарчової і жирової шквар, а також дисперсної фази пектинової суспензії, отриманої після механічного розділення яблучного гідролізату в шнековому зневоджувачі.
Аналіз проведених експериментальних досліджень засвідчив, що механізм процесу деформування реальних харчових продуктів відрізняється від класичного. На кривій кінетики деформування  = (t) немає відрізків миттєвої пружної деформації. Це свідчить про те, що в реальних реологічних тілах під дією зовнішнього напруження поступово порушуються молекулярне і міжмолекулярне силові поля системи, що призводить до накопичення відповідної кількості потенціальної енергії та інших енергетичних змін, наприклад нагрівання продукту, а також до поступового його деформування, коли прикладених зусиль недостатньо для повного руйнування структури. Під час деформування харчових продуктів дія зовнішніх сил врівноважується внутрішнім напруженням системи, а після їх зняття система повільно відновлюється і розвантажується.
Компресійні дослідження показали, що більшу відносну деформацію з усіх досліджених продуктів при інших рівних умовах має жирова шквара. Всі досліджені продукти максимально деформуються в перші 10 с після прикладення зусиль, а потім деформація збільшується незначно і становить близько 5–10 % від початкової. Після зняття навантаження час релаксації напруження становить 3–5 с.
Експериментальними дослідженнями встановлено, що на компресійні характеристики впливають способи деформування і форма зразка. Із збільшенням діаметра зразка відносна об’ємна деформація зростає, а її залежність від висоти зразка має складніший характер, ніж залежність від діаметра. Спочатку із зростанням висоти зразка відносна деформація збільшується, а потім зменшується.
У другому розділі наведено також результати експериментальних досліджень реологічних властивостей неподрібненого м’яса. Під час автолітичного визрівання його реологічні властивості змінюються. Знання пружно-пластичних властивостей м’яса має велике практичне значення, тому що дає змогу керувати технологічними процесами й інтенсифікувати виробництво м’ясних продуктів багатьох видів . Встановлено залежність величини реологічної характеристики =с/ від часу визрівання м’яса. Максимального значення реологічний коефіцієнт  досягає через 20–24 години після забою тварини:  = 1,210–2 с–1. З часом його значення зменшується і після 100 годин  = 5,810-3 с–1.
Використання коефіцієнта  у моделюванні механічних процесів м’ясного виробництва дає змогу враховувати біохімічні зміни, які відбуваються в м’ясі після забою тварини. Цей коефйцйєнт рекомендовано застосовувати також як непрямий показник якості м’яса при визначенні його кулінарних властивостей.
Щоб дослідити реологічні властивості м’яса в шматках, напівтушах чи відрубах, використовували метод, розроблений разом з О. А. Коваль, який дає змогу визначити реологічні характеристики без руйнування зразка, вимірюючи параметри пружних хвиль деформації, що виникають у продукті під дією силового імпульсу. Вимірювання проводили за допомогою п’єзокварцевих акселерометрів, датчиків тиску та інших приладів, які були розроблені в інституті Геофізики АН України для дослідження деформації грунтів, конструкційних і полімерних матеріалів у разі удару чи вибуху. Експериментально отримано кінетичну криву прискорення d2/dt2=f(t) пружної хвилі деформації для яловичини показано на рис. 1.
Реологічні коефіцієнти визначали використовуючи рівняння (10), записане у вигляді
m +c + = 0,

де m – зведена маса;  і с – реологічні коефіцієнти, (  = 2mn; с = mp2,
n = р дістанемо з ).
Якщо функціональну залежність =f(t) зображено графічно, наприклад на екрані осцилографа ,то коефіцієнт  простіше визначити за формулою:
 ,
де а1, а2 – амплітуди коливань; Т – тривалість одного циклу коливань (приблизно дорівнює періоду).
Розроблений метод застосовано для визначення ефективності механічного оброблення м’яса. З його допомогою розраховано реологічні коефіцієнти яловичого м’яса до і після механічного оброблення його в різних масажерах. Залежність реологічної характеристики – узагальненого реологічного коефіцієнта =с/м – від часу механічного оброблення в барабанному масажері Я5-ФБЖ/1, у барабанному масажері з тендеризуючою поверхнею та у вакуум-циклічній установці показано на рис. 2.
У разі, коли процес деформування м’яса описується диференціальним рівнянням (6), реологічні коефіцієнти визначали, використовуючи експериментально-аналітичним методом
Досліджені в другому розділі рівняння систематизовано і рекомендовано для практичного використання при моделюванні механічних, гідромеханічних і спеціальних процесів харчових технологій, а також у розрахунках і конструюванні технологічного обладнання: центрифуг, фільтрів, масажерів, технологічного трубопроводу.
У третьому розділі розглянуто питання практичного використання реологічних моделей харчових дисперсних систем при математичному моделюванні осадового центрифугування. Математичні моделі отримано аналітично на основі системного реологічного методу.
Реальне осадове центрифугування харчових суспензій відрізняється від класичного своєю складністю. З урахуванням результатів експериментальних досліджень його запропоновано розглядати таким, що включає етапи, які впливають на ефективність розділення: осідання дисперсної фази і утворення осаду; ущільнення осаду; виведення рідкої фази; вивантаження осаду. Якщо врахувати реологічні властивості суспензій, то математичне моделювання кожного із указаних вище етапів значно ускладнюється.
У роботі досліджено кожний етап осадового центрифугування і, залежно від прийнятої реологічної моделі, виведено диференціальні рівняння різного ступеня складності. Прості, які описують процес у ширшому діапазоні припущень і відповідно дають менш точний кінцевий результат, і складніші, що дають можливість отримати досить точний результат, але для свого розв’язку потребують застосування числових методів і обчислювальної техніки.
У розділі наведено математичні моделі, що описують процес осадження органічних частинок, які стискаються за умови дії на них гравітаційного і відцентрового силових полів, коли сила опору пропорційна швидкості, а також квадрату швидкості осідання. Якщо органічна частинка осідає у відцентровому силовому полі і її швидкість велика, то рівняння руху має такий вигляд:

(13)
Якщо треба одержати розв’язок рівняння (13) у квадратурах, то виникають значні труднощі, тому задачу було спрощено і для практичного використання запропоновано простіші рівняння.
Ці рівняння описують процес осадження, коли реологічні властивості частинок описуються рівнянням Кельвіна (5). Задача значно спрощується, якщо за реологічну модель взяти рівняння Гука, і ускладнюється, якщо за таку модель взяти трипараметричну в’язко-пружну модель у вигляді рівняння (6). Якщо враховувати пружну деформацію у вигляді запропонованого модифікованого рівняння Гука =ск або отриманих на цій основі рівнянь (8) і (9), то матимемо математичні моделі процесу осадження, які теж становлять практичний інтерес. Їх доцільно використовувати при оптимізації процесу осадового центрифугування і виконанні розрахунків центрифуг, а також іншого обладнання для розділення неоднорідних дисперсних систем.
На процес осадження значно впливає режим завантаження центрифуги. В цьому випадку для одержання достовірного результату враховували початкову швидкість частинки і силу Каріоліса. В роботі наведено математичні моделі, що описують процес осадження в такому випадку.
Аналітичними та експериментальними дослідженнями встановлено, що в разі осадовового центрифугування концентрованих харчових суспензій осідання частинок дисперсної фази має короткочасний характер або його немає зовсім. Тому основним процесом, що в даному випадку впливає на ефективність розділення, є ущільнення осаду. В теорії осадового центрифугування його розглядають як фільтраційний процес, зумовлений течією рідини крізь порову систему, що стискається.Взявши за основу класичну теорію ущільнення осаду у відцентровому силовому полі, з урахуванням реологічних властивостей осаду дістали рівняння, яке описує швидкість фільтрації (віджиму) рідини:

(14)
де Рz(t) – тиск у каркасі осаду; h1 – початкова товщина осаду.
При початкових умовах, коли (0)=0, після спрощень дістанемо таке рівняння кінетики ущільнення осаду:

.

(15)
Відповідно швидкість ущільнення осаду можна розрахувати, використовуючи рівняння

(16)
Рівняння (15) і (16) дають змогу визначити оптимальні чи близькі до них режими центрифугування. У разі центрифугування суспензій, що стискаються, коефіцієнт проникності kпр зменшується. Встановлено, що для концентрованої пектинової суспензії kпр = –1, для жирової шквари і сирної маси kпр = k1е–, а для м’ясної нехарчової шквари kпр = k1-.
Підставивши залежність kпр = f() у рівнянні (14) і спростивши його, дістали відповідні математичні моделі осадового центрифугування:
концентрованої пектинової суспензії;
жирової шквари і сирної маси t = ln ( |-1| | 2с – 2rсрhпр| ) –  ln | 2rсрhпр ,
де м’ясної нехарчової шквари
де
Аналіз останніх двох рівнянь показує, що аналітичне зведення їх до явного вигляду  = f(t) і подальше визначення швидкості центрифугування потребує складних математичних перетворень і значних спрощень, тому для практичного використання рекомендовано числові методи їх розв’язання.
Заключним етапом осадового центрифугування є вивантаження осаду і фугату з ротора центрифуги. Якщо розвантажують центрифугу ножовим пристроєм, то виникає гостра проблема в розробленні таких конструкцій вивантажувачів, які забезпечили б напрямлений його рух з достатньою для подальшого транспортування швидкістю. Якщо осад має виражені пружні властивості, зрізається тонким шаром, а ротор обертається з постійною, або близькою до неї швидкістю 0=const, то дістанемо диференціальне рівняння руху в полярних координатах, яке має вигляд
J1 + c( – 0t)+ F( ) R=0,
(17)
де J1 – момент інерції осаду відносно осі обертання центрифуги; – кут обертання осаду на поверхні зрізу; F( ) – сила опору ножа; R – радіус шару, що зрізається.
Відповідно, якщо разом з пружними властивостями враховувати і в’язкі, то
J1 + + c( – 0t)+ F( ) R=0
(18)
Аналітичними дослідженнями рівнянь (17) і (18) встановлено, що ножовий пристрій коливається в постійному стаціонарному режимі з амплітудою а, яка в першому випадку дорівнює . У другому випадку, якщо осад має виражені в’язко-пружні властивості, амплітуда коливань буде

.
Тобто можна вважати, що під час зрізання осаду виникають коливання, які зумовлюють розрив суцільності потоку і подрібнення осаду на шматки. Виникнення коливань сприяє вібрації корпусу центрифуги і збільшенню інтенсивності шуму, що може призвести до руйнування будівельних конструкцій і самої центрифуги. Тому одержані рівняння доцільно використовувати в розрахунках амортизуючих пристроїв та інших технічних засобів, що забезпечують зменшення негативної дії вібрації.
Враховуючи, що сучасні конструкції ножових пристроїв як горизонтальних, так і вертикальних центрифуг мають криволінійну поверхню, і така поверхня є найбільш придатною для здійснення спрямованого руху осаду, разом з О. А. Глонь і С. І. Резніковим досліджено кінетику руху частинок масою m по криволінійній поверхні, радіус кривизни якої дорівнює .
Якщо на осад діють сили тяжіння, тертя і опору, пропорційні швидкості, то диференціальне рівняння руху частинки має вигляд:

(19)

У загальному вигляді знайти аналітичний розв’язок рівняння (19) складно, тому задачу простіше розв’язувати числовими методами.
Аналіз елементів траєкторії руху осаду по поверхні ножового пристрою виконано на основі рівняння Лагранжа -го роду. Для руху частинки по криволінійній поверхні з урахуванням сил опору і тертя виведено відповідні диференціальні рівняння. Виконано їх аналіз, визначено траєкторію і оптимальну швидкість руху осаду. За умови, що h(0) = h0, (0) = 0, vh(0) = 0, v(0) = R, швидкість руху vh= f (t) має екстремум при t = t. Залежності швидкостей руху осаду від часу в кутовому v і лінійному vh напрямах зображено графічно на рис. 3.
Результати досліджень рекомендовано використовувати при проектуванні нових механічних ножових пристроїв з криволінійною робочою поверхнею. Останні дають змогу виконувати спрямоване вивантаження осаду із ротора як горизонтальних, так і вертикальних центрифуг. Для розрахунків і конструювання центрифуг швидкість обертання ротора, його розміри, а також форму і розміри ножового пристрою треба вибирати такими, щоб швидкість vh руху осаду по поверхні ножа в напрямку твірної в момент виходу із центрифуги була наближена до максимуму, що відповідає часу t.
У третьому розділі наведено також результати дослідження процесу виведення фугату з ротора фільтруванням його крізь торцеву поверхню.
Вперше виведено диференціальні рівняння, які описують процес у випадках, коли торцева поверхня ротора має перфорацію (рис. 4) досить великими отворами, тобто з малим гідравлічним опором, і фільтрувальну перегородку з великим гідравлічним опором, як у центрифузі ФПН-1001У-04
У випадку, коли торець ротора перфорований і його гідравлічний опір можна виразити за допомогою коефіцієнта опору kр, кількість фугату залежно від часу центрифугування можна визначити за рівнянням

(20)

У процесі центрифугування осад ущільнюється, радіус Rб збільшується. З урахуванням реологічних властивостей осаду його зміну у часі доцільно враховувати за допомогою такого диференціального рівняння:

(21)
Для інших випадків, залежно від прийнятої реологічної моделі осаду і враховуючи великий гідравлічний опір фільтруювальної перегородки, виведено декілька диференціальних рівнянь. Вони наведені в роботі, характеризуються значною складністю, тому для їх розв’язання слід використовувати числові методи.
Згідно з прийнятою концепцією математичного моделювання для перевірки адекватності отриманих аналітичними методами математичних моделей реальним процесам, були проведені експериментальні дослідження, в ході яких насамперед уточнювали механізм процесу і встановлювали його оптимальні режими.
У четвертому розділі наведено результати експериментально-аналітичних досліджень осадового центрифугування м’ясної шквари і пектинової гідролізної суспензії. Під час проведення досліджень визначали вміст жиру, вологість, пористість, питомий опір осаду, дисперсність “твердої фази” та інші характеристики дисперсних систем. Питомий опір шару м’ясної шквари під час фільтрації жиру визначали, використовуючи фільтраційний прилад, розроблений спеціально для дослідження осадів, які сильно стискуються. Для дослідження пошарового ущільнення осаду у відцентровому силовому полі й визначення характеру зміни густини осаду залежно від часу і режимів центрифугування використовували спеціально розроблену методику мічених точок.
Фізичне моделювання різних способів і режимів центрифугування здійснювали за допомогою експериментальної установки, яка давала можливість використовувати: промислову осадову центрифугу ОГШ-321К-05; малогабаритну вертикальну центрифугу із змінними конічними і циліндричними роторами, а також із різними конструкціями виванжувальних ножових пристроїв; універсальну експериментальну центрифугу періодичної дії з багатофункціональним прозорим ротором і змінними циліндричними, конічними і секторними вставками. Використання різних центрифуг дало змогу дослідити процес розділення в осадовому, фільтрувальному і комбінованому осадово-фільтрувальному режимах.
Експериментальні дослідження знежирення шквари в універсальній центрифузі періодичної дії в фільтрувальному, осадовому і комбінованому режимах, включаючи візуальні, показали,що, незалежно від режиму центрифугування, механізм знежирення м’ясної шквари має такий самий характер. Відбувається віджимання рідкої фази з осаду, при цьому жир у вигляді коаксіального шару розташовується ближче до осі обертання ротора. Це дало змогу розглядати процес центрифугування як фільтраційний (зворотна фільтрація) і, використавши запропоновані В. І. Соколовим класичні рівняння фільтрування суспензії в відцентровому силовому полі, побудувати математичні моделі, що описують знежирення м’ясної шквари.
Виведені рівняння рекомендовано використовувати для оптимізації процесу. Аналіз їх і результатів експериментальних досліджень засвідчив, що, зважаючи на реологічні властивості осаду, досягти максимального
знежирення м’ясної шквари відповідно до вимог існуючої технологічної інструкції можливо тільки за умови, коли процес центрифугування триває декілька хвилин, тобто використовуючи центрифуги періодичної дії. Враховуючи практику широкого застосування в харчовому виробництві центрифуг безперервної дії, а також існуючу потребу в експериментальних даних, потрібних для визначення раціональних режимів центрифугування і розроблення нових конструкцій центрифуг безперервної дії, були проведені експериментальні дослідження процесу знежирення м’ясної шквари в серійній горизонтальній шнековій центрифузі ОГШ-321К-05.
Експериментально дістали залежності вмісту жиру в осаді та фузи в жирі від продуктивності центрифуги і вологості шквари (рис. 5). Аналіз результатів експериментальних досліджень підтвердив достовірність результатів аналітичного дослідження математичних моделей, які описують ущільнення осаду у відцентровому силовому полі, і засвідчив, що в центрифугах такого типу не можна досягти максимального ущільнення осаду, а отже, і достатньо повного знежирення шквари. В осаді залишається більше ніж 15 % жиру, що негативно впливає на якість готового продукту. Збільшення вмісту вологи в суспензії до 50 % практично призводить до зупинки процесу розділення, оскільки в фугаті різко підвищується вміст фузи. Це пов’язано зі зміною реологічних властивостей суспензії і виникненням у процесі центрифугування стійкої водожирової емульсії, яка перешкоджає осадженню частинок шквари й ущільненню осаду. Утворенню стійкої трифазної системи органічні частинки – жир – вода сприяє інтенсивне перемішування суспензії шнековим ротором і його вібрація.

У відомій автору літературі є дані про можливість і перспекти-вність використання відцентрового способу розділення пектинових гідролізних суспензій. Однак промислове використання центрифуг для цих цілей перебуває на стадії освоєння, а даних експериментальних досліджень практично немає. Тому спочатку визначали раціональні режими центрифугування розрахунком, використовуючи результати аналітичних досліджень і одержані раніше математичні моделі процесу осадження. Потім, враховуючи результати розрахунків, добирали потрібну конструкцію центрифуги.
Щоб виконати розрахунки і встановити потрібний час центрифугування, експериментально визначали розміри частинок суспензії і їх кількісне розподілення за розмірами. Дисперсний стан пектинової суспензії досліджували з використанням методики автоматичного оброблення і кількісного опису оптичних відображень “Лейтц Тас Плюс”. Отримавши гістограми розподілу частинок дисперсної фази за розмірами, розрахунками було встановлено раціональний режим першої стадії осадового центрифугування і мінімальний час, потрібний для осадження “твердих” частинок пектинового екстракту. Для 80 % частинок він становив більше ніж 8 с. Тобто розрахунками встановлено, що в осадових центрифугах безперервної дії типу ОГШ можна тільки частково розділити пектинову суспензію і виділити з неї найбільші за розмірами і густиною частинки дисперсної фази.
Результати експериментальних досліджень підтвердили дані, одержані аналітично. Вони дали змогу зробити важливий практичний висновок: щоб досягти повнішого розділення, треба застосовувати центрифуги, конструкція яких дає можливість збільшити час перебування суспензії в роторі( наприклад, центрифугу періодичної дії ОГН) або модернізувати центрифугу безперервної дії. Модернізацію центрифуги безперервної дії було виконано, і вона пройшла випробування. Новизна розробок підтверджена авторським свідоцтвом.
У п’ятому розділі наведено результати практичного використання методів прикладної реології в ковбасному виробництві. Ці методи і системний реологічний підхід були застосовані в моделюванні процесів механічного і вакуум-механічного оброблення неподрібненого м’яса. Виконано аналіз і дано класифікацію способів механічного оброблення м’яса. Визначено показники, які характеризують ефективність процесу. Встановлено, що на процес масажування та інтенсивність руйнування структури продукту впливають величина деформуючих зусиль, тривалість і характер їх дії. Ефективність механічного оброблення залежить від кількості енергії, яку поглинає м’ясо за одиницю часу, і частки її, що витрачається на руйнування структури.
З урахуванням реологічних властивостей продукту питому роботу деформування доцільно визначати так:
(22)
Для різних режимів масажування м’яса рівняння (22) має різний вигляд, який залежить від виду функцій (t)=f(t) і (t)=f1(t). В разі м’якого масажування, коли  = 1 = const, і просто масажування, коли  = 2 = const і 2  1, питома робота деформування дорівнює

(23)
Під впливом механічного оброблення змінюються структурно-механічні характеристики продукту. В цьому випадку для визначення ефективності процесу масажування рекомендовано використовувати відносний енергетичний параметр  = А/Аост що значно спрощує розрахунки.
У разі імпульсного деформування математична модель процесу масажування має вигляд

(24)
Зв’язок між загальною деформацією та амплітудою пружної хвилі деформування можна визначати в спрощеному вигляді за допомогою функції зв’язку х=f().
Якщо на імпульсне зусилля, що вивело систему з рівноваги, не накладається додаткова деформуюча сила р(t), наприклад масажування шматків м’яса здійснюється в барабанному масажері при атмосферному тиску, то в першому наближенні можна вважати р(t) = 0 і рівняння (24) дещо спрощується. Однак і в такому вигляді воно залишається складним і розв’язання його потребує використання числових методів. Тому в харчовій технології в разі практичного використання імпульсного деформування доцільно визначати ефективність процесу масажування за значенням відносних реологічних коефіцієнтів с і
Їх знаходять, використовуючи експериментально одержані криві кінетики деформування продукту до і після механічного оброблення. Послідовність визначення реологічних коефіцієнтів наведено в другому розділі роботи. Результати досліджень процесу масажування (м’яке масажування, масажування, тендеризація) були використані для розроблення нового способу соління м‘яса і пристрою для його реалізації.
У роботі наведено результати дослідження вакуумного оброблення м’яса. Встановлено, що ефективність розм’якшення м’яса та інтенсивність насичення його розсолом залежать від величини і періодичності вакууму, а також від тривалості оброблення. Максимальний ефект досягається за циклічного вакуумного оброблення в режимі 11. Ефект вакуумного оброблення м’яса покладено в основу нового способу його соління.
Експериментально встановлено, що максимальне розм’якшення яловичого м’яса досягається вакуум-механічним обробленням, коли деформування здійснюється під вакуумом в імпульсному режимі ударом механічного пристрою.
Теоретичні розробки в прикладній реології запропоновано використовувати також для визначення консистенції м’яса як одного з показників його якості. Експериментально показано можливість використання реологічних характеристик k1 = і k2 = c (0+1) для оцінювання консистенції яловичини, визначення ефективності її термічного оброблення, а також жорсткості м’яса птиці під час соління і подальшого перероблення.
У шостому розділі наведено результати практичного застосування прикладної реології для вдосконалення технологій і обладнання переробки на сухі тваринні корми відходів м’ясного виробництва.
Разом з М. Г. Тульчевським виконано модернізацію найбільш поширеної на м’ясокомбінатах України технологічної лінії перероблення відходів м’ясного виробництва, яка передбачає проміжне знежирення м’ясної шквари центрифугуванням. Модернізацію виконано завдяки інтенсифікації механічних і гідромеханічних процесів, удосконаленню існуючого і розробленню нового обладнання для транспортування і центрифугування м’ясної шквари, фільтрування фугату. Використання нового гідровідцентрового способу знежирення шквари дало змогу значно поліпшити якість сухих тваринних кормів і збільшити продуктивність лінії.
Щоб підвищити ефективність відцентрового знежирення м’ясної шквари, розроблено нові конструкції центрифуг. Вони дають змогу збільшити тривалість перебування продукту в зоні дії відцентрового силового поля. Потрібну тривалість центрифугування визначено розрахунками.
Для уточнення розрахункових параметрів центрифугування м’ясної шквари, було проведено експериментальні дослідження на універсальній центрифузі. Аналіз одержаних даних засвідчив, що використання радіальних фільтрувальних елементів прискорює початкову стадію знежирення м’ясної шквари. Застосування установки з прозорим ротором і візуальне дослідження процесу центрифугування дали змогу визначити особливості утворення й ущільнення осаду, а також дослідити режими вивантаження його в разі, якщо ротор має циліндричну і конічну форми. Результати досліджень знайшли практичне використання в конструюванні окремих вузлів центрифуг. На базі виконаних досліджень процесу центрифугування запропоновано внести зміни в існуючу класифікацію центрифуг. В основу нової класифікації покладено особливості механізму розділення, який насамперед визначається реологічними властивостями суспензії.
У шостому розділі наведено також результати експериментальних досліджень властивостей фільтрувальних елементів центрифуг і фільтрів. Дослідження проводили на спеціальних установках, які фізично моделюють різні режими фільтрування. Встановлено, що найбільш перспективним фільтрувальним матеріалом для очищення жиру і розділення водожирових суспензій слід вважати базальт. Цей матеріал поширений в Україні. Фільтри на основі супер-, ультра- і мікротонких мінеральних волокон стійкі до високої температури, довговічні, здатні до повної регенерації і, як показали результати експериментів, забезпечують високий ефект очищення жиру і розділення водожирових суспензій.
З метою виявлення оптимальних режимів фільтрування, виконання розрахунків і конструювання промислових циліндричних багатошарових фільтрів внесено уточнення в математичну модель процесу фільтрування, побудовану І. М. Федоткіним і В. І. В’юном.
Щоб очистити жир, а також розділити водожирові емульсії, розроблено нові конструкції фільтрів і жировідділювачів, промислове випробування яких підтвердило високу ефективність розробок.
ОСНОВНІ ВИСНОВКИ
1. Проблеми розроблення нових ефективних технологій і високопродуктивного обладнання, поліпшення якості харчових продуктів можуть бути вирішені тільки на науковій основі з пріоритетним застосуванням математичного моделювання і нових знань реологічних властивостей продукту.
2. Існуючі прилади і методи дослідження реологічних властивостей харчових дисперсних систем потребують вдосконалення, тому розроблено нові методи досліджень і конструкцій приладів, які дають змогу визначати реологічні властивості продукту у вакуумі, в умовах високого тиску, в стаціонарному і дискретному режимах деформування, включаючи імпульсний.
3. Запропонований системний реологічний підхід до моделювання, в основу якого покладено реологічні моделі дисперсних систем, а також відомі чи нові диференціальні рівняння, що визначають фізичну суть досліджуваного процесу, дають можливість побудувати нові математичні моделі механічних, гідромеханічних і деяких спеціальних процесів харчових виробництв.
4. Щоб розв’язати ряд прикладних задач харчових технологій, реодинамічні процеси доцільно розглядати з енергетичної точки зору, для чого одержано у спрощеному вигляді залежності, за якими визначаються питома робота і потужність, а також коефіцієнти, потрібні для оцінювання ефективності механічних і гідромеханічних процесів.
5. Одержано нові реологічні моделі, які описують процес деформування в’язко-пружно -пластичних дисперсних систем при змінних за лінійними і нелінійними законами режимах навантаження.Виконано їх аналітичні дослідження.
6. На величини і характер змін реологічних коефіцієнтів рідких і твердоподібних харчових продуктів, таких як м’ясна шквара, жирова шквара, жирова емульсія, пектинова гідролізна суспензія і м’ясо в шматках, впливають способи і режими деформування, а також технологічні фактори: температура, вологість, склад продукту, ступінь автолітичних змін у м’ясі тощо. При глибокому вакуумі завдяки ефекту кипіння крайове напруження зсуву та ефективна в’язкість рідких дисперсних систем різко зменшуються.
7. Метод дослідження реологічних властивостей м’ясних продуктів, в основу якого покладено визначення параметрів пружних хвиль деформації, що виникають у продукті в разі імпульсної силової дії на нього, базується на нових наукових положеннях реології і дає змогу швидко і з високо точністю розраховувати числові значення реологічних коефіцієнтів.
8. Модифікований закон Гука, нелінійні реологічні рівняння та інші теоретичні розробки в прикладній реології харчових виробництв дають
змогу з високою ефективністю проводити математичне моделювання й аналіз процесу розділення неоднорідних дисперсних систем. На їх основі побудовано диференціальні рівняння різного ступеня складності, які описують розділення харчових суспензій осаджуванням, фільтруванням, центрифугуванням.
9. Побудовані математичні моделі осадового центрифугування м’ясної шквари адекватно описують процес, що підтверджено експериментальними дослідженнями, для проведення яких розроблено оригінальні методи та експериментальні установки з широкими функціональними можливостями. Аналіз математичних моделей дозволив розкрити механізм процесу розділення, основою його є зворотна фільтрація (віджим рідини з осаду), і встановити зв’язок його ефективності з реологічними властивостями суспензії та параметрами центрифугування.
10. Аналітичними та експериментальними дослідженнями встановлено, що нові диференціальні рівняння, які описують деформування м’яса при різних режимах навантаження, дають змогу визначити ефективність його механічного, вакуум-механічного, вакуум-циклічного оброблення і, використовуючи реологічні характеристики продукту, класифікувати механічне оброблення м’яса як м’яке масажування, масажування і тендеризацію.
11. Один з показників якості харчових продуктів – консистенцію – запропоновано визначати за допомогою узагальнених реологічних характеристик, які входять складовою частиною в диференціальні рівняння, що описують процес деформування.
12. Впровадження результатів виконаних теоретичних і експериментальних досліджень в прикладній реології харчових виробництв дало можливість теоретично узагальнити і вирішити ряд практичних завдань моделювання та інтенсифікації механічних, гідротехнічних і спеціальних процесів харчових технологій, отримати нові наукові, а також практичні результати і використати їх для вдосконалення технології та обладнання харчових виробництв.
Позначення:  – реологічна характеристика; с – реологічний коефіцієнт, що характеризує пружні властивості системи; н – реологічний коефіцієнт, який характеризує початкові в’язкі властивості системи; 1 і  – реологічні коефіцієнти, що характеризують в’язкі властивості системи; r – радіус, що визначає положення частинки в роторі центрифуги;  – різниця густин; х – деформація осаду; kпр – коефіцієнт проникливості; р – коефіцієнт витрат; А – робота деформування; Т – період коливань; а – амплітуда коливань.
Основний зміст дисертації опубліковано в роботах:
1. Гуць В. С. Оцінка ефективності механічного оброблення м’яса. // Наукові праці УДУХТ. – К., 1998. – № 4. – С. 47–49.
2. Гуць В. С. Осадове центрифугування концентрованих харчових суспензій // Наукові праці УДУХТ. – К., 1998. – № 4. – С. 59–61.
3. Гуць В. С. Осадове центрифугування неконцентрованих харчових суспензій // Наукові праці УДУХТ. – К., 1998. – № 4. – С. 63–65.
4. Гуць В. С. Застосування методів інженерної реології в м’ясному виробництві // Наукові праці УДУХТ. – К., 1998. – № 4. – С. 49–51.
5. Гуць В. С. Інструментальні методи визначення консистенції м’ясних продуктів // Вісник аграрної науки. – К., 1997. – № 11. – С. 49–53.
6. Гуць В. С. Вплив реологічних характеристик м’яса на енергетику механічних процесів // Наукові праці УДУХТ. –К.,1997. – № 3. – С. 46–48.
7. Гуць В. С., Глонь О. А., Резніков С. І. Теоретичні дослідження кінематичних елементів руху осаду при розвантаженні центрифуг //Наукові праці УДУХТ. – К., 1997. – № 3. – С. 36–40.
8. Мацак В. П.,Гуць В. С.Використання вібрації у виробництві формованих м’ясопродуктів //Наукові праці УДУХТ. –К.,1997.–№ 3.– С. 63–65.
9. Гуць В. С., Глонь О. А., Резніков С. І. Визначення оптимальних швидкостей руху осаду при розвантаженні центрифуг // Наукові праці УДУХТ. – К., 1997. – № 3. – С. 72–75.
10. Гуц В. С., Резников С. И. Применение реологических уравнений в расчетах механических процессов пищевых производств //Изв. вузов. Пищевая технология. – 1997. – № 2–3. – С. 60–61.
11. Математичне моделювання і оптимізація механічних процесів м’ясних виробництв / В. С. Гуць, С. І. Резніков, В. А. Волобуїв, О. С. Припік // Наукові праці УДУХТ. – К., 1993. – № 1. – С. 110–114.
12. Гуць В.С.,Коваль О.А.,Мацак В.П.Вдосконалення виробництва солоних м’ясопродуктів //Наукові праці УДУХТ. –К.,1994.–№ 2.–С.76–79.
13 Гуць В. С., Припік О. С. Інтенсифікація насичення м’яса розсолом // Наукові праці УДУХТ. – К., 1994. №2– С. 80–84.
14. Гуць В. С., Волобуїв В. А. Застосування реологічних рівнянь для оцінки якості м’ясних продуктів //Наукові праці УДУХТ.–К.,1994.№2– С.85–90.
15. Кандыбка П. М., Тульчевський М. Г., Гуц В. С. Реологические свойства мясной шквары // Пищ. пром. – К.:Урожай, 1987. – № 4. – С. 43–45.
16. Гуц В. С.,Резников С. И.,Коваль О. А. Траектория движения материальной точки во вращающемся барабане. //Пищ. пром.  Межведомственный тематический научный сборник. – К.:Урожай 1991. Вип.37– С. 45–52.
17. Гуць В. С., Коваль О. А. Ткаченко К.Д. Кількістна оцінка якості м’ясних продуктів // Наукові праці УДУХТ. – К., 1998. – № 4. – С. 77–79.
18. Гуц В. С.,Вьюн, В. И.Федоткин И. М.Решение задачи фильтрования масла и жиросодержащих сточных вод через многослойные фильтры методом интегральных преобразований в конечных пределах //Пищевая пром. Межвед. темат. науч. сб. –К.:Урожай 1991.Вип.37– С. 52–55.
19. Гуц В. С.,Коваль О.А.Распространение упругих волн деформации в мясе. –Изв. вузов.Пищ. технология.–Краснодар, 1990.– № 2–3. – С. 76–77.
20. Гуц В. С., Баль Л. В., Вендичанский В. Н. О способах обработки колбасных изделий жидкими консервантами //Пищевая промышленность – К.: Урожай, 1987. – № 3. – С 34–36.
21. Пути снижения шума некоторых видов оборудования в мясной промышленности / В. Н. Вендичанский, И. Ф. Степанец, В. С. Гуц, В.Г.Дендерук //Пищ. пром. – К.: Урожай, 1986. – № 2. – С. 61.
22. Травмоопасность отдельных видов оборудования молочной промышленности / В. Н. Вендичанский, В. С. Гуц, А. И. Пискун, В. Г. Дендерук // Пищ. пром. – К.: Урожай, 1986. – № 1. – С. 54–55.
23. Гуц В. С., Коваль О. А., Вендичанский В. Н. Кинетика осадительного центрифугирования мясной шквары //Известия вузов Пищевая технология – 1985. – № 1. – С. 70–73.
24. О травмоопасности оборудования мясоперерабатывающей промышленности / В. Н. Вендичанский, И. В. Косминский, В. С. Гуц, В. Г. Дендерук. // Пищевая промышленность – 1984. – № 2. – С. 56–57.
25. Модернизация полуавтоматической подвесной центрифуги / М. Г. Тульчевский, В. И. Руденко, В. С. Гуц, А. В. Омельченко //Мясная индустрия СССР. – 1980. – № 7. – С. 38–40.
26.Типовая методика испытаний М 29.067-90 Смесители. Утв. гос. ком. Совмина СССР по продовольствию и закупкам / Л. В. Погорелый,В. А.Шабранский, В. С. Гуц , 1990. – 105 с.
27. Гуц В. С., Руденко В. И., Кандыбка П. М. Удар при пневмотранспортировке мясной шквары по трубам // В кн.: Биологические и биотехниче-ские процессы в мясной и молочной промышленности. – М.,ВНИКИМП(ДСП), 1987. – С. 50–51.
28. Гуц В. С., Антонюк Е. А., Коваль О. А. Вакуум-ударная обработка мяса // Передовой нау.-производ. опыт / АгроНИИТЭИ-мясомолпром. Сер. Мясная и холодильная промышленность – М., 1989.– Вып. 2. – С. 11-12.
29. Гуц В. С., Вьюн В.И. Очистка жиросодержащих сточных вод / АгроНИИТЭИ-мясомолпром. Сер. Мясная и холодильная промышленность – М., 1989.– Вып. 2. – С. 30
30. Подвесная центрифуга для обезжиривания шквары ФПИ-1001У-04 / М. Г. Тульчевский, В. И. Руденко, В. С. Гуц, А. В. Омельченко, П. М. Кандыбка. – Минвуз УССР, КТИПП, 1981. – С. 6.
31. А. с. 1521426 СССР, МКИ. А23В4/02 Способ посола мяса / О. А. Коваль,С. В. Скибин,В. С.Гуц,И. И.Тимощук,И. И.Ласкарфевский. № 4286566. Заявлено 20.07.89. Опубл. 15.11.89. Бюл. № 42.
32. А. с. 1650254 СССР, МКИ В04В3/00, С11В1/14. Способ обезжиривания шквары в роторе осадительной центрифуги периодического действия / В. С. Гуц. № 4480996. Заявлено 27.07.88. Опубл. 23.05.91. Бюл. № 19.
33. А. с. 1567247 СССР, МКИ. Фильтрующая перегородка для очистки жиросодержащих вод / В. С. Гуц, В. И. Вьюн и др. № 4485317. Заявлено 26.07.88. Опубл. 30.05.90. Бюл. № 20.
34. А. с. 1204635 СССР, МКИ С12В1/12. Устройство для отделения жиров / В. С. Гуц, И. Ю. Дорощук, В. И. Вьюн, А. А. Буша. № 3770296. Заявлено 06.07.84. Опубл. 15.01.86. Бюл. № 2.
35. А. с. 1556760 СССР, МКИ В04В1/20, 11/02. Центрифуга для разделения мясной шквары / В. С. Гуц, № 4305335. Заявлено 09.06.90. Опубл. 15.04.90. Бюл. № 4.
36. А. с. 1472133 СССР, МКИ В04В1/20, 11/02. Осадительная центрифуга / В. С. Гуц. № 4221597; Заявлено 06.04.87. Опубл. 15.04.89. Бюл. № 14.
37. А. с. 1607098 СССР, МКИ А22С9/00. Устройство для массирования мяса /В.С.Гуц,С. А.Сенников,О.А. Коваль. № 4325219. Заявлено 09.11.87.
38. Патент № 20847А, МПК А21Д8/06. Спосіб випікання хліба, булочних та кондитерських виробів / В. С. Гуць. № 9300769. Заяв. 05.02.93. Опубл. 07.10.97
39. Коваль О. А., Гуць В. С., Ткаченко К. Д. Застосування реологічних рівнянь для оцінки автолітичних змін у м’ясі //Розроб. та впровадження нових технологій і обладнання у харч. та перероб. галузі АПК:Тези доп. Міжнар. н.-т. конф.– К.: КТІХП, 1993. – С. 398–399.
40. Гуць В. С., Волобуїв В. А., Резніков С. І. Моделювання в’язко-пружних властивостей м’яса та м’ясопродуктів //Розробка та впровадження нових технологій і обладнання у харчову та переробні галузі АПК:Тези доп. Міжнар. н.-т. конф. – К.: КТІХП, 1993. – С. 399–400.
41. Гуць В. С., Припік О. С. Об’ємне деформування м’яса //Розробка та впровадження нових технологій і обладнання у харчову та переробні галузі АПК:Тези доп. Міжнар. н.-т. конф., К.: КТІХП, 1993. – С. 411–412.
42. Гуць В. С., Мацак В. П. Використання вібраційного оброблення м’яса у виробництві солоних м’ясопродуктів //Розроб. та впровадження прогресивних ресурсоощадних технологій та обладнання в харчову та переробну промисловість:Т.д.Міжнар.н.-т.конф.–К.: УДУХТ, 1997.– С. 88
43. Гуць В. С., Припік О. С. Аналіз реологічних моделей дисперсних систем харчових продуктів із в’язко-пружними властивостями //Розробка та впровадження прогресивних ресурсоощадних технологій та обладнання в харчову та переробну промисловість: Тези доп. міжнар. н.-т. конф. – К.: УДУХТ, 1997.– С. 34.
44. Гуць В. С., Ткаченко Е. Д., Коваль О. А. Интенсификация процесса разделения неоднородных суспензий //Удосконалення процесів та апаратів хім., харч. та нафтохім. вир-в. Гідродинамічні процеси: Тези доп. IX Міжнар. конф.– Одеса, 1996. – С. 38.
45. Гуць В. С., Коваль О. А., Мацак В. П. Математичні методи оцінки якості ковбасних виробів //Розроб. та впровадження прогресивних технологій та обладнання у харчову та переробну промисловість: Тези доп. Всеукраїнської н.-т. конференції – К.: УДУХТ, 1995. – С. 264.
46. Гуць В. С., Припік О. С., Волобуїв В. А. Моделювання і оптимізація механічних процесів м’ясних виробництв //Розроб. та впровадження прогресивних технологій та обладнання у харч. та перероб. пром-сть: Тези доп. Всеукраїнської н.-т. конференції – К.: УДУХТ, 1995. – С. 267.
47. Гуць В. С., Коваль О. А., Мацак В. П. Дослідження впливу механічної обробки на ефективність посолу м’яса //Розроб. та впровадження прогресивних технологій та обладнання у харч. та перероб. пром-сть: Тези доп. Всеукраїнської н.-т. конференції – К.: УДУХТ, 1995. – С. 279.
48. Гуць В. С., Мацак В. П. Вдосконалення виробництва формованих м’ясних виробів //Розроб. та впровадження прогресивних технологій та обладнання у харч. та перероб. пром-сть:Тези доп. Всеукраїнської н.-т. конференції – К.: УДУХТ, 1995. – С. 280.
49. Гуць В. С., Коваль О. А.. Ткаченко К. Д. Обробка м’яса в барабанних масажерах //Розроб. та впровадження прогресивних технологій та обладнання у харч. та перероб. пром-сть: Тези доп. Всеукр. н.-т. конф. К.: УДУХТ, 1995. – С. 283.
50. Гуц В. С., Резников С. И. Математические модели мяса и мясных продуктов //Разраб. и внедрение высокоэффективных ресурсосберегающих технологий, оборудования и новых видов пищ. продуктов в пищ. и перераб. отрасли АПК: Тез. н.-т. конф. – К.: КТИПП, 1991. – С. 399–400.
51. Гуц В. С., Кишенько И. И., Жук И. З. Влияние вакуумной обработки на растворимость и физико-химические свойства мышечных белков охлажденной свинины //Разраб. и внедрение высокоэффективных ресурсооберегающих технологий, оборудования и новых видов пищ. продуктов в пищ. и перераб. отрасли АПК: Тез. н.-т. конф. К.: КТИПП, 1991. – С. 400–401.
52. Электрофизические методы анализа вареных колбас / Романовский И. А., Гуц В. С., Лукашенко В. И., Мемличук П. Д. //Разраб. и внедрение высокоэффективных ресурсосберегающих технологий, оборудования и новых видов пищ. продуктов в пищ. и перераб отрасли АПК: Тез. н.-т. конф.– К.: КТИПП, 1991. – С. 406–407.
53. Гуц В. С. Социально-экономические проблемы переработки отходов мясного производства на предприятиях малой мощности //Ученые и специалисты в решении соц.-экон. проблем страны: Тез. докл. науч.-практ. конф. – Ташкент: НИИ АСАТ, 1991. – С. 184–185.
54. Гуц В. С. Использование реодинамических моделей в реальных задачах мясного произдодства //Разраб. комбинированных продуктов питания (медико-биологические аспекты, технология, аппаратурное оформление, оптимизация):Тез.докл.IV Всесоюз. н.-т. конф.–Кемерово,1991.– С. 51-52.
55. Гуц В. С., Руденко В. И. Фильтрование жира через торец ротора подвесной центрифуги //Разраб. комбинированных продуктов питания (медико-биологические аспекты, технология, аппаратурное оформление, оптимизация ):Тез.докл.IV Всесоюз. н.-т. конф.–Кемерово,1991.–С.49–50.
56. Гуц В. С. Реодинамика осадительного центрифугирования мясной шквары //Теорет. и практ. аспекты применения методов инж. физ.-хим. механики с целью совершенствования и интенсификации технол. процессов пищ. пр-в:Тез.докл.III Всесоюз. н-т конф.–М.,1990.–С.295–296.
57. Гуц В. С., Коваль О. А. Обработка мяса ударом //Теорет. и практ. аспекты применения методов инж. физ.-хим. механики с целью совершенствования и интенсификации технол. процессов пищ. пр-в: Тез.докл. III Всесоюз. н-т конф. –М., 1990. – С .292–293.
58. Кандыбка П. М., Гуц В. С., Старчевая В. Н. Зависимость реологических характеристик мясной шквары от содержания жира //Интенсификация технол. и совершенствование оборудования перерабатывающих отраслей АПК: Тез.докл.Республ. н.-т. конф.– К.: КТИПП, 1989. – С. 117.
59. Гуц В. С., Коваль О. А. Насыщение мясного сырья рассолом при гравитационно-ударной обработке //Интенсификация технол. и совершенствование оборудования перераб. отраслей АПК: Тез. докл. Республ. н.-т. конф.– К.: КТИПП, 1989. – С. 122.
60. Коваль О. А., Гуц В. С. Гравитационно-ударная обработка мяса при посоле // Электрофизические методы обработки пищ. продуктов и с.-х. сырья: В сб. тр. VI Всесоюз. н.-т. конф. – М., 1989. – С. 290–291.
61. Гуц В. С., Антонюк Е. А., Бородай В. П. Интенсификация процесса посола мяса кур //Электрофизические методы обработки пищ. продуктов и с.-х. сырья: В сб. тр. VI Всесоюз. н.-т. конф. – М., 1989. – С. 327–328.
62. Коваль О. А., Скибин С. В., Гуц В. С. Изменение массы мясного сырья в процессе механической обработки //Пути развития науки и техники в мясной и молочной пром-сти:Тез. докл. Всесоюз. н.-т. конф. Углич, Ч.1. – М., 1988. – С. 74–75.
63. Гуц В. С., Вьюн В. И. Очистка жиросодержащих сточных вод //Пути развития пр-ва и перераб. животноводческого сырья в системе АПК: Тез. докл. Всесоюзн. н.-т. конф. – М., 1988. – С. 239–240.
64. Определение плотности мясной непищевой шквары /П. М. Кандыбка, М. Г. Тульчевский, В. Н. Старчевая, В. С. Гуц //Пути развития пр-ва и перераб. животноводческого сырья в системе АПК: Тез. докл. Всесоюз. н.–т. конф. – М., 1988. – С. 302–303.
65. Гуц В. С., Резников С. И., Баль Л. В. Тендеризация мяса при циклическом вращении барабанного массажера //Технология и техника мясной и молочной пром-сти на основе современных исследований: Тезисы докл. Всесоюз. н.-т. конф. – М., 1988. – С. 30–31.
66. Гуц В. С., Кандыбка П. М. Определение реологических свойств мясной шквары методом капиллярной вискозиметрии //Теорет. и практ. аспекты применения методов инж. физ.-хим. механики с целью совершенствования и интенсификации технол. процессов пищ. пр-в:Тез. докл. Госком. СССР по науке и технике – М., 1986. – С. 169.
67. Исследование параметров механического удара /Коваль О. А., Гуц В. С., Вендичанский В. Н., Качановский А. С //Теорет. и практ. аспекты применения методов инж. физ.-хим. механики с цепью совершенствования и интенсификации технол. процессов пищ. пр-в: Тез. докл. Госком. СССР по науке и технике – М., 1986. – С. 205.
68. Буша А. А., Гончаров Г. И., Гуц В. С. Влияние кукурузной муки на реологические свойства колбасного фарша //Теорет. и практ. аспекты применения методов инж. физ.-хим. механики с цепью совершенствования и интенсификации технол. процессов пищ. пр-в: Тез. докл. Госком. СССР по науке и технике – М., 1986. – С. 37.
69. Гуц В. С., Коваль О. А. Моделирование осадительных центрифуг при обезжиривании мясной шквары // Тез. докл. Респ. н.-т. конф. Винница, – К., 1983. – Вып. 1. – С. 28–30.
70. Гуц. В. С. Гидроцентробежное обезжиривание мясной шквары //Качество сырья мясной промышленности , методы оценки и пути рационального и эффективного его использования : Тез. докл.Всесоюз. н.-т. конф. –М., 1990 .– 141–143
71. Гуц В. С. Моделирование процесса обезжиривания мясной шквары //Качество сырья мясной промышленности , методы оценки и пути рационального и эффективного его использования : Тез. докл.Всесоюз. н.-т. конф. –М., 1990 .– 149–153
72. Гуц В. С. ,Романовский И.А. Влияние белковых добавок на електрофизические свойства вареных колбас //Качество сырья мясной промышленности ,методы оценки и пути рационального и эффективного его использования : Тез. докл.Всесоюз. н.-т. конф. –М., 1990 .– 154–155
73. Гуць В. С. Типова інструкція. ТУ У,ТІ У, № 25589525.02.98. Ковбаси варені, сосиски та сардельки . Срок дії з 20.06.98 по 20.06.2003 рік.
74. Гуць В.С. Типова інструкція.ТУ У,ТІ У, № 25589525.01.98. Ковбаси напівкопчені . Срок дії з 20.06.98 по 20.06.2003 рік.

АНОТАЦІЯ
Гуць В. С. Прикладна реологія та інтенсифікація процесів харчових виробництв. – Рукопис.
Дисертація на здобуття вченого ступеня доктора технічних наук із спеціальності 05.18.12 – процеси та апарати харчових виробництв, Український державний університет харчових технологій, Київ, 1999.
У роботі розвинуто і доповнено новими положеннями теорію прикладної реології харчових продуктів. Розроблено нові методи і прилади дослідження реологічних властивостей рідких і твердоподібних дисперсних систем. Запроповано реологічний системний підхід до побудови математичних моделей процесів харчових виробництв. Виведено диференціальні рівняння, що описують процес деформування рідких і твердоподібних дисперсних систем, виконано аналітичні дослідження математичних моделей механічних, гідромеханічних і спеціальних процесів харчових технологій, експериментально підтверджено адекватність їх реальним процесам. Запроповано нові способи і обладнання для розділення неоднорідних дисперсних систем харчових продуктів та механічного оброблення м’яса. Наведено дані про ефективність виконаних досліджень, і результати їх практичного використання.
Ключові слова: математичне моделювання, реологія, процеси, технологічне обладнання, механічне оброблення м’яса, центрифуга.

АННОТАЦИЯ
Гуц В.С. Прикладная реология и интенсификация процессов пищевых производств. – Рукопись.
Диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук по специальности 05.18.12 – процессы и аппараты пищевых производств, Украинский государственный университет пищевых технологий. Киев,1999
В работе нашла дальнейшее развитие и дополнена новыми положениями теория прикладной реологии пищевых продуктов. Жидкие и твердообразные пищевые продукты рассматриваются как сложные дисперсные системы, обладающие вязкими, упругими и пластичными свойствами. На базе современных исследований физико-химической механики неоднородных дисперсных систем аналитическим путем построены новые реологические модели, выполнены их исследования при постоянных и изменяющихся во времени по линейным и нелинейным законам напряжениях и скоростях деформирования. Усовершенствованы существующие и разработаны новые приборы и методы экспериментальных исследований реологических свойств пищевых продуктов, что позволило получить новые научные результаты. Модифицированый закон Гука, нелинейные реологические уравнения, комплексные реологические характеристики, математические модели импульсного и вакуумного деформирования кускового мяса и другие новые теоритические разработки дают возможность с большей ефективностью проводить математическое моделирование и анализ механических, гидромеханических и некоторых специальных процессов пищевых производств.
В работе исследованы реологические свойства жидких и твердообразных пищевых продуктов, даные о которых отсутствуют или имеют неконкретный, сомнительный характер: мясной непищевой и жировой шквары; жировой эмульсии; пектинового экстракта; кускового мяса. Экспериментально-аналитическим методом, используя експеримен-тальные кривые кинетики деформации, полученные при последовательном нагружении и разгрузке системы, определены численные значения реологических коэффициентов, установлен характер их изменений при созревании, посоле и механической обработке мяса. В условиях различных режимов нагружения системы аналитическим путем определены удельная работа и мощность, которые предложено использовать в качестве одной из характеристик эффективности технологических процесов. Исследовано влияние глубокого вакуума и высокого давления на характер изменения реологических свойств. Экспериментально установлено, что закипание жидких пищевых продуктов в вакууме приводит к разрыхлению структуры и, как следствие, к резкому падению предельного напряжения сдвига и эффективной вязкости суспензии. При сжатии для большинства пищевых продуктов максимальная скорость деформирования наблюдается в первые 10 секунд, а после снятия нагрузки время релаксации напряжения составляет 5-10 секунд.
Предложен новый системный реологический подход к построению математических моделей механических и гидромеханических процессов пищевых технологий. Получены математические модели, которые описывают процессы разделения неоднородных систем центрифугированием, осаждением, фильтрованием, а также массирование мяса с применением механического воздействия, вакуума, комбинированного вакуум-механического воздействия и удара о различные тендеризирующие поверхности. Эти модели использованы при поиске и разработке новых методов интенсификации процессов, совершенствовании технологии и оборудования производства мясных изделий и переработки отходов мясожирового производства на сухие животные корма. Реологические коэффициенты, а также комплексы, полученные на их основе, рекомендовано использовать как один из показателей качества мясных продуктов.
В работе представлены результаты практического использования выполненных исследований. Предложен новый принцип классификации центрифуг и устройств для массирования мяса, интенсивные способы обработки мясного сырья и новые конструкции технологического оборудования. Новизна разработок подтверждена авторскими свидетельствами и патентами, утвержденной технической документацией
на новые виды колбасных изделий. Применение гидроцентробежного способа обезжиривания мясной шквары позволяет повысить эффективность разделения и без дополнительных затрат на модернизацию осадительных центрифуг увеличить выход технического жира. Установлено, что фильтры на основе супер-, ультра- и микротонких базальтовых волокон стойки к высоким температурам, долговечны, пригодны к полной регенерации и дают возможность с высокой эффективностью очищать жир и разделять водожировые эмульсии. Применение реодинамического массирования мяса позволяет интенсифицировать технологический процесс производства соленых мясных продуктов, расширить их ассортимент, увеличить выход готовых изделий.
Ключевые слова: математическое моделирование, реология, процессы, технологическое оборудование, механическая обработка мяса, центрифуга.
ABSTRACT
Gouts V. S. Applied rheology and intensification of food production’s processes. – Manuscript.
Thesis for Doctor’s Degree in Engineering Sciences in the field Processes and apparatuses of food production, Ukrainian State University of food technologies. Кyiv, 1998.
In the work applied rheology’s theory has been developed and completed with new theses. New methods and investigation apparatuses of liquid and solid dispersion system’s rheological properties have been worked out. Rheological system approach of creating of food production’s process’ mathematical models has been suggested. Differential equations, describing process of liquid and solid dispersion systems’ deformation have been taken out, analytical investigations of mathematical models of mechanical, hydromechanical and special processes of food technologies have been carried out, its adequation to real processes has been confirmed by experimental way. New ways and equipment for separation heterogeneous dispersional systems of food products and also ways and equipment of meat’s machining has been suggested. Dates about efficiency of carried out investigations and result of its practical using have been listed.
Key words: mathematical modelation, rheology, processes, technological equipment, meat’s machining, centrifuge.

Нашли опечатку? Выделите и нажмите CTRL+Enter

Похожие документы
Обсуждение

Оставить комментарий

avatar
  Подписаться  
Уведомление о
Заказать реферат!
UkrReferat.com. Всі права захищені. 2000-2019