Scientific journal

International Journal of Applied and fundamental research

ISSN 1996-3955

ИФ РИНЦ = 0,593

Из рассмотрения существа процесса, происходящего в ЭММА, можно заключить, что размольные элементы под действием двух потоков энергии создают достаточно однородное поле силового воздействия на частицы продукта, который одновременно с усилиями разрушения подвергается интенсивному перемешиванию по всему объему рабочей камеры [1, 2, 3, 14]. С увеличением времени обработки все большее число частиц попадает под действие размольных элементов, в результате чего частицы разрушаются и переходят в область более мелких фракций [7, 8, 9]. По мере уменьшения среднего размера частиц их прочность, т.е. сопротивляемость разрушению возрастает. Одновременно уменьшается и вероятность попадания частиц в зону силового воздействия, увеличивается энергоемкость процесса [10, 11, 12, 13]. Совместное воздействие этих факторов уменьшает скорость измельчения материала с течением времени обработки. Ввиду крайней сложности физической картины процесса разрушения материала в ЭММА [15], предсказать количественное изменение гранулометрического состава продукта в процессе его обработки невозможно без проведения экспериментальных исследований.

Целью исследования является анализ закономерностей изменения гранулометрического состава полуфабрикатов шоколадного производства по контролируемым фракциям 10 и 30 мкм от времени измельчения с получением в результате математической обработки эмпирического уравнения, позволяющего определить степень измельчения исследуемых продуктов в любой момент времени обработки.

Материалы и методы исследования

Закономерности изменения гранулометрического состава полуфабрикатов шоколадного производства, механоактивированных электромагнитным способом. Использованы аналитические и экспериментально-статистические методы исследований.

Рис. 1. Зависимость «прохода» и «остатка» сахарной пудры от продолжительности обработки сахарного песка 1 – в ЭММА–С (патент РФ № 2045195); 2 – в ЭММА – Ш (патент РФ № 1457881).; 3 – в ЭММА – К (патент РФ № 2007094)

Таблица 1

Значения коэффициентов уравнения кинетики измельчения полуфабрикатов шоколадного производства в электромагнитных механоактиваторах разных типов

Результаты исследования и их обсуждение

С целью выявления зависимости изменения гранулометрического состава полуфабрикатов шоколадного производства по контролируемым фракциям 10 и 30 мкм от времени измельчения были проведены серии опытов по диспергированию сахарного песка и какао крупки на трех типах ЭММА, представляющих предмет изобретений, при различных режимах работы аппаратов [4, 5, 6]. Результаты экспериментальных исследований частично представлены на рис. 1 и 2. Математической обработкой получено эмпирическое уравнение, позволяющее определить степень измельчения исследуемых продуктов в любой момент времени обработки [5, 6, 9]:

, (1)

где – степень измельчения материала по контролируемым фракциям в начальный момент времени;

t – время измельчения;

КИ – коэффициент, характеризующий прочность продукта, его измельчаемость и условия измельчения;

Ка – коэффициент, характеризующий скорость измельчения в начальный момент времени и определяющий наклон кинетической кривой к оси абсцисс в начале процесса.

Значения коэффициентов КИ и Ка приведены в табл. 1.

Сравнительный анализ расчетных значений и опытных данных представлен в табл. 2.

Таблица 2

Расчетные и опытные данные по измельчению сахара и какао в ЭММА

Рис. 2. Зависимость «прохода» и «остатка» какао тертого от продолжительности обработки 1 – в ЭММА – С; 2 – в ЭММА – Ш; 3 – в ЭММА – К

Заключение

Анализ представленных в статье данных свидетельствует, что полученное на основании обработки экспериментальных данных эмпирическое уравнение достаточно хорошо описывает кинетику процесса измельчения полуфабрикатов шоколадного производства электромагнитным способом на аппаратах различных конструктивных модификаций [8]. Среднее квадратическое отклонение расчетных значений от опытных составляет не более 2,1 %. В этой связи уравнение целесообразно использовать при разработке импортозамещающих технологий диспергирования продуктов в ЭММА [9].