Раздел 2
ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ
Выбор объектов и методов исследования продиктован, в основном, существующими стандартами промышленного производства, поскольку предполагается использование полученных результатов для развития и стандартизации новой технологии стерилизации продуктов питания высоким давлением.
2.1. Объекты исследований
Вишневый сок из перспективного помологического сорта вишни "Норт Стар" поздних сроков созревания (III декада июля), выращенного в Амвросиевском районе Донецкой области. Сорт высокоурожайный, средней зимостойкости, высокостойкий по отношению к коколикозу, предназначен в основном для технической переработки. Плоды среднего размера, округлые, темно-красные и красные, мякоть красная, плотная, сочная, сладко-кислая.
Яблочное пюре, свежеприготовленное из яблок зимнего сорта "Лобо", выращенного в Амвросиевском районе Донецкой области. Урожайность хорошая, ежегодная. Плоды белые средней величины с розовато-красным крапчатым рисунком. Мякоть нежная, сочная, ароматная кисло-сладкого вкуса.
Растворы витамина С в буферных растворах различной кислотности (цитрат и лимонная кислота).
2.2. Описание экспериментальной установки высокого давления
Экспериментальные исследования по определению влияния высокого давления на биосистемы проводились на установке сверхвысокого давления, разработанной и изготовленной в ДонГУЭТ [36].
Установка предназначена для исследования влияния высокого гидростатического давления (до 800МПа) и температуры (от -20?С до +80?С) на пищевые продукты, медицинские препараты, биологические объекты и т.п. Прибор позволяет регистрировать необходимые параметры объекта перед созданием давления, создавать давления и температуры с выдержкой объекта в камере высокого давления (КВД) от нескольких минут до суток с непрерывным документированием этих параметров на персональном компьютере, уменьшать давление, разгружать камеру, изучать изменения в обработанных объектах (см. Табл. 2.1). Кроме того, автоматически вводится поправка к давлению с учетом зависимости сопротивления катушки от давления и температуры.
Габариты установки ~22001500800 мм, масса ~ 300 кг, масса жидкого азота ~16 кг. На Рис. 2.1 приводится общая схема установки сверхвысокого давления.
В качестве рабочей жидкости выбрана этилполиксановая жидкость ПЭС3. Она является хорошим диэлектриком, не вызывает коррозию деталей, проводов, защитных покрытий, обладает смазывающими свойствами, которые уменьшают трение скольжения, что с одной стороны, снижает рабочие усилия, уменьшает гистерезис давления, а с другой - уменьшает вероятность заклинивания, не вытекает из камеры при длительных выдержках, нейтральна, без запаха, не вспыхивает, маловязкая, хорошо выдерживает нагрев.
Табл. 2.1. Параметры установки высокого давления [1]
Максимальное давление КВД
при комнатной температуре 1000МПаРабочее давление в КВД
при комнатной температуре800МПаРабочее давление в КВД
при (-20 ?С), при (+60-80 ?С)600МПаРасчетное количество циклов нагружения при давлении до 800МПа500Рабочий диаметр канала40.38 ммРабочее перемещение поршняот 53 мм (Vmax? 180 см3)
до 153 мм (Vmin? 60 см3) Общая длина цилиндрической части канала176 ммРабочая длина цилиндрической части канала153 ммМаксимальная высота исследуемого объекта120 ммРегулируемый диапазон температурот - 40 ?С до +100?СРабочее усилие пресса для достижения 800МПа103.5 ?104N
при давлении 40,66МПаМаксимальное усилие пресса для достижения давления 1000МПа130 ?104N
при давлении 51МПаДатчик температуры медь - константановая термопараЧувствительность системы регистрации температуры0.1?СТочность регистрации температуры± 0.5?СЧувствительность системы регистрации давления1МПаТочность системы регистрации давления ± 10МПаТочность задания температуры± 2?СМинимальное время нагнетания давления до 800МПа 260 сек
Рис. 2.1. Общая схема установки высокого давления [1] : 1 - камера сверхвысокого давления; 2 - пресс; 3 экран - нагреватель; 4 - питатель азотный; 5 - сосуд Дьюара с жидким азотом; 6 - кожух; 7 - датчик температуры; 8 - датчик давления; 9 - поршень КВД; 10 - манометр на насосе; 11 - манометр на прессе; 12 - игольчатый вентиль; 13 - металлический стол; 14 - подставки под КВД; 15 - подставки на поршень; 16 - насос; 17 - блок преобразователей; 18 - стол лабораторный; 19 - блок управления установки; 20 - эталонное тело; 21 - системный блок ПК; 22 - монитор; 23 - подставка со щелью
Этилполиксановая жидкость обладает умеренной сжимаемостью и поэтому запасает относительно небольшую упругую энергию, что снижает вероятность серьезных последствий в случае разрушении камеры. Жидкость не дефицитна, нейтральна к исследуемым объектам, экологически безопасна, пригодна для работы в условиях высокого давления и температур от - 40 ?С до +100 ?С.
Для изоляции образца, подвергаемого обработке высоким давлением, от рабочей жидкости ПЭС-3 при проведении испытаний был разработан специальный контейнер. Контейнер отвечает специфичным технологическим требованиям, разработанным на основании предыдущих исследований различных вариантов контейнеров. Он пластичен, герметически закрывается, обеспечивает возможность многоразового использования, легок и удобен в санитарной обработке. Полезный объем контейнера 100 мл.
Образцы сока помещались в контейнеры и в камере высокого давления заливались рабочей жидкостью, передающей давление на образец. Камера нагревалась до заданной температуры T, после чего давление в камере быстро поднималось до заданной величины P, фиксировалось на время t, а затем сбрасывалось до атмосферного. Температура образцов задавалась нагревом и стабилизацией температуры камеры высокого давления. Контроль и запись исследуемых параметров осуществлялись с использованием цифрового аналогового преобразователя с интервалом в одну минуту. Вся информация выводилась на компьютер, результаты обработки сохранялись в файле текущего эксперимента.
2.3. Методика определения микробио