ЭлБиб

ХРАНЕНИЕ И ПЕРЕРАБОТКА СЕЛЬХОЗСЫРЬЯ, № 6, 2010

Ïåíû èëè ãàçîæèäêîñòíûå äèñïåðñíûå ñèñòåìû

(ÃÄÑ) ïðèñóòñòâóþò âî ìíîãèõ ïðîöåññàõ ìåäèöèíû,

ôàðìàêîëîãèè, íåôòåãàçîâîé, õèìè÷åñêîé, ïèùåâîé

ïðîìûøëåííîñòè è äð.

Òîâàðíûé ðÿä, ïðîèçâîäèìûé â ìîëî÷íîé ïðîìû-

øëåííîñòè, ñîäåðæèò êàê ïðîäóêòû, â ïðîöåññå ïðî-

èçâîäñòâà êîòîðûõ ïåíîîáðàçîâàíèå íåæåëàòåëüíî,

òàê è ïðîäóêòû ñ îáÿçàòåëüíûì ïðèñóòñòâèåì òàêî-

âîãî. Â îäíèõ ñëó÷àÿõ ñ ïåíîé ïðèõîäèòñÿ áîðîòüñÿ,

â äðóãèõ — ãåíåðèðîâàòü. Â ëþáîì ñëó÷àå äëÿ ïîëó÷å-

íèÿ ðåçóëüòàòà åå íåîáõîäèìî èçó÷àòü.

Ãàçîæèäêîñòíûå äèñïåðñíûå ñèñòåìû ìîãóò áûòü

ïîëó÷åíû äâóìÿ ñïîñîáàìè: êîíäåíñàöèåé è äèñïåð-

ãèðîâàíèåì [1].

Ãàçîíàñûùåíèå æèäêîñòè ìîæåò áûòü îñóùåñòâ-

ëåíî âñòðÿõèâàíèåì, ïåðåìåøèâàíèåì, áàðáîòàæåì

â ïåíîãåíåðàòîðàõ ðàçëè÷íûõ êîíñòðóêöèé. Ãëàâíûå

óñëîâèÿ (âûïîëíåíèå êîòîðûõ ïðîâåðÿþò â ïåðâóþ

î÷åðåäü ïðè âûáîðå òîãî èëè èíîãî óñòðîéñòâà) —

ïðîèçâîäèòåëüíîñòü (èíòåíñèâíîñòü ïîëó÷åíèÿ ïðî-

äóêòà), ñîñòîÿòåëüíîñòü (âîçìîæíîñòü ïîëó÷åíèÿ

ïðîäóêòà çàäàííûõ õàðàêòåðèñòèê), ýôôåêòèâíîñòü

(ïðîèçâîäñòâî åäèíèöû ïðîäóêòà ñ ìèíèìàëüíûìè

çàòðàòàìè). Ïðîâåäåííûå èññëåäîâàíèÿ [2, 3] ïîêà-

çàëè, ÷òî â ïðîöåññàõ ïåíîãåíåðèðîâàíèÿ áåëêîâûõ

ðàñòâîðîâ (ìîëîêà è åãî ñîñòàâëÿþùèõ) öåëåñîîá-

ðàçíî èñïîëüçîâàòü ðîòîðíî-ïóëüñàöèîííûå óñòà-

íîâêè (ÐÏÓ).

Îñíîâíûìè ôàêòîðàìè, âëèÿþùèìè íà ïîëó÷å-

íèå ÃÄÑ ñ çàïëàíèðîâàííûìè ïàðàìåòðàìè ðîòîð-

íî-ïóëüñàöèîííîé óñòàíîâêè, ÿâëÿþòñÿ ÷àñòîòà âðà-

ùåíèÿ ðîòîðà, âåëè÷èíà ìåæöèëèíäðîâîãî çàçîðà

ðî-òîðà è ñòàòîðà, êîýôôèöèåíò çàïîëíåíèÿ ðàáî÷åé

êàìåðû, ïðîäîëæèòåëüíîñòü îáðàáîòêè, òåìïåðàòóð-

íûå ðåæèìû è ñâîéñòâà îáðàáàòûâàåìîãî ïðîäóêòà

[3]. Ðåãóëèðóÿ ïåðå÷èñëåííûå ïàðàìåòðû, ìîæíî ïî-

ëó÷àòü ïðîäóêò ñ çàðàíåå çàäàííûìè ñâîéñòâàìè.

Îñíîâíûå õàðàêòåðèñòèêè ïåí — êðàòíîñòü, äèñ-

ïåðñíîñòü è óñòîé÷èâîñòü âî âðåìåíè [1, 2]. Ïîä óñ-

òîé÷èâîñòüþ ÃÄÑ ïîíèìàþò ïåðèîä îò ìîìåíòà ïðî-

èçâîäñòâà äî ïîëíîãî èëè ÷àñòè÷íîãî ðàçðóøåíèÿ. Â

êà÷åñòâå ìåðû ñòàáèëüíîñòè ÃÄÑ ìîæíî ðàññìàòðè-

âàòü ðàñïðåäåëåíèå ÷èñëà åäèíèö (ïóçûðüêîâ) ïåí-

íîãî ñëîÿ âî âðåìåíè.

Âñëåäñòâèå íåóñòîé÷èâîñòè ïåí ïðîöåññ äèñïåð-

ãèðîâàíèÿ îäíîâðåìåííî ñîñòîèò èç ïåíîîáðàçîâà-

íèÿ è ðàçðóøåíèÿ ïîëó÷åííîãî ãàçîæèäêîñòíîãî

ñëîÿ. Â íåêîòîðûõ ñëó÷àÿõ ýòè ïðîöåññû íà÷èíàþòñÿ

ïðàêòè÷åñêè îäíîâðåìåííî.

Ðàçðóøåíèå êàæäîãî èç ïóçûðüêîâ ïåíû áåç âíåø-

íåãî âîçäåéñòâèÿ ìîæåò ïðîèçîéòè ïî îäíîé èç òðåõ

ïðè÷èí: èñòå÷åíèå æèäêîñòè èç ïåííûõ ïëåíîê,

äèôôóçèÿ ãàçà èç îäíèõ ïóçûðüêîâ â äðóãèå, ðàçðûâ

îòäåëüíûõ ïëåíîê âíóòðè ïåíû. Â ïåíàõ ñ òîëñòûìè

ñòåíêàìè ïðîèñõîäèò èíòåíñèâíîå èñòå÷åíèå æèä-

êîñòè (÷åì ìåíüøå ðàçìåð ïóçûðüêà, òåì òîíüøå åãî

ïëåíêà); â ñëó÷àå íåîäíîðîäíîñòè ïóçûðüêîâ ïî ðàç-

ìåðàì — äèôôóçèÿ ãàçà; ïðè óòîí÷åíèè ïëåíêè äî

êðèòè÷åñêîé òîëùèíû — ðàçðûâ.

Äëÿ âûáîðà íàèáîëåå ýôôåêòèâíîãî ðåæèìà ðàáî-

òû ïåíîãåíåðàòîðà íåîáõîäèìî ïðîâåñòè êîìïëåêñ

èññëåäîâàíèé ïî âëèÿíèþ ðàçëè÷íûõ ôàêòîðîâ íà

ïðîöåññ, îäíàêî ýòî òðåáóåò çíà÷èòåëüíûõ âðåìåí-

íû

′

õ çàòðàò. Ïîýòîìó áîëåå ðàöèîíàëüíûì ÿâëÿåòñÿ

âûáîð ðåæèìà íà îñíîâå àíàëèçà ìàòåìàòè÷åñêîé

ìîäåëè, àäåêâàòíî îïèñûâàþùåé ïðîöåññ ïåíîãåíå-

ðèðîâàíèÿ ïðîäóêòà.

Ñóùåñòâóþùèå ìàòåìàòè÷åñêèå ìîäåëè ïîçâîëÿ-

þò âû÷èñëÿòü âàæíûå ïîêàçàòåëè ïðîöåññà, îäíàêî

íå èìåþò âîçìîæíîñòè äîñòàòî÷íî ïîëíî ó÷åñòü âëè-

ÿíèå ñëó÷àéíûõ ôàêòîðîâ. Â ðàáîòå ïðåäëîæåíà ñòî-

õàñòè÷åñêàÿ ìîäåëü àíàëèçà ýôôåêòèâíîñòè ôóíêöè-

îíèðîâàíèÿ ïåíîãåíåðàòîðà, ïîçâîëÿþùàÿ îïèñàòü

èçìåíåíèå óñòîé÷èâîñòè ÃÄÑ âî âðåìåíè.

Â êà÷åñòâå ïîêàçàòåëÿ ýôôåêòèâíîñòè ôóíêöèî-

íèðîâàíèÿ ñèñòåìû èñïîëüçóåòñÿ

(

) — ìàòåìàòè-

÷åñêîå îæèäàíèå ÷èñëà åäèíèö (ïóçûðüêîâ) ÃÄÑ, ñî-

ñòàâëÿþùèõ ãîòîâûé ïðîäóêò â ìîìåíò âðåìåíè

ïðè óñëîâèè, ÷òî â íà÷àëüíûé ìîìåíò âðåìåíè

èõ

÷èñëî áûëî ðàâíî

(

) — ñðåäíåå êâàäðàòè÷íîå îò-

êëîíåíèå îò ýòîãî ÷èñëà, ïðè÷åì

(0) = 0,

∈

[0,

∞

= 0, 1, 2, ...,

ñð

— ñðåäíåå âðåìÿ «æèçíè» ïóçûðüêà

äî åãî «ãèáåëè».

Ìîäåëü îñíîâàíà íà ìåòîäàõ òåîðèè ìàññîâîãî îá-

ñëóæèâàíèÿ [5] è ðàññìàòðèâàåò ïðîñòåéøèé âàðèàíò

îðãàíèçàöèè ïðîöåññà ãàçîíàñûùåíèÿ ïðè ôèêñèðî-

âàííûõ çíà÷åíèÿõ ïàðàìåòðîâ ïðîöåññà.

Ðàññìîòðèì ðàáîòó ïåíîãåíåðàòîðà ñ ïðîèçâîäè-

òåëüíîñòüþ

ïóçûðüêîâ â åäèíèöó âðåìåíè. ×èñëî

åäèíèö ÃÄÑ ãîòîâîãî ïðîäóêòà â êàæäûé ìîìåíò

âðåìåíè áóäåì ñ÷èòàòü ñëó÷àéíûì. Ðàçðóøåíèå

(ïðîöåññ ãèáåëè) åäèíèö ïîä äåéñòâèåì êàêîé-ëèáî

УДК 614.843.8: 519.248

Стохастичес ая модель работы пено енератора

на основе теории мар овс их процессов

Êàíä. òåõí. íàóê, äîöåíò Ñ.À.ÈÂÀÍÎÂÀ, ä-ð òåõí. íàóê, ïðîôåññîð Â.À.ÏÀÂÑÊÈÉ,

ä-ð òåõí. íàóê, ïðîôåññîð À.Þ.ÏÐÎÑÅÊÎÂ

Êåìåðîâñêèé òåõíîëîãè÷åñêèé èíñòèòóò ïèùåâîé ïðîìûøëåííîñòè

ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ХРАНЕНИЯ И ПЕРЕРАБОТКИ СЕЛЬХОЗПРОДУКЦИИ

Êëþ÷åâûå ñëîâà:

ãàçîæèäêîñòíàÿ äèñïåðñíàÿ ñèñòå-

ìà, ïåíîãåíåðàòîð, ïóàññîíîâñêèé ïðîöåññ, ïîêàçàòåëè

ýôôåêòèâíîñòè.

Электронная Научная СельскоХозяйственная Библиотека