ЭлБиб

6 / 66

Научный журнал НИУ ИТМО. Серия «Процессы и аппараты пищевых производств» № 4, 2017
6
внутренней диффузии. Для поддержания необходимой температуры обрабатываемой среды в РПА
используется тепловая рубашка 16 со штуцерами 5 и 6 для ввода и вывода хладоносителя. Набор
регулировочных шайб 17 служит для настройки величины зазора между статорами и ротором.
Приготовленный экстракт отводится из аппарата через штуцер 4. В данном аппарате газовая камера 7
с каналами 15 и штуцером 3 в процессе охмеления пивного сусла не была задействована и предназначена
для проведения процессов в газожидкостных системах.
Для исследования процесса охмеления с применением РПА был поставлен полнофакторный
эксперимент. В первой части исследований в экономических целях вместо пивного сусла для
приготовления хмелевого экстракта использовалась вода и определялись рациональные технические
параметры работы аппарата, при которых выход изогумулона максимален. Установление содержания
данного компонента необходимо как для нормирования расхода хмеля, так и для контроля режима
охмеления [12, 13]. В опытах использовался гранулированный хмель сорта «Магнум» с содержанием
α-кислоты 13%, производства Словения. Содержание изогумулона Cиз в полученных образцах
определялось методом, основанным на экстракции его из суспензии изооктаном и последующем
нахождении оптической плотности полученного изооктанового экстракта на спектрофотометре при
длине волны 275 нм [1]. Метод состоит в следующем. Суспензию освобождают от взвешенных частиц
центрифугированием. Пипеткой отбирают 10 см3 очищенной среды, переносят в стеклянный
цилиндр, куда добавляют 1 см3 3 моль/дм 3 раствора соляной кислоты и 20 см3 изооктана (при 20°С).
Закрывают цилиндр пробкой и встряхивают 30 раз в течение 30 с, затем его оставляют в покое для
разделения слоев жидкости. После отстаивания пипеткой отбирают часть прозрачного верхнего слоя
и переносят в кювету, не доливая ее примерно на 10 мм до верхнего края. В другую кювету наливают
чистый изооктан. Обе кюветы в кюветодержателе помещают в спектрофотометр и определяют
плотность при длине волны 275 нм (D275). Содержание изогумулона Cиз рассчитывают по формуле
9,5 2,57 C275 из − ⋅ = D . (1)
При проведении предварительных экспериментов было определено, что наилучший выход
изогумулона происходит при зазоре между ротором и статором s = 0,3 мм [14]. Базовые точки и шаги
варьирования параметров работы РПА представлены в таблице 1.
Таблица 1– Базовые точки и шаги варьирования
Table 1– Reference points and variation intervals
Зазор между ротором и статором s = 0,3 мм
Фактор
Верхний
уровень
Нижний
уровень Центр плана
Интервал
варьирования
температура среды t, °C 85 55 70 15
частота вращения ротора n, об/мин 3000 2000 2500 500
время обработки τ, мин 3 1 2 1
Известны исследования результатов функционирования различных смесителей для сыпучих
материалов методом множественного регрессионного анализа [15]. Аналогичным образом применен
данный анализ в программе Statistica 6 для определения степени влияния независимых переменных
t, n, τ на зависимую переменную Cиз. На первом этапе было смоделировано и проанализировано
влияние температуры среды t и частоты вращения ротора n на выход изогумулона. Данные оценки
модели представлены в таблице 2. Видно, что коэффициент корреляции R близок к единице, что
говорит о сильной зависимости выходной переменной от данных параметров. Коэффициент
детерминации R2 у модели также высок. Доля дисперсии зависимой переменной, объясняемая
рассматриваемой моделью зависимости, составляет 89,5%. Критерий Фишера F имеет достаточное
значение, чтобы утверждать, что модель является адекватной и может быть применима для
прогнозирования содержания изогумулона Cиз. Описываемая модель является статистически значимой,
так как р-уровень составляет 0%. Это значит, что модель с нулевой вероятностью будет являться лишь
случайным совпадением для данной выборки. В таблице 3 представлены результаты и коэффициенты
регрессии данной модели.
Из таблицы 3 видно, что статистическая значимость (р-уровень) у независимых коэффициентов
равна 0%. Это значит, что они с вероятностью, равной соответствующему ему р-уровню, будут говорить,
Электронная Научная СельскоХозяйственная Библиотека