Тепловые и нетепловые эффекты преобразования электромагнитного поля и ультразвука в пищевых средах

В пищевой промышленности получили распространение гидродинамические преобразователи, принцип действия которых заключается в том, что движущаяся под давлением струя жидкости, попадая на острый край необтекаемого препятствия, создает около него завихрения, следующие один за одним. При этом возникает чередование перепадов давления, имеющих характер звуковых волн.

Для получения высоких частот и ультразвука максимальной интенсивности используют пьезоэлектрические преобразователи. Прямой пьезоэффект - это возникновение зарядов на гранях кристаллов некоторых веществ при их растяжении и сжатии. Обратным пьезоэффектом, т.е. механическими колебаниями кристалла под действием переменного электрического поля, пользуются для получения ультразвуковых колебаний. Пьезоэлектрическим эффектом обладают естественные и искусственные кристаллы: кварц, сегнетова соль, турмалин и др. Пьезоэлектрические излучатели имеют КПД 40-50 %.

СВЧ-нагрев пищевых продуктов осуществляется за счет преобразования энергии переменного электромагнитного поля сверхвысокой частоты в тепловую энергию, генерируемую по всему объему продукта. СВЧ-поле способно проникать в обрабатываемый продукт на значительную глубину и осуществлять его объемный нагрев независимо от теплопроводности, т.е. применяться для продуктов с различной влажностью. Высокая скорость и высокий коэффициент полезного действия нагрева делают его одним из самых эффективных способов доведения пищевых продуктов до кулинарной готовности.

Эффект разогрева пищевых продуктов в СВЧ-поле связан с их диэлектрическими свойствами, которые определяются поведением в таком поле связанных зарядов. Смещение связанных зарядов под действием внешнего электрического поля называется поляризацией. Наибольшие затраты энергии внешнего электрического поля связаны с дипольной поляризацией, которая возникает в результате воздействия электромагнитного поля на полярные молекулы, обладающие собственным дипольным моментом. Примером полярной молекулы является молекула воды. При отсутствии внешнего поля дипольные моменты молекул имеют произвольные направления. В электрическом поле на полярные молекулы действуют силы, стремящиеся повернуть их таким образом, чтобы дипольные моменты молекул совпадали. Поляризация диэлектрика состоит в том, что его диполи устанавливаются в направлении электрического поля.

Биологические и тепломеханические действие ВЧ и СВЧ

Электромагнитное поле тока высокой (ВЧ) или сверхвысокой частоты (СВЧ) может создаваться в зоне расположения радиотехнических или промышленных установок.
Биологическое действие электромагнитных полей ВЧ и СВЧ тем значительнее, чем больше напряженности их электрической и магнитной составляющих, частота тока и продолжительность облучения. Влияние таких полей на человека проявляется в расстройстве его нервной системы, головных болях, усилении потливости, быстрой утомляемости, сонливости. При достаточно большой мощности излучения возможно выпадение волос и помутнение хрусталиков глаз. Нарушения и изменения в организме человека, вызванные электромагнитным полем, способны накапливаться, хотя некоторые расстройства после прекращения его действия быстро исчезают.
Основным методом защиты от воздействия электромагнитного излучения ВЧ и СВЧ является уменьшение его мощности до уровня, не превышающего предельно допустимый. Защита состоит в экранировании излучателя, рабочего места или самого работающего металлическими листами или сетками.

Фрикционные характеристики

Физико-механические свойства пищевого сырья и продуктов зависит от таких факторов, как температура, влажность, величина, продолжительность и скорость механического воздействия, а также срок хранения, способ транспортирования, получения и др.

Для определения фрикционных характеристик пищевых продуктов используются в основном различные конструкции трибометров, состоящие из тележки с электроприводом и коробкой передач, рамки различной формы и размеров, в которую закладывают исследуемый продукт, устройства для создания давления контактирования и измерения силы трения и записывающего прибора. Трибометры позволяют определять истинный и эффективный коэффициенты внешнего трения. Исследуемый продукт помещают в рамку, установленную на плоскую поверхность тележки, перемещающейся от электродвигателя посредством тянущей нити. Измерение скорости движения тележки осуществляется с помощью коробки передач или многоступенчатого шкива, на который наматывается тянущая нить. Рамка с продуктом соединена с измерительным устройством усилия. Рассмотренные приборы позволяют изменять условия измерения: геометрические (размер площади поверхности контакта, чистоту обработки поверхности и пр.), кинематические (скорость тележки, продолжительность предварительного контактирования и пр.) и динамические (давление предварительного контактирования, скорость нарастания силы и пр.) факторы. На тележку могут быть установлены пластины из различного материала.

Тест:

СС: Программа научного исследования

Программы проведения научного исследования - это комплекс положений (пунктов), которые в совокупности дают предписание его проведению. Рассмотрим составляющие программы.

Программа - это еще не план, здесь нет привязки к вопросам - кто, когда и как, это есть комплекс вопросов, продуманные ответы на которые показывают, будут ли достигнуты цели и как их достигнуть кратчайшим путем - быстро, недорого, с результатами.

Мы уже знаем, что в проведении исслеедования должна возникнуть необходимость, именно на этапе возникновения потребности в проведении исследования формируются ответы на вопросы, которые сейчас, на этом этапе, нам необходимо хорошо понимать:

1) Цели и миссия той организации, фирмы, предприятия, общественной организации и т.д. и в чем суть возникших противоречий, в чем суть проблемы, что мешает организации двигаться вперед в этом проблемном поле, т.е. суть того, что предполагается исследовать.

2)Описание содержания проблемы, ее противоречий - структурный элемент программы. Это очень важный момент, его видит и выполняет специалист, не технический исполнитель. Эдесь описывается объект и предмет исследования, возможные методы исследования.

3) При описании содержания проблемы необходимо сразу обосновать правилами логики потребность в результатах, т.е. актуальность исследования.

4) Затем в программе исследования формируется рабочая гипотеза решения проблемы.

Гипотеза - предположительное, предварительное представление об изучаемом предмете исследования, основанное на раннее полученных сведениях, знании и необходимое для первого, начального момента исследования.

5) Из ничего чего не бывает. Не имея ничего, ничего сделать нельзя - необходимо в программе сформировать раздел - ресурсное обеспечение исследования: интеллектуальные (идеи); кадровые (люди); информационные (данные); финансовые (деньги); временные (отведенное время).

6) Эффективность исследования. Здесь имеется ввиду, что надо найти такой вариант, который кротчайшим путем ведет к успеху, это соотношение усилий (затрат) на проведение исследования и того, каков результат, т.е. степень достижения цели.

Билет 12: