«Молодой учёный» №20 (79) / moluch_79_ch1

116

Технические науки

«Молодой учёный» . № 20 (79) . Декабрь, 2014 г.

Использование унифицированных модулей упрощает

зволяет получать стабильное значение частоты с высокой

задачу разработки, а применение технологии DDS по-

точностью.

Литература:

“Young Scientist” . #20 (79) . December 2014

Technical Sciences

117

дной из ведущих отраслей в пищевой и перераба-

культурами молочнокислых бактерий с добавлением

Отывающей промышленности является молочная от-

или без добавления дрожжей или уксуснокислых бак-

расль, которая относится к числу ведущих и формирует до-

терий. Кисломолочные продукты имеют большое зна-

статочно привлекательный по объемам рынок. Продукция

чение в питании человека благодаря лечебным и диети-

отрасли занимает существенное место в потреблении рос-

ческим свойствам, приятному вкусу, легкой усвояемости.

сийского населения — доля расходов на молочные про-

Одним из наиболее популярных кисломолочных про-

дукты составляет 14 % от общих расходов на продоволь-

дуктов является творог и творожные продукты.

ствие (это 4 е место после расходов на хлебобулочные,

Творог представляет собой традиционный белковый

мясные, мучные и макаронные изделия — соответственно

кисломолочный продукт, обладающий высокими пище-

19 %, 18 % и 17 %) [1].

выми и лечебно диетическими свойствами. Его выраба-

Кисломолочные продукты — это продукты, выраба-

тывают путем сквашивания пастеризованного цельного

тываемые сквашиванием молока или сливок чистыми

или обезжиренного молока и удаления из полученного

118

Технические науки

«Молодой учёный» . № 20 (79)

. Декабрь, 2014 г.

сгустка части сыворотки. В состав творога входит 14–17 %

деляется сыворотка. Самопрессование происходит в цеху

белков, до 18 % жира, 2,4–2,8 % молочного сахара. Он

при температуре не выше 16 °С и длится не менее 1 часа.

богат кальцием, фосфором, железом, магнием — веще-

Окончание

самопрессование

определяется

визуально,

ствами, необходимыми для роста и правильного развития

по поверхности сгустка, теряется блеск и сгусток стано-

молодого организма. Творог и изделия из него очень пи-

вится матовым. Затем творог под давлением прессуют

тательны, так как содержат много белков и жира. Белки

до готовности [3].

творога частично связаны с солями фосфора и кальция.

Готовый

творог

фасуют

на

автоматах

в мелкую

Это способствует лучшему их перевариванию в желудке

и крупную тару. Творог хранят в реализации не более

и кишечнике. Поэтому творог хорошо усваивается орга-

72 час. при температуре в камере 2–8 °С и влажности

низмом [1].

80–85 %. Если срок хранения творога будет превышен,

Производство

творога традиционным способом

из за ферментативных процессов, которые не прекраща-

предполагает получение обезжиренного, полужирного

ются, в твороге начинают развиваться пороки.

и жирного творога из нормализованного молока. В каче-

Специфика молочной промышленности состоит в том,

стве сырья для производства творога традиционным

что качество готовой продукции напрямую связано с каче-

способом используют доброкачественное свежее молоко

ством и безопасностью используемого сырья. Большин-

цельное и обезжиренное кислотностью не выше 20 °Т.

ство предприятий, функционирующих в условиях совре-

Нормализованное и очищенное молоко направляют

менной рыночной экономики, заинтересованы не только

на пастеризацию

при 78–80 °С с выдержкой 20–30

в получении максимальной прибыли от продажи произво-

с. Температура пастеризации влияет на физико-химиче-

димой продукции, но и в улучшении ее качества. Несмотря

ские свойства сгустка, что, в свою очередь, отражается

на то, что каждое предприятие заинтересовано в выра-

на качестве и выходе готового продукта. Так, при низких

ботке продукции наивысшего качества, ни одна технология

температурах пастеризации сгусток получается недоста-

не позволяет обойтись без выпуска продукции более низ-

точно плотным, так как сывороточные белки практически

кого качества, в том числе и брака [2]. Выпуск продукции

полностью уходят в сыворотку, и выход творога снижа-

низкого качества молока и молочной продукции напрямую

ется. С повышением температуры пастеризации увеличи-

связан с отсутствием необходимой организации и соблю-

вается денатурация сывороточных белков, принимающих

дением технологических процессов в молочной отрасли.

участие в образовании сгустка, повышая его прочность

Качество заготовляемого молока и получение молочной

и усиливая влагоудерживающую способность. Это сни-

продукции высокого качества во многом определяется са-

жает интенсивность отделения сыворотки и увеличивает

нитарно-гигиеническими условиями его получения, к ко-

выход продукта. Пастеризованное молоко охлаждают

торым относятся условия содержания коров на фермах,

до температуры сквашивания, и направляется в специ-

сбор и первичная обработка, хранение и транспортиро-

альные ванны для изготовления творога.

вание молока на молочный завод.

Закваску для производства творога изготавливают

Особое место в управлении качеством продукции за-

на чистых культурах мезофильных молочнокислых стреп-

нимает контроль качества. Для повышения эффектив-

тококков и вносят в молоко в количестве от 1 до 5 %. Про-

ности деятельности организации, конкурентоспособности

должительность сквашивания после внесения закваски

товаров и услуг были разработаны статистические методы

составляет 6–8 часа. При кислотно-сычужном методе

контроля качества, которые применяются для проведения

производства творога традиционным способом после

анализа качества продукции и процесса. С помощью

внесения закваски добавляют 40 %-й раствор хлорида

данных, полученных при анализе качества и статистиче-

кальция. Хлорид кальция восстанавливает способность

ских методов, определяется отношение между точными

пастеризованного молока образовывать под действием

и измеренными качественными характеристиками. Про-

сычужного фермента плотный, хорошо отделяющий сы-

веденный анализ процесса позволяет установить связь

воротку сгусток. Немедленно после этого в молоко в виде

между причинными факторами и результатами производ-

1 %-го раствора вносят сычужный фермент или пепсин.

ственной деятельности, такими как, качество, стоимость,

Готовность сгустка определяют по его кислотности и ви-

производительность,

рентабельность. Для обеспечения

зуально — сгусток должен быть плотным, давать ровные

бесперебойного функционирования процесса производ-

гладкие края на изломе с выделением прозрачной зеле-

ства молочной продукции необходимо на предприятиях

новатой сыворотки. Важно правильно определить конец

осуществлять контроль процесса. Основными резуль-

сквашивания, так как при недосквашенном сгустке полу-

татами процесса контроля является качество, стоимость

чается кислый творог мажущей консистенции.

и производительность труда.

Чтобы ускорить выделение сыворотки, готовый сгу-

На потребительском рынке решающая роль принад-

сток разрезают на кубики. Для дальнейшего отделения

лежит крупным предприятиям и компаниям, из которых

сыворотки сгусток подвергают самопрессованию и прес-

предпочтение отдается региональным представитель-

сованию. Для этого его разливают в мешки по 7–9 кг,

ствам. Преимущество этих кампаний проявляется в более

их завязывают и помещают несколькими рядами в пресс-

низкой себестоимости продукции, возможностями обес-

тележки. Под влиянием собственной массы из сгустка вы-

печения экологической безопасности, глубокой ком-

120

Технические науки

«Молодой учёный» . № 20 (79)

. Декабрь, 2014 г.

2.

Оборудование для производства творога должно

зультатов, применении при оценке качества неисправ-

быть подобрано с учетом современных требований. Ис-

ного оборудования и проведение контроля неквалифици-

пользование устаревшего оборудования снижает произ-

рованным персоналом.

водительность труда работников, что влечет за собой вы-

5. Персонал — это субъективный фактор, от кото-

пуск некачественной продукции.

рого зависит качество готового продукта. При этом не-

3.

Технология производства. При нарушении тех-

обходимо учитывать как профессиональный уровень

нологической схемы по производству творога могут воз-

подготовки, отношение к работе, так и учитывать соци-

никать дефекты вкуса и запаха, консистенции, что зна-

ально-психологический климат на работе.

чительно влияет на конкурентоспособность готового

Использование статистических

методов позволяет

продукта.

лучше понять изменчивость производственного процесса

4. Контроль (измерения). На качество готовой про-

и, следовательно, помочь предприятиям в решении про-

дукции, поступающей к потребителю, могут влиять

блем повышения качества и конкурентоспособности про-

ошибки в измерения, такие как получении неверных ре-

изводимой продукции.

яжущие щелочной активации — одна из наиболее

торые проявляют вяжущие свойства при щелочной акти-

Вперспективных технологических платформ развития

вации.

энерго- и ресурсосберегающего производства строи-

Для производства геополимерного вяжущего можно

тельных материалов, изделий и конструкций. Основопо-

использовать золу-унос, шлаки, золу сжигания рисовой

лагающие исследования в этом направлении были вы-

шелухи и другие отходы производства [3]. Основное пре-

полнены В. Д. Глуховским и его сотрудниками [1]. Анализ

имущество геополимерного вяжущего в сравнении с порт-

и обобщение многочисленных работ различных авторов

ландцементом — значительное снижение (в несколько

и собственные исследования вяжущих щелочной акти-

раз) энергетических затрат и выбросов в атмосферу пар-

вации позволили французскому ученом Дж. Давидовицу

никовых газов, которые снижаются [4].

разработать концепцию геополимерных вяжущих [2, 3] —

Одна из разновидностей геополимерных материалов —

неорганических материалов полимерной структуры на ос-

вяжущие на основе магматических горных пород [5]. Ос-

нове термически обработанных алюмосиликатных ма-

новной компонент таких вяжущих — тонкоизмельченные

териалов — каолинов и полевошпатовых горных пород,

магматические горные породы алюмосиликатного состава,

а также зол, шлаков и других промышленных отходов, ко-

твердение которых активируется растворами гидроксида

“Young Scientist” . #20 (79) . December 2014

Technical Sciences

121

или силиката натрия либо калия. Эти вяжущие способны

измельчались до удельной поверхности 200…650 м2/кг

твердеть и набирать прочность как при тепловлажностной

по прибору ПСХ-2. В качестве модифицирующих до-

обработке, так и в нормальных условиях [6, 7].

бавок вяжущего были исследованы: гидроокись алю-

При добыче и переработке магматических горных

миния, доменный гранулированный шлак, каолин и ме-

пород, например дроблении щебня, обогащении руд,

такаолин.

образуются значительные объемы дисперсных мине-

В качестве активатора твердения использовали водные

ральных отходов. В состав магматических горных пород

растворы гидроксида натрия и низкомодульного силиката

входят различные по физическим и химическим свой-

натрия.

ствам минералы: кварц, полевой шпат, фельдшпатоиды,

В зависимости от консистенции вяжущей смеси из-

пироксены, слюды, амфиболы и оливин. Некоторые

готавливались образцы цилиндрической формы диаме-

из этих минералов растворяются в гиперщелочной среде

тром и высотой 25 мм за счет прессования под давле-

и образуют полимерные полисиликатные структуры.

нием 25 МПа или образцы-кубики с длиной ребра 20 мм

Эти материалы могут использоваться в качестве строи-

при уплотнении на стандартной лабораторной вибропло-

тельных вяжущих.

щадке.

Многие аспекты твердения геополимерного вяжу-

Исследованные вяжущие твердели в нормальных усло-

щего на основе магматических горных пород исследо-

виях и при тепловой обработке, которой они подвергались

ваны далеко не полностью. Сложность изучения меха-

после предварительной выдержки в течение 6 ч. Скорость

низма структурообразования геополимерных материалов

подъема температуры при тепловой обработке состав-

заключается в отсутствии методик идентификации про-

ляла 20 °С в час.

цессов, протекающих при твердении этих вяжущих.

После

затворения

горных

пород,

измельченных

Кроме того, в научно-технической литературе крайне

до удельной поверхности 350 м2 / кг, 12,5 М раствором

мало данных о влиянии различных факторов на свойства

NaOH при массовом отношении жидкости затворения

геополимерных вяжущих на основе магматических горных

к твердому компоненту, равном 0,13, получали жесткую

пород и отсутствуют общепринятые теоретические пред-

смесь, которую формовали прессованием. Вяжущие, по-

ставления о механизме структурообразования геополи-

лученные при щелочной активации раствором NaOH,

мерных вяжущих.

твердеют только при тепловой обработке при температуре

Дж. Давидовиц [3] считает, что механизм химических

не ниже 80 °С и набирают прочность 45…83 МПа. Сни-

реакций, проходящих при структурообразовании геопо-

жение температуры твердения до 60 °С приводит к умень-

лимеров, можно описать взаимодействием алюмосили-

шению прочности вяжущих в 2…4 раза.

катного сырья с NaOH или КОН в несколько стадий. Ко-

Использование

раствора

низкомодульного

силиката

нечный этап — конденсация между орто-силикатными

натрия не

позволяет

получить

вяжущее, твердеющее

и гидроксоалюминиевыми группами OH — Al.

в нормальных условиях при стандартной консистенции

В работе [8] высказывается мнение о том, что Na и K

вяжущего теста. Вяжущие, приготовленные из иссле-

не входят в структуру геополимеров, а их роль заключа-

дованных горных пород, после тепловлажностной обра-

ется в создании условий, в которых возможно замещение

ботки продолжительностью 10 ч при температуре не ниже

Si на Al в структуре полимера в процессе его синтеза. От-

60 ºС набирают прочность 22…38 МПа. При повышении

мечается, что при недостаточном содержании щелочи ре-

температуры с 60 до 105 ºС прочность возрастает для всех

акция геополимеризации протекает не полностью. После

составов на 30…70 %. Причем наибольший прирост отме-

окончания структурообразования геополимера щелочь

чается при повышении температуры до 105 ºС, то есть

может мигрировать на поверхность материала и подвер-

в условиях сухого прогрева, что характеризует эти вя-

гаться карбонизации под воздействием углекислого газа

жущие как воздушные.

в атмосфере, что приводит к образованию высолов на по-

Исследованные вяжущие из измельченных магмати-

верхности. Снизить риск этого явления позволяет исполь-

ческих пород, активированные гидроксидами или сили-

зование в рецептуре геополимерного вяжущего мате-

катами щелочных металлов, имеют существенный не-

риалов, связывающих щелочь, — шлаков и горных пород,

достаток — они способны твердеть только при низких

которые должны содержать алюминатные и алюмосили-

водовяжущих отношениях,

позволяющих

получить

катные минералы с высокой реакционной способностью

жесткие консистенции вяжущего теста, которое может

по отношению к щелочам [9].

быть отформовано только при вибропрессовании и прес-

В настоящей работе проведены исследования влиянии

совании. Эти вяжущие имеют низкую водостойкость, ко-

параметров состава геополимерного вяжущего на ос-

торая характеризуется коэффициентом размягчения Кр

нове магматических горных пород и условий твердения

не более 0,52, который рассчитывался как отношение

на свойства вяжущего. В качестве основного компонента

прочности образцов, насыщавшихся водой в течение 60

вяжущего (не менее 75 % массы сухих компонентов) ис-

сут, к прочности сухих образцов после их твердения в нор-

пользовались отсевы дробления щебня следующих

мальных условиях в течение 28 сут.

горных пород: габбро-диабаз, базальт, перидотит, дацит

Исследования

различных

добавок,

используемых

и граниты различных месторождений. Горные породы

для повышения водостойкости вяжущего, — гидроксида

122

Технические науки

«Молодой учёный» . № 20 (79) . Декабрь, 2014 г.

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

алюминия, каолина, метакаолина, доменного шлака, по-

ческом характере геополимерного вяжущего с добавкой

казали, что все эти материалы повышают водостойкость

шлака.

вяжущих, но ни одна добавка, кроме шлака, не позво-

Результаты,

приведенные

на

рис.

3,

показали,

ляет получить вяжущее с коэффициентом размягчения,

что удельная поверхность горных пород оказывает зна-

близким к 1 (рис. 1).

чительное влияние на прочность вяжущего. Однако это

Введение с состав вяжущего добавки 25 % шлака

влияние для различных горных пород разное, что объяс-

от массы сухих компонентов значительно повышает ак-

няется различной реакционной способностью минералов,

тивность вяжущего. Эта добавка обеспечивает твердение

входящих в их состав.

в нормальных условиях (рис. 2а) и повышает прочность

Выводы:

вяжущего при тепловой обработке в сравнении с бездо-

Проведенные исследования показали, что проч-

бавочными составами приблизительно в 2 раза (рис. 2б).

ностные показатели полученных геополимерных вя-

Почти во всех составах прочность уменьшается при повы-

жущих на основе различных магматических горных пород

шении температуры твердения с 80 до 105 ºС. В составах

с добавкой доменного гранулированного шлака состав-

без добавки шлака при таком изменении температуры

ляют от 20 до 80 МПа, что достаточно для производства

тепловой обработки, напротив, отмечается значительное

бетонов

общестроительного

назначения,

твердеющих

повышение прочности. Это свидетельствует о гидравли-

как в нормальных условиях, так и при тепловой обра-

Rсж, МПа

Rсж, МПа

100

100

Температура тепловой

Продолжительности твердения:

60 С

80 С

105 С

3сут

56 сут

80

80

60

60

40

40

20

20

0

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

a)

б)

“Young Scientist” . #20 (79) . December 2014

Technical Sciences

123

120

5

100

6

,МПа

80

3

7

Прочность

40

60

1

4

2

8

20

0

300

400

500

600

700

Удельнаяповерхность породы,м2/кг

Главный редактор:

Ответственные редакторы:

Ахметова Г. Д.

Кайнова Г. А., Осянина Е. И.

Члены редакционной коллегии:

Международный редакционный совет:

Ахметова М. Н.

Айрян З. Г. (Армения)

Иванова Ю. В.

Арошидзе П. Л. (Грузия)

Лактионов К. С.

Атаев З. В. (Россия)

Сараева Н. М.

Борисов В. В. (Украина)

Авдеюк О. А.

Велковска Г. Ц. (Болгария)

Алиева Т. И.

Гайич Т. (Сербия)

Ахметова В. В.

Данатаров А. (Туркменистан)

Брезгин В. С.

Данилов А. М. (Россия)

Данилов О. Е.

Досманбетова З. Р. (Казахстан)

Дёмин А. В.

Ешиев А. М. (Кыргызстан)

Дядюн К. В.

Игисинов Н. С. (Казахстан)

Желнова К. В.

Кадыров К. Б. (Узбекистан)

Жуйкова Т. П.

Кайгородов И. Б. (Бразилия)

Игнатова М. А.

Каленский А. В. (Россия)

Каленский А. В.

Козырева О. А. (Россия)

Коварда В. В.

Лю Цзюань (Китай)

Комогорцев М. Г.

Малес Л. В. (Украина)

Котляров А. В.

Нагервадзе М. А. (Грузия)

Кузьмина В. М

Прокопьев Н. Я. (Россия)

Кучерявенко С. А.

Прокофьева М. А. (Казахстан)

Лескова Е. В.

Ребезов М. Б. (Россия)

Макеева И. А.

Сорока Ю. Г. (Украина)

Мусаева У. А.

Узаков Г. Н. (Узбекистан)

Насимов М. О.

Хоналиев Н. Х. (Таджикистан)

Прончев Г. Б.

Хоссейни А. (Иран)

Семахин А. М.

Шарипов А. К. (Казахстан)

Сенюшкин Н. С.

Ткаченко И. Г.

Художник: Шишков Е. А.

Яхина А. С.

Верстка: Бурьянов П. Я.