Определение количества измерений эксперимента при разработке установки для охлаждения молока

Бюллетень науки и практики / Bulletin of Science and Practice

УДК 637.02                                         

В новейшее время реализация продовольственной программы поставлена как основная задача нашего экономического развития [1, 3, 5].

Одним из важнейших вопросов успешной реализации продовольственной программы является обеспечение быстрого развития сельскохозяйственного производства и значительного увеличения его производства. Поэтому, учитывая большое народнохозяйственное значение этого вопроса, основной задачей агропромышленного комплекса является надежное обеспечение страны продовольствием и сырьем [2, 6, 8].

Наряду с другой сельскохозяйственной продукцией наша страна намерена значительно увеличить производство продукции животноводства, в том числе молока. Молоко и молочные продукты являются наиболее важными и незаменимыми питательными веществами, которые человек использует на протяжении всей своей жизни и которые имеют большое биологическое и пищевое значение. Молоко и молочные продукты отличаются от всех других пищевых продуктов тем, что в них сбалансированно присутствуют все питательные и биологически активные вещества, важные для организма человека. Поэтому молоко и молочные продукты считаются универсальными продуктами питания, обеспечивающими рост и развитие живых организмов.

Молоко содержит в основном воду, жир, белки, молочный сахар, минеральные вещества, витамины, ферменты, небольшое количество других соединений и микроэлементов. Химический состав коровьего молока значительно варьируется в зависимости от ряда факторов (пол, лактация, окружающая среда, кормление и др.). Молочные продукты теоретически представляют собой выделения молочных и молочных желез. Нормальное коровье молоко бело-желтое и слегка сладкое, когда его только что подоили. Состав молока очень сложный. Это самый необходимый и ценный продукт питания, полностью удовлетворяющий потребности детей раннего возраста [4, 8, 10, 11].

В последние годы молоко оказалось самой питательной пищей для людей всех возрастов. В настоящее время ученые и специалисты рекомендуют, чтобы 1/3 суточного рациона человека составляло молоко и продукты его переработки. Роль белков в молоке больше, чем в других соединениях. Белки участвуют в процессе питания, в основном в белковом обмене. Он также используется в качестве небольшого источника энергии [5–7].

Молочные белки используются в организме человека для построения новых клеток и тканей в качестве пластического материала, а также для производства ферментов и гормонов в качестве биологически активных веществ. Высокая биологическая активность белков молока определяется сбалансированностью его состава по аминокислотам, хорошим перевариванием и усвоением в организме (96–98%). Метионина, триптофана, лейцина, изолейцина, валина и фенилаланина, являющихся незаменимыми аминокислотами, в молоке значительно больше, чем в мясе, рыбе и растительных продуктах [4, 5, 8].

Биологическая активность молочного жира определяется наличием в его составе фосфолипидов насыщенных и ненасыщенных жирных кислот. Большое значение имеет наличие лимонной линоленовой и арахидоновой жирных кислот, играющих важную роль в метаболизме молочного жира. Эти кислоты участвуют во внутриклеточном обмене, входят в состав нервных клеток, регулируют уровень холестерина в крови, повышают эластичность сосудов, обеспечивают синтез простагландинов. Липиды молока содержат жирорастворимые витамины A, D, E и K [6, 11]. В этих витаминах мало других жиров. Хорошее усвоение молочного жира (98%) обеспечивается его вывариванием при низкой температуре плавления (28–36 °С) [6, 8, 9].

Цель исследования. Оптимизация параметров оборудования, применяемого для повышения эффективности первичного охлаждения молока и применения солевой смеси в части снижения энергозатрат в процессе охлаждения.

Определение количества (n) исследований является одним из важных вопросов для повышения его точности. Таким образом, сокращение количества экспериментов, когда они имеют оптимальную стоимость, может привести к снижению трудозатрат. Принимая это во внимание, разными авторами разрабатывался математический метод с целью сокращения количества экспериментов и выбора оптимального единичного варианта. Суть их в том, что количество опытов определяется допуском погрешности в хозяйстве и технике по цене 3–5%, определяется выражением:

P = — • 100% mor

и

a

=J

Smf(%

n —

— %)2

Если мы напишем цену, то оно примет вид

XmiCxi-x)2

0'01 • P • mor = J n —1

,    2,(Л-х)2

n — 1 =----------

0,01 • P • mor

= S(%t-%)2

n = 0,01 •P ^mor

Количество опытов определяется этим выражением. Если принять погрешность эксперимента в 3%:

= Щ-*)2                                (3)

71  0,03 -P-mor

miXi + m2%2 +- + mnXn

X = mor =-----------------------,

m1 +m2 + —+ mn

С другой стороны, если принять во внимание, что 99,5% количества экспериментов приходится на 3σ. Если n= 3σ можно принять. То есть количество опытов надо брать в 3 раза больше значения среднего квадратичного наклона. Методология исследования заключается в следующем. Для измерения плотности молока, соли и раствора используют аэрометр, мерную колбу и весы. Плотность материала определяется выражением:

m

здесь: p — плотность; m — масса соли и раствора, кг, л; V — объем контейнера с пробой, см³. Потребление молока или производительность холодильника. Производительность определяется выражением

G

t

здесь G — масса молока, воды, раствора, кг; t — это срок годности молока.

Для определения расхода или производительности берут емкость объемом 5–10 л и измеряют время наполнения этого объема в минутах или секундах. Мощность, необходимая электродвигателю и компрессору, определяется формулой или измерительными приборами. Таким образом:

P =JU

Или же определяется выражением

R--9

10z • р

здесь: J — сила электрического тока, измеряется амперметром (А); U — напряжение электрического тока, измеряют вольтметром (В); R — сила сопротивления Ha; V — скорость вращения барабана или ротора, м/с; р —коэффициент механического КПД.

Физико-механические свойства используемых материалов

Влажность определяется следующим выражением:

^ = ^•100

^ 2

здесь: G 1 — сырая масса продукта; G ₂ — масса после сушки. Влажность определяют с помощью сушильного шкафа.

Определение коэффициента трения. Коэффициент трения делится на две части: внешнее трение и внутреннее трение. Внешнее трение — это трение, возникающее при движении материала по другой поверхности, а внутреннее трение — при движении материала внутри самого себя. Трение также состоит из трения в состоянии покоя и движения. Коэффициент трения определяют при движении по горизонтальной и наклонной плоскости. В горизонтальной плоскости:

N

Q

определяется выражением. Здесь N — сила тяжести; Q — масса материала. Коэффициент трения в наклонной плоскости определяется по углу tg:

f = tgp

Материал основан на величине соответствующего угла при движении в наклонной плоскости в зависимости от наклона на разных материалах в наклонной плоскости. Здесь: φ

— значение угла трения

Естественный угол наклона задается для соли. Таким образом, соль используется для получения растворной смеси. Соль засыпается в наклонный бункер. Оттуда она должна течь в секцию раствора своим потоком. Метод определения естественного угла наклона образует конусообразную горку соли, высыпанную из бункера (воронки), представляющую собой угол между боковой поверхностью горки и горизонтальной плоскостью. Естественный угол наклона используется при строительстве бункеров и подобных им деталей, которые в основном используются для доставки материала в необходимое место. Коэффициент напряжения определяет прочность используемых материалов. Растяжение состоит из изгибающих, скручивающих и касательных напряжений.

• 1.    Напряжение изгиба сг_э = | ;

• 2.    Из-за кручения

• 3.    Касательное напряжение:

_ ^bur . ^H

° ^h = S-l ^; sm²

_ T . H

^ t    S ; sm²

здесь: F — сила, действующая на материал, Н; S — площадь поперечного сечения материала, см²; М кр — крутящий момент, Нм; l — плечо силы, м; Т — контактное усилие, Н.

В результате конструктивного отчета были предложены габаритные размеры холодильника, обеспечивающие его нормальную вместимость, ширина 0,8 м, высота 1м, площадь сечения труб. Для проведения эксперимента разработана методика исследования физико-механических показателей молока, новый метод планирования эксперимента - теория графоаналитического определения.