Registration Number
0825U002571, PhD dissertation
Status
Доктор філософії
Date
10-09-2025
popup.evolution
o
Title
Development and Justification of Parameters for a Vacuum Cooling Apparatus for Bakery Products in Continuous Production Conditions
Author
Oleksandr S. Kozak,
popup.head Volodymyr I. Telychkun
popup.opponent Petro V. Hurskyi
popup.opponent Igor Y. Stadnyk
popup.review Yuriy Y. Dolomakin
popup.review Roman L. Yakobchuk
popup.rada
National university of food technologies
Description
Козак О.С. Розроблення та обґрунтування параметрів апарату для вакуумного охолодження хлібобулочних виробів в умовах потокового виробництва – Кваліфікаційна наукова праця на правах рукопису.
Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора філософії за спеціальністю 133 «Галузеве машинобудування» – Національний університет харчових технологій Міністерства освіти і науки України, Київ, 2025.
У дослідженні проаналізовано існуючі способи та обладнання для охолодження хлібобулочних виробів, а також вплив вакуумного охолодження на їх фізико-механічні показники. Визначено граничні значення цих показників, перевищення яких може призвести до руйнування виробів і є обмежуючими значеннями технічних параметрів апарату для вакуумного охолодження.
На основі аналізу способів та обладнання для охолодження хлібобулочних виробів було визначено що вакуумний спосіб охолодження є перспективним з огляду на енергоефективність та швидкість охолодження хлібобулочних виробів. Водночас існуюче обладнання для вакуумного охолодження потребує ручної праці, не підтримує потоковість, має надмірні вільні об’єми камер, що збільшує тривалість процесу та знижує його енергоефективність. Це зумовлює необхідність створення апарату для вакуумного охолодження хлібобулочних виробів в умовах потокового виробництва.
Дослідження показали, що надмірна швидкість зниження тиску у вакуумній камері спричиняє інтенсивне випаровування вологи в м’якуші батона, що призводить до перепаду тиску між його внутрішнім середовищем і вакуумною камерою. Це викликає руйнування виробу – розтріскування скоринки та розрив м’якушки. Отже обмежуючими параметрами процесу що відбувається у вакуумній камері апарату для вакуумного охолодження хлібобулочних виробів є газова проникність скоринки, та структурно-механічні властивості м’якушки, вони визначають гранично допустиму швидкість зниження тиску, що впливає на конструктивні параметри вакуумної камери – її форму та розміри.
В результаті досліджень на розробленій експериментальній встановлено, що скоринка хліба є основною перешкодою для виходу пари через низьку газову проникність (0,32…0,42 м³/(м²•с)), тоді як м’якушка має значно вищу газову проникність (1,5…9,4 м³/(м²•с)) і практично не обмежує процес вакуумного охолодження. Це дозволяє зосередитись на газовій проникності скоринки як ключовому факторі, що визначає допустиму швидкість зниження тиску у вакуумній камері. Додатково, дослідження структурно-механічних властивостей м’якушки показали, що її межа міцності обернено пропорційна температурі – з підвищенням температури міцність знижується. Таким чином, газова проникність скоринки та структурно-механічні властивості м’якушки є основними обмежуючими факторами, які впливають на допустиму швидкість зниження тиску та визначають конструктивні параметри обладнання – форму і розміри вакуумної камери та потужність вакуумного насоса.
На основі результатів досліджень розроблено математичну модель процесу вакуумного охолодження, що враховує вплив на фізико-механічні властивості продукту та дозволяє визначати допустимі режимні параметри зниження тиску в часі, за яких запобігається руйнування виробу. Розроблена математична модель процесу вакуумного охолодження є інструментом проєктування обладнання, що дає змогу визначати як технологічні параметри (тиск, температура, тривалість процесу), так і конструктивні – геометричні розміри вакуумної камери, параметри накопичувального конвеєра та завантажувального механізму. Модель також дозволяє формувати циклограму роботи апарата.
За результатами досліджень та розрахунків, проведених у рамках наукової роботи, розроблено конструкцію апарату для вакуумного охолодження хлібобулочних виробів в умовах потокового виробництва, розроблено циклограму роботи та схему роботи пневмоприводів з електронним керуванням запропонованого обладнання. За допомогою імітаційного моделювання з використанням SOLIDWORKS Simulation виконано перевірку найбільш навантаженого вузла апарату – вузла вакуумування на міцність та деформацію, визначено раціональну будову вакуумної камери.
Результати проведених в роботі комплексних наукових досліджень є основою для практичних рекомендацій по вдосконаленню відомого, або розробці нового обладнання для вакуумного охолодження.
Результати проведених досліджень та запропонована в роботі конструкція апарату для вакуумного охолодження хлібобулочних виробів обговорені на технічній нараді підприємства ТОВ «КИЇВСЬКИЙ ПЕКАРНИЙ ДІМ» за участю провідних працівників. Висновком підприємства було те, що результати проведеної науково-дослідної роботи мають беззаперечне значення для вдосконалення роботи підприємств хлібопекарської промисловості не лише України, результати мають бути поширені на весь асортимент хлібобулочних виробів.
Результати науково-дослідної роботи використовуються в навчальному процесі кафедри машин і апаратів харчових та фармацевтичних виробництв.
Registration Date
2025-07-01
popup.nrat_date
2025-07-01 / 2026-08-28
