Таблица 1 - Автоматизированная информационная система ГУ

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН
СЕМИПАЛАТИНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
имени ШАКАРИМА
МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ К ВЫПОЛНЕНИЮ
ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТ
по дисциплине «ОСНОВЫ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ ПРОИЗВОДСТВА
МЯСНЫХ И РЫБНЫХ ПРОДУКТОВ»
для образовательной программы 050727 – «Технология продовольственных
продуктов»
Семей 2009
Предисловие
1. РАЗРАБОТАНО
Составитель - Гаптар С.Л., кандидат технических наук, доцент кафедры
«Технология мясных, молочных и пищевых продуктов» Семипалатинского
государственного университета имени Шакарима.
«9» декабря 2009 г
2. ОБСУЖДЕНО
2.1. На заседании кафедры «Технология мясных, молочных и пищевых
продуктов» Семипалатинского государственного университета имени Шакарима
Протокол от «9 » декабря 2009 года, № 4
И.о.зав. кафедрой _____________________________Гаптар С.Л.
2.2. На заседании учебно-методического совета Технологического
факультета
Протокол от «29» декабря 2009 года, № 3
Председатель ____________________________________ Молдабаева Ж.К.
2
СОДЕРЖАНИЕ
1
Лабораторные работы
1
Расчет подолжительности замораживания мясных
и рыбных
продуктов
Оптимизация режимов тепловой обработки мясопродуктов:
1.Метод расчета продолжительности термической обработки
колбасных изделий;
2.Определение продолжительности подсушки колбасных изделий;
3.Определение продолжительности обжарки колбасных изделий;
4.Определение продолжительности варки колбасных изделий.
Исследования посола рыбы с коптильным препаратом. Исследования
химического состава рыбы по слоям в зависимости от времени
посола, массы, концентрации рассола.
Изучение способов размораживания мяса. Определение качественных
показателей мяса, при размораживании различными способами.
2
3
4
4
9
21
25
2
Практические занятия
34
1
Проведение патентных исследований:
1. Разработка задания на проведение патентных исследований
2. Составление регламента поиска информации
2.1. Определение предмета поиска
2.2. Выбор источников информации
2.3. Установление глубины поиска
2.4. Определение стран поиска информации
2.5. Определение классификационных рубрик
2.6. Оформление результатов поиска
1.Систематизация и анализ отобранной информации по исследуемому
виду техники
1.1. Установление динамики патентования
1.2. Определение структуры взаимного патентования
1.3. Выявление ведущих организаций (фирм)
1.4. Патенты-аналоги
1.5. Изучение тенденций развития техники
Обобщение результатов и составление отчета о патентных
исследованиях.
Список учебно - методических пособий, книг
34
2
3
4
42
45
49
3
Лабораторные занятия должны способствовать углубленному изучению
наиболее сложных вопросов дисциплины и служат основной формой подведения
итогов самостоятельной работы студентов. Именно на этих занятиях студенты
учатся грамотно излагать проблемы и свободно высказывать свои мысли и
суждения,
рассматривают
ситуации,
способствующие
развитию
профессиональной компетентности. Всё это помогает приобрести навыки и
умения, необходимые современному специалисту.
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 1
Расчет подолжительности замораживания мясных
и рыбных продуктов
Цель работы: Методом численного эксперимента исследовать влияние на
длительность замораживания одного из параметров: формы, линейного размера
продукта, температуры замораживающей среды, коэффициента теплоотдачи на
поверхности продукта.
Объекты исследования: мясо - мясопродукты, рыба - рыбопродукты
Методические рекомендации:
Сущность процесса замораживания пищевых продуктов заключается в
понижении температуры продуктов ниже криоскопической до полного или
частичного превращения в лед содержащейся в продукте влаги. Замораживание
предназначено для последующего длительного хранения замороженных
продуктов, получения мороженого, льда и отделения влаги от продукта в
процессах сублимационной сушки, кон центрирования соков.
Относительным количеством вымороженной влаги ù называют отношение
массы льда образовавшегося в продукте при данной температуре, к общей массе
воды, содержащейся в
продукте, включая твердую и жидкую фазы.
Относительное количество вымороженной влаги является функцией температуры
и изменяется от 0 при температуре выше криоскопической до 1 при полном
замораживании продукта. Однако полного замораживания многих продуктов не
удается добиться даже при очень низких температурах , и процесс замораживания
приостанавливается на промежуточной стадии. В этот момент температурное поле
распределено в продукте неравномерно: в центре продукта температура выше, чем
у поверхности. Средней конечной температурой продукта называют среднюю
интегральную температуру продукта,
т.е. такую температуру, которую
замороженный продукт принял бы в адиабатных условиях при достижении
теплового равновесия. Среднюю конечную температуру t с.к можно оценить по
формуле Д .Г. Рютова, если известны температуры в центре продукта t ц и
охлаждающей среды t с:
4
t с.к = 0,5 ( t ц ( Bi + 2 ) + t с Bi) /(Bi + 1),
где Bi — критерий Био [ Bi = á b / λ,
á — коэффициент теплоотдачи от поверхности продукта к внешней среде в
процессе замораживания, Вт ( м 2 ·К );
b — кратчайшее расстояние от поверхности продукта до центра , м ;
λ— коэффициент теплопроводности замороженного продукта при средней
температуре процесса замораживания, Вт /(м ·К ) ].
Коэффициент теплоотдачи от поверхности продукта к внешней среде зависит
от условий замораживания и равен следующим значениям:
Таблица1
Условия замораживания
ккал /ч ·м 2 · 0С
В воздухе при конвективном движении – естественной
циркуляции
В воздухе при циркуляции со скоростью до 1 м /сек
В воздухе при циркуляции со скоростью свыше 1 м /сек
В рассоле при ламинарном движении
В рассоле при турбулентном движении (v = 1 – 2 м /сек )
В жидком азоте
На металлических плитах с кипящим внутри них
холодильным агентом или циркулирующим рассолом
5 – 10
15 – 20
25 – 30
200 – 250
300 – 500
500 – 1000
250 – 300
Примечание : 1 ккал /ч ·м 2 · 0С = 1,163 Вт/м 2 ·К
Теплопроводность замороженных продуктов имеет среднее значение между
теплопро водностью воды (λ= 0,52 ккал /ч ·м · 0С) и льда (λ = 2 ккал /ч ·м · 0С) и в
зависимости от конечной температуры t к составляет :
Таблица 2
0
tк, С
-1
-5
- 10
- 20
λ, ккал /ч ·м ·
0
С
0,6
1,0
1,2
1,4
Примечание : 1 ккал /ч ·м · 0С = 1,163 Вт/м ·К
Среднюю температуру процесса замораживания в интервале от криоскопической t
кр до средней конечной t с.к вычисляют по формуле
t ср = ( t с .к – t кр ) /ln ( t с .к /t кр )
Количество вымороженной влаги при температуре продукта t можно
приближенно найти из уравнения
ω= 1 – t кр / t
5
Количество вымороженной влаги ω1 при средней температуре процесса
замораживания можно рассчитать по формуле
ω1= 1 – t кр / t ср
Количество вымороженной влаги при средней конечной температуре процесса
замораживания можно вычислить по формуле
ω2= 1 – t кр / t с .к
При охлаждении чистых жидкостей и однокомпонентных водных растворов
эвтектической (криогидратной) концентрации замораживание происходит при
постоянной температуре, называемой температурой замерзания. При атмосферном
давлении температура замерзания воды 0 0С , а эвтектического раствора
поваренной соли –21,2 0С. Замораживание водных растворов минеральных и
органических веществ осуществляется при переменной темературе.
Тканевый сок пищевых продуктов представляет собой диссоциированный
коллоидный раствор сложного состава, которому соответствует криогидратная
температура –55 ÷ –65 0С, а криоскопическая температура – 0,5 ÷ –5 0С .
Криоскопическая температура тканевых соков различна:
– 0,6 ÷ –1,2 0С - мясо теплокровных животных , –0,5 0С - пресноводная рыба, –
0,95 0С - капуста белокочанная , –1,3 0С - картофель , –1,5 0С - морковь , –1,6 0С свекла , –2,6 0С чеснок, –2 0С - яблоки , –2,4 0С - груши , –2,6 0С - абрикосы , –3,8 ÷
–5 0С - виноград.
Замораживание пищевых продуктов может осуществляться в воздушной среде с
естественной и побудительной циркуляцией воздуха , в псевдокипящем слое; в
жидкой среде - рассоле, пропиленгликоле, жидком азоте; на металлической
поверхности, а также в льдосоляной смеси .
Длительность замораживания пищевых продуктов зависит от их начального
состояния и теплофизических свойств, температуры замораживающей среды,
условий теплообмена на наружной поверхности продукта, формы и размеров
продукта.
В расчетах длительности процесса замораживания пищевых продуктов широко
используют формулы, полученные для тел простых стереометрических форм при
следующих допущениях:
- до начала замораживания пищевой продукт охлажден до криоскопической
температуры;
- наружная поверхность продукта охлаждается в процессе конвективного
теплообмена с окружающей средой;
- температура среды и коэффициент теплоотдачи от наружной поверхности
продукта в окружающую постоянны;
- коэффициент теплопроводности замороженного продукта принимается
постоянным во всем диапазоне температур;
- продолжительность процесса замораживания определяется до момента
смыкания, исчезновения внутренней поверхности раздела фаз.
Продолжительность замораживания пластины вычисляют по формуле
6
τ= 0,5qл ρh (0,25 h/λ + 1/α) / (t кр – t с ),
где q л – теплота фазового перехода , Дж /кг ;
ρ – плотность продукта, кг /м3 ;
h – толщина пластины, м;
λ – коэффициент теплопроводности замороженного слоя , Вт /(м·К );
Σδi / λi – сумма термических сопротивлений слоев упаковки с толщиной δ i ;
t кр – криоскопическая температура продукта, 0С;
tc – температура окружающей среды, 0С.
Продолжительность процесса замораживания цилиндра находится по формуле:
τ= 0,25q л ρD (0.25D/λ + 1/α ) / (t кр – t с),
где D – наружный диаметр цилиндра, м.
Продолжительность замораживания пищевого продукта с формой прямоугольного
параллелепипеда при отводе тепла через все шесть граней рассчитывается по
формуле:
τ = q л . ρl [Rl/λ + P(1/α)] / (t кр – t с ),
где l – толщина продукта, м;
R, P – коэффициенты , зависящие от соотношений размеров (табл.1).
Таблица 1
L1/l
R
P
L2/l
1,0
1,5
2,0
1,0
1,5
2,0
2,5
3,0
1,5
2,0
2,0
2,5
3,096
0,0417
0,0491
0,0525
0,0545
0,0558
0,0604
0,0656
0,0719
0,0751
0,0776
0,1677
0,1875
0,2000
0,2083
0,2142
0,2143
0,2308
0,2500
0,2632
0,2727
Пр и м е ч а н и е : l1 – ширина продукта ; l2 – длина продукта .
Продолжительность процесса замораживания пищевых продуктов шарообразной
формы вычисляют по формуле:
7
τ = q л ρD [0.25D/λ + 1/α] / [6(t кр – t с )].
Формулами можно пользоваться и в тех случаях, когда условия
замораживания продукта не полностью соответствуют сделанным допущениям.
Ход работы:
По заданию преподавателя методом численного эксперимента исследуют
влияние на длительность замораживания одного из параметров: формы, линейного
размера продукта, температуры замораживающей среды, коэффициента
теплоотдачи на поверхности продукта.
Для каждого параметра выбирают три – пять значений, для которых
повторяют расчет.
Результаты расчетов представляют в графическом виде.
Вычисляемые величины следующие:
•средняя конечная температура продукта;
•средняя температура процесса замораживания;
•количество вымороженной влаги при средней температуре;
•теплоемкость продукта до начала льдообразования
Со = С W + Cc(1 – W),
где С и Сс – теплоемкость соответственно воды и сухих веществ, Дж /(кг ·К)
[ С = 4187, Сс = 1465 Дж /(кг ·К) ];
W – относительное содержание воды в продукте.
Примечание: 1 ккал /кг · 0С = 4,186 кДж /(кг ·К)
•средняя теплоемкость замороженного продукта
См = Cc(1 – W) + Cω W(1 – ω1) + Сл Wω1,
где Сл – теплоемкость льда, Дж /(кг ·К ) [Сл = 2200 Дж /(кг ·К )] ;
•теплопроводность замороженного продукта
λм = λо + ω1 ∆ λ
где λо – теплопроводность продукта при 0С, Вт /(м · К) [λ= 0,6 Вт /(м · К )];
λ – полное приращение теплопроводности, Вт /(м · К ) [∆ λ =1,05 Вт /(м · К )]
•удельная теплота замораживания
q = Со (t н – t кр ) + Wω2 2q л + См (t кр – t с.к ),
где q л - удельная теплота льдообразования, Дж /(кг ·К ) [q л =335 000 Дж /(кг
·К )];
•продолжительность замораживания пищевых продуктов, имеющих форму,
близкую к форме шара, цилиндра, пластины или прямоугольного
параллелепипеда, определяемая по соответствующей формуле.
8
При использовании программы для расчетов на персональном компьютере
готовят исходные данные по нескольким вариантам, один из которых
рассчитывают традиционным способом в качестве контрольного варианта.
Офомление работы:
Отчет по работе должен содержать цель и содержание работы с указанием
конкретного задания, описание методики расчета продолжительности
замораживания, расчета продолжительности замораживания и других
необходимых величин для условий заданного варианта, результаты вычислений,
выводы по результатам работы.
Вопросы для самоконтроля
1. С какой целью проводят замораживание пищевых продуктов
2. Дайте характеристику способов замораживания
3. Какое оборудование используется для замораживания пищевых продуктов
4. Что называют криоскопической и криогидратной температурой
5. Диаметр шара, цилиндра и толщина пластины равны. Как соотносятся между
собой длительности их замораживания
Рекомендуемая литература
1. Бурмакин А.Г. Справочник по производству замороженных продуктов. – М .:
Пищевая промышленность, 1970.
2. Головкин Н.А. Холодильная технология пищевых продуктов. – М.: Легкая и
пищевая промышленность, 1984.
3. Комаров Н.С. Справочник холодильщика. – М.: Машгиз, 1962.
4. Лыков А.В. Теория теплопроводности. – М.:Высшая школа, 1967.
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 2
Оптимизация режимов тепловой обработки
мясопродуктов
Цель и задачи работы. Тепловая обработка в мясной промышленности
является основным технологическим процессом при производстве мясопродуктов.
Ее организация
существенно влияет на качество, выход, а следовательно, себестоимость готовой
продукции.
9
В нормативной документации указаны условия и режимы тепловой обработки
традиционных мясных изделий. Однако при разработке новых продуктов, их
технологии и рецептур, а также при смене оборудования необходимо учитывать
происходящие изменения, связанные с тепло-, массопереносом. В связи с этим
целесообразно формировать у будущих технологов навыки оптимации режимов
термообработки мясопродуктов.
Цель работы: Определение оптимальных параметров тепловой обработки при
производстве мясопродуктов. Для этого студенту необходимо разработать модель
процесса тепловой обработки.
Исходя из поставленной цели в работе решаются следующие задачи:
закрепить знания:
- о видах тепловой обработки;
- о факторах, влияющих на эффективность тепловой обработки;
- о физико-химических изменениях, происходящих в мясопродуктах и
рыбоподуктах при обжарке, варке, копчении и вялении.
ознакомиться:
- с требованиями нормативных документов к проведению тепловой обработки
мясопродуктов;
уметь воспроизвести
- методы определения показателей, отражающих физико - химические
изменения в мясопродуктах при обжарке, копчении и варке;
- методы
оптимизации
процессов
тепловой
обработки
в
мясной
промышленности на базе методов математического программирования на
ЭВМ.
приобрести навыки:
- математического моделирования процессов тепловой обработки мясопродуктов
и рыбопроудктов;
- экспериментального определения режимов и параметров тепловой обработки
на разных этапах производства мясных, рыбных изделий;
- проведения сравнительного анализа экспериментальных данных с
нормативными документами.
Для успешного выполнения и защиты работы студент должен знать:
- виды тепловой обработки мясопродуктов;
- характеристику изменений структуры и состава мясного сырья;
- физико-химические и структурные изменения, происходящие в мясопродуктах
при различных видах тепловой обработки.
Иметь представление:
- о цели, назначении, техники и технологии процессов обжарки, копчения и
варки;
Уметь объяснить:
10
- изменения, происходящие в мясопродуктах при различных видах тепловой
обработки.
Работа по теме делится на четыре этапа:
- проведение эксперимента по нахождению режимов тепловой обработки
мясопродуктов при заданных параметрах (рис.1);
- разработка модели процессов тепловой обработки мясопродуктов;
- расчет оптимальных режимов тепловой обработки с применением
компьютерной техники;
- заключение по работе на основе сравнительного анализа расчетных данных с
нормативными.
2.1. Метод расчета продолжительности термической обработки колбасных
изделий
Традиционная технология предусматривает проведение термической
обработки вареных колбасных изделий в три стадии: подсушка, обжарка и варка,
различающиеся режимами греющей среды. Первая стадия (подсушка) заключается
в прогреве (главным образом поверхности) объекта в среде с низкой
относительной влажностью (до 10 %). При подсушке с поверхности колбасной
оболочки удаляется влага смачивания, что способствует равномерной прокраске
поверхности и диффузии в продукт коптильных веществ при последующей
обжарке. Подсушка считается законченной , если температура поверхности
продукта достигнет 50°С, поэтому продолжительность подсушки конкретного
вида колбас зависит от диаметра колбасного батона.
Этапы
исследований
Изучаемые
факторы
Контролируемые
параметры
Вес, объем, длина,
ширина, толщина
Исходные
характеристики
продукта
Определение
тепло -физических
характеристик
Вид тепловой
Обжарка
Варка
Копчение
Влагосодержание, ко эффициент теплопро водности, коэффициент
температуропроводност и
Начальная температура
продукта, температура
продукта
11
обработки
Запекание
Разаботка
математической модели
процесса тепловой
обаботки
Составление
уравнений для
определения
продолжительности
Тепловой обработки.
Расчет на ЭВМ
продолжительности
тепловой обработки
для каждого
переменного
в центре, температура
поверхности продукта к
концу тепловой обработки
Выбор оптимального
режима тепловой
обработки на каждом
заданном
Рис . 1 . Схема проведения эксперимента
Потери массы во время подсушки по данным ВНИИМПа, составляют 0,5-1,8
%. Подсушка " необходима для равномерного окрашивания поверхности
колбасного батона. Продолжительность подсушки колеблется от 3 до 30 мин .
Вторая стадия (обжарка) сводится к обработки колбасных изделий
дымовоздушной смесью при температуре среды 100 °С , относительной
влажности 20% и скорости движения 2 м/с . При обжарке упрочняются оболочка и
поверхностный слой фарша; поверхность батона окрашивается в буровато красноватый цвет с золотистым оттенком . Фарш прогревается и приобретает
специфический запах и привкус подкопченного продукта .
Влажность дымовоздушной смеси должна быть такой, чтобы исключалась
возможность конденсации водяного пара на поверхности батона. Учитывая, что
при обжарке температура поверхности колбасного батона возрастает, можно
считать, что минимальная допустимая влажность соответствует наналу, а
максимальная – окончанию процесса. Обжарка заканчивается, когда температура
в центре батона достигает 40-50 °С . Третья стадия (варка ) заключается в
обработке продукта паро - воздушной средой с температурой 85°С и
относительной влажностью около 90 %; скорость среды 1-2 м /с;
продолжительность определяется достижением в центре батона температуры 6872 °С. При варке колбас температура поверхности батона должна быть равна или
несколько ниже температуры паровоздушной среды, измеренной по мокрому
термометру. В процессе варки необходимо создать условия, исключающие
испарение влаги с поверхности. Парциональное давление водяного пара в паро –
12
воздушной среде при температуре 80-85 °С должно быть больше давления
насыщения у поверхности батона. Все три процесса термической обработки
заключаются в перераспределении теплоты, подводимой продукту от греющей
среды.
Для определения продолжительности термической обработки колбасных
изделий введем следующие условные обозначения:
α -коэффициент теплоотдачи от горячей воды или воздушной среды,
Вт /(м *К );
d - влагосодержание среды, кг /кг ; W - скорость движения среды, м /с;
Ro - радиус колбасного батона перед началом термической обработки, м;
R под, R об , R в ap - радиус колбасного батона соответственно на стадии
одсушки, обжарки и варки, м;
R об.ср, R вар .ср - среднее значение радиуса колбасного батона
соответственно на стадии обжарки и варки, м;
R об.э, R вэ - эмпирический коэффициент, характеризующий расширение
продукта на стадии обжарки и варки соответственно;
λ - коэффициент теплопроводности, Вт /(м *К );
В i под, В i об , В i вар – критерий Био соответственно при подсушке,
обжарке, варке колбасных батонов;
Fо(1) – критерий Фурье, время прохождения температурного фронта при
термической обработке;
F о под , F о об , F о вар – продолжительность процесса подсушки, обжарки
и варки соответственно , в безмерном выражении;
t о – начальная температура колбасного батона, 0С;
t ср – температура среды, 0С;
T п под , T п об , T п вар – безразмерное значение температуры
поверхности продукта в конце процесса подсушки , обжарки и варки
соответственно ;
t о под , t о об , t о вар – температура поверхности колбасного батона в
конце процесса подсушки , обжарки и варки соответственно , 0С;
t о вар – среднеобъемная температура продукта в начале процесса варки ,
0С;
tu – температура в центре колбасного батона в конце процесса варки , 0С;
a – коэффициент температуропроводности, м 2 /ч;
τкон – время удаления конденсата, мин;
τпод, .об, .вар – продолжительность процесса подсушки, обжарки, варки,
мин;
τ – общая продолжительность термической обработки, мин.
2.1.1. Определение продолжительности подсушки
колбасных изделий
13
При установлении продолжительности тепловой обработки (подсушки) колбасных
изделий в первую очередь находим значение теплоотдачи от греющей среды к
колбасным батонам. Согласно данным А.И. Пелеева (4), значение коэффициента
теплоотдачи при термической обработке колбасных изделий можно определить по
выражению:
α = αс *(1+1,9*d), Вт /(м 2 *К ) (1)
где
αс - коэффициент теплоотдачи от горячей воды или воздушной среды.
Вт /(м 2 * К );
d - влагосодержание продукта (при подсушке, где температура среды (t ср =
100 °О ) и относительная влажность воздуха (φ = 10 %) d = 76 г /кг = 0,076 кг /кг ).
Значение αс можно определить по известным критериальным зависимостям
конвективного теплообмена либо по эмпирической формуле Юргеса (З):
αс = 6,16 + 4,19*W, Вт /(м 2 *К ) (2),
Где
W - скорость движения среды, м /с (W = 2 м /с).
Как было сказано выше, на стадии подсушки увеличение радиуса колбасного
батона незначительно (до 0,3 %), поэтому им можно пренебречь и эмпирический
коэффициент расширения продукта (RI = 1), следовательно
R под = Ro, м (3),
где R под - радиус батона на стадии подсушки, м ;
R о – радиус батона перед началом подсушки. м;
Определяем значение критерия Био - безразмерного коэффициента, который
характеризует интенсивность теплообмена между поверхностью тела и
окружающей средой и который можно рассматривать как отношение
термического сопротивления тела к термическому сопротивлению теплообмена
между окружающей средой и поверхностью тела. Физический смысл критерия
Био заключается в том , что он характеризует отношение интенсивностей подвода
теплоты в процессе теплоотдачи и отвода теплоты к внутренним слоям тела в
результате процесса теплопроводности.
В i под =(α /λ )*R под (4),
Где
λ- коэффициент теплопроводности (для вареных колбас λ= 0,465
Вт /(м *К )).
Продолжительность распространения температурного фронта с критерием Фурье,:
Fo(1), который характеризует продолжительность термической обработки находим
по формуле:
Fo(1) ≈ 0,7•[1/12 + l/(3Bi под )-2/(3Bi под 2 ) • ln(1 + 0,5 В i под ] (5)
14
где Fo(1) - время прохождения температурного фронта:
Мясопродукты относятся к объектам с достаточно сложной структурой.
Поэтому учитывать ее при расчете процессов распространения теплоты и
вещества трудно и практически вряд ли целесообразно. При рассмотрении этих
процессов, мы будем руководствоваться следующими общими соображениями:
1.Мясопродукты рассматриваются как сплошная среда. Свойства
мясопродуктов проводить теплоту и вещество определяются транспортными
коэффициентами: коэффициентом теплопроводности и коэффициентом диффузии.
Значения этих коэффициентов, которые являются функцией состава и структуры
вещества, интегрально отражают индивидуальные свойства мясопродуктов.
2.Скорость распространения теплоты мясопродуктов относительно низкая.
Это обстоятельство позволяет рассматривать процесс распространения энергии
веществ мясопродуктов по следующей схеме: продукт как бы состоит из двух
областей возмущенной и невозмущенной. Под возмущенной областью мы будем
понимать ту часть объекта, в которой за счет взаимодействия с внешней средой
началось изменение параметра. Например, если объект поместить в среду,
температура которой отлично от его установившей температуры, то вследствие
теплообмена температура в объекте начнет меняться. Однако в начальный момент
времени температура изменяется не во всех точках объекта сначала в
периферийных точках объекта и
- лишь затем будет постепенно (с конечной скоростью)
распространяться и к центру:
- между возмущенной и невозмущенной областями существует граница
раздела - "фронт возмущения ''.
В процессах распространения теплоты мы будем называть его
"температурным фронтом ", а при изучении процессов распространения вещества
- "фронтом концентрации ". В частности в процессах распространения теплоты
"температурный фронт " – линия, отделяющая область объекта, в которой
температура начала меняться, от области, где температура меняться не начинала;
- процесс распространения теплоты и вещества в теле происходит в две
стадии. Первая стадия охватывает промежуток времени от начала процесса до
момента достижения "фронтом возмущения " геометрического центра тела;
вторая стадия начинается с момента, когда "фронт возмущения" достигает
геометрического центра, и продолжается до окончания процесса. Теоретически
продолжительность второй стадии бесконечна (5,6,7).
Значение критерия Фурье (Fo под), соответствующего времени в течение
которого для подсушки температура в центре колбасного батона (t центр)
достигает требуемого значения, определяется по формуле:
Fo под = [(В i под + 4)/(8 В i под )] • In [2/((В i под + 2) *(1 - Тп под ))] + Fo (l) ,
(6)
15
где Fo под - продолжительность подсушки в безразмерном выражении:
Тп под - безразмерное значение температуры поверхности продукта в процессе
подсушки, которое имеет выражение:
Тп под =(t п под – t о )/(t ср -t о )
(7),
где t п под – температура поверхности колбасного батона в конце процесса
подсушки, °С ;
to - начальная температура колбасного батона, °С :
tcp. - температура среды. °С . При расчете размерного времени в выражение ,
определяющее Fo под, вычисленное на основании формулы (6) указанной выше,
вводятся экспериментальные поправки в соответствии с изменением радиуса
колбасного батона на стадии подсушки:
τпод = F о под • (R под ) 2 /a. ч (8)
где, а - коэффициент температуропроводности (для вареных колбас а =
0.0005 м /ч ). В начале процесса термической обработки колбасных изделий,
происходит испарение влаги, которая конденсируется на поверхности батонов (в
начальный период подсушки), когда температура поверхности батона ниже, чем
температура "точки росы" среды. Обработка результатов экспериментов
позволила получить следующее эмпирическое выражение для количественной
оценки времени удаления конденсата :
τкон =(2-0,46 В i под)*(21 Тп -8), мин
(9)
где,
τкон - время удаления конденсата при подсушке, мин. Общая
продолжительность подсушки выразится следующим выражением:
τпод.об = τпод +τкон.
2.1.2 Определение продолжительности обжарки колбасных изделий
Поскольку обжарку осуществляют при тех же режимах, что и подсушку
(различие заключается в том, что при обжарке в камеру подают коптильный дым),
этот процесс целесообразно рассчитывать из тех же начальных условий, что и
подсушку. Таким образом, коэффициенты теплоотдачи (α и αс), найденные для
процесса подсушки по формулам (1) и (2) подойдут и для процесса обжарки. В
связи с ростом среднеобъемной температуры на второй стадии термической
обработки (обжарка) радиус колбасных батоном увеличивается на 3.6-4.7 %.
Поэтому на основании результатов исследований размер колбасного батона на
стадии обжарки можно выразить следующим эмпирическим соотношением:
Ro6 = Ro-Ro6. М (10)
где, Ro - начальный радиус батона, м;
R об - эмпирический коэффициент, характеризующий расширение продукта при
обжарке колбасных изделий (Ro6 = 1,023);
16
Roб - радиус продукта на стадии обжарки , м .
Среднее значение радиуса колбасного батона на стадии обжарки определяем по
формуле:
R об.ср = (R под +Ro б )/2, м
(11)
Значение критерия Био для процесса обжарки (Bio6) определяется аналогично
процессу подсушки, по формуле (4). По формуле (5) определяем число Фурье
(Fo(1)) - время распространения температурного фронта при обжарке.
Продолжительность процесса обжарки в безразмерном выражении вычислим
по формуле :
Fо o б = [(Bi об ± 4)/(8Bi об )] • in [(tcp. - to)/(tcp.— to6)]+ Fo (I) - Fo под
(12),
где to б - температура в центре колбасного батона в конце процесса обжарки °С;
Размерное время на стадии процесса обжарки (τоб ) находим по формуле (7),
аналогично для процесса подсушки.
Определим значение температуры поверхности колбасного батона к моменту
окончания процесса обжарки по выражению
Тп об = 1 - [Bi o6/(Bi об + 2)] * схр (-8 В i об * F о об /В i об + 4))
(13),
Размерное значение температуры поверхности колбасного батона в конце
процесса обжарки вычисляем по формуле:
t п об = t о + Тп об * (t ср . – t о ), 0 С (14)
2.1.3. Определение продолжительности варки колбасных изделий
При определении продолжительности третьего этапа тепловой
обработки
находим коэффициенты а и ас для процесса варки, которые определяются по
формулам (1) и (2), учитывая, что при температуре среды (tcp.= 85 °С) и
относительной влажности воздуха (φ = 90 %) влагосодержание (d=0,7653 кг /кг).
В процессе варки колбасных изделий радиус колбасного батона увеличивается
на 5,5-6 % и учитывая, что эмпирический коэффициент расширения продукта при
варке равен (R в =1,045) можно определить R вар по
формуле (10).
Среднее значение радиуса колбасного батона на стадии варки определяем по
формуле:
R вар.ср .=(R об +R вар )/2, м (15)
Критерий Био для режима варки (Bi в) определяем по формуле (4). По
выражению (5) определяем число Фурье - время прохождения температурного
фронта в процессе варки (Fo(1)).
При расчете продолжительности варки полагаем, что начальное состояние
продукта (to вар ) можно охарактеризовать среднеобъемной температурой :
t о вар = (t об + tn об )/2, 0С (16)
17
Продолжительность варки в безразмерном выражении определяем по формуле:
Fo вар =[(Bi в +4)/(8Bi в )]•In[(tcp - to вар )/(1 ср – tu)] + Fo (l)
(17),
где
t ц - температура в центре батона в конце процесса варки. °С .
Размерное время процесса варки (τвар) колбасных батонов определяем
следующим образом:
τвар = F о вар * (R вар .ср ) 2 /а , ч (18)
Безразмерное и размерное значения температуры поверхности колбасного батона
к моменту окончания процесса варки (Тп вар , t п вар )
определяются по формуле (13) и (14) соответственно , аналогично процессу
обжарки.
Общая продолжительность термической обработки колбасных
изделий вычисляется:
τ = τпод .об + τоб + τвар (19)
Изложенный метод расчета продолжительности поясним примерами.
ПРИМЕР №1
Необходимо
определить
продолжительность
термической
обработки
любительской колбасы диаметром 85 мм при режимах приведенных в табл .1.
Начальная температура колбасного батона t о =15 0 С .
Таблица 1
Режимы термической обработки вареных колбас
Продукт
Вареные
колбасы
Наименование
Характеристик
1. Температура среды, 0 С
2. Относительная
влажность воздуха, %
3. Скорость движения воздуха,
м /с
4. Температура поверхности
батона, 0 С
5. Температура в центре
батона, 0 С
Режимы обработки
Подсушка Обжарка
Варка
100
100
100
10
10-20
90
2
2
1-2
50
-
-
50
68-72
Термическая обработка вареных колбас включает в себя три этапа:
подсушку, обжарку и варку.
1. Рассчитаем продолжительность подсушки.
18
1.1. По формуле Юргеса (2) определяем коэффициент теплоотдачи от воздушной
среды к колбасным батонам:
αс =6,16+4,19*2=14,5 Вт /(м 2 *К )
1.2. Значение теплоотдачи от греющей среды к колбасным батонам вычислим по
формуле (1):
α = 14.5 • (1 + 1.9 • 0,076) = 16,59 Вт /(м 2 *К )
1.3. Размер колбасного батона: R под =0,0425 м (по формуле (3)).
1.4. Определяем значение критерия Би o по формуле (4):
Bi под =(16.59/0.465) • 0,0425 = 1,52
1.5.
Время прохождения температурного фронта по формуле (5)
Fo(1) ≈ 0,7*[ 1/12+1/(3*1,52)-2/(3*1,52)*ln(1 +0,5 •1,52)=0,096
1.6. При температуре поверхности t п = 50 °С (см . табл .1) безразмерное
значение температуры вычисляется по формуле (7):
Тп под =(50-15)/(100-15)=0,411
1.7. Определяем безразмерную продолжительность подсушки по формуле (6),
полагая , что она заканчивается при достижении температуры поверхности батона
50 °С :
Fo под = [(1,52 + 4)/(8 • 1,52)] • In [2/((1,52 + 2)*(1 - 0,411))] +0,0096 = 0,08
1.8. Размерное время подсушки вареных колбас определим по формуле
(7):
τпод =0,08*(0,0425)2 /0,0005=0,29 ч =17,4 мин
1.9. По формуле (8) определяем поправку на продолжительность конденсации:
τкон = (2 – 0,46-1,52) • (21*0,411 - 8) = 0,82 мин.
1.10. Общая продолжительность подсушки находим по формуле (9):
τпод .об .=17,4+0,82=18,22 мин
2. Определяем продолжительность обжарки.
2.1. Коэффициенты теплоотдачи α и αс рассчитанные по формулам (1)
и (2) (см . п . 1.1.,1.2.) подойдут и для процесса обжарки, следовательно;
α.с =14,5 Вт /(м 2 *К ), α=16,59 Вт /(м 2 *К )
2.2. Среднее значение радиуса колбасного батона при обжарке вычисляем по
формулам (10) и (11)
19
R об =1,029*0,0452=0,0437 м
R об .ср .=(0,0425+0,0437)/2=0,0431 м
2.3. Определяем значение критерия Био по формуле (4):
Bi об = (16,59/0,0465) • 0,0431 = 1,538
2.4. Время прохождения температурного фронта по формуле (5)
равно:
Fo (1) *0,7•[1/12+1/(3-1,538)-2/(3*1,538)•1 п (1+0.5*1,538)]=0,0975
2.5. Вычислим безразмерную продолжительность обжарки по формуле (12):
F о об =[(1,538+4)/(8*1,538)]*ln[(100-15)/(100-45)]+0,0975-0,08=0,215
2.6. Размерное время обжарки вареных колбас определим по формуле (7):
τоб = 0,215 • (0,0431)2 /0,0005 =0,799 ч .=47,9 мин
2.7. По выражению (13) вычисляем значение температуры поверхности батона к
моменту окончания обжарки:
t п об =15+0,73*(100-15)=77,05 0С
2.8. Размерное значение температуры поверхности колбасного батона в конце
обжарки находится по формуле (14):
tn об =15 + 0.73 •(100-15) =-77,05 °С
3. Определяем продолжительность варки.
3.1. По формуле Юргеса (1) при W=1,5 м /с находим коэффициент теплоотдачи:
αс = 6,16 + 4,19*1,5 = 12,45 Вт /(м 2 *К )
3.2. Учитывая , что при tcp = 85 0 С и . = 90 % d = 0,7653 кг /кг, значение
теплоотдачи от греющей , среды к колбасным батонам равно:
α = 12,45*(1+1,9*0,7653) = 30,55 Вт /(м 2 *К )
3.3. Среднее значение радиуса колбасного батона в процессе варки вычисляем по
формулам (10) и (15):
R в ap = 1,045 • 0,0452 =0,0444 м
20
R вар .ср = (0,0431 +0,0444)/2 = 0,04375 м
3.4. Определяем значение критерия Био по формуле (4):
Bi в = (30,55/0,0465) • 0,04375 = 2,87
Время прохождения температурного фронта но формуле (5) равно:
Fo (1) ≈ 0,7 •[ 1/12 + 1/(3-2,87)-2/(3*1,287)*1 п (1 +0,5 *2,87]= 0,089
3.6. По выражению (16) найдем среднеобьемную температуру:
t о вар =(45+77,05)/2=61,03 0 С
3.7. Вычислим безразмерную продолжительность обжарки по формуле (17),
считая , что она заканчивается по достижению температуры в центре батона 72 0 С
:
F овар =[(2.87+4)/(8*2,87)]*ln[85-61,03)/(85-72)]+0,089=0,27
3.8. Размерное время варки колбасных батонов определим по формуле (18):
τпод = 0,27 •(0,0437)2 /0,0005 = 1,03 ч =61,9 мин.
3.9. По выражению (13) вычисляем значение температуры поверхности батона к
моменту окончания процесса варки:
Тп вар =1-[2,87//(2,87+2)]•ехр (-8*2,87•0,27//(2,87+4))= 0,76
3.10. Размерное значение температуры поверхности колбасного батона в конце
варки находится по формуле (14):
t п вар = 61,03+0,76*(100-61,03)=90,64 0 С
3.11. Общая продолжительность термической обработки:
τ = 18,22 + 47,9 +90,64 = 156,76 мин.
21
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 3
Исследования посола рыбы с коптильным препаратом.
Цель работы: провести научно-исследовательскую работу по изготовлению
новых видов рыбной продукции с низким содержанием соли и использованием
коптильного препарата.
Задачи:
- Обосновать возможность использования коптильного препарата для
приготовления слабосоленой рыбы;
- Провести посол рыбы в различных условиях
- Изучить влияния поваренной соли и коптильного препарата на физикохимические показатели рыбы;
Объекты исследования: сельдь
Методические рекомендации:
Поваренная соль, используемая -для посола рыбы в растворах любой
концентрации, полностью ионизирована и, следовательно, скорость диффузии
достаточно большая. По мере насыщения тканей солью диффузия замедляется. С
приближением к состоянию равновесия скорость диффузии настолько
замедляется, что равновесие может быть достигнуто за неограниченно
продолжительное время (в бесконечности). Продолжительность просаливания до
заданной концентрации в мышечных тканях выражается уравнением
т = (1,151/Q2k)lg(Cp/Cp-Ccp),
где т - продолжительность процесса, ч;
Q удельная поверхность рыбы, см3/кг; k - коэффициент просаливания; Ср концентрация внешнего раствора соли, %; Сср - концентрация соли в
мышечных тканях, %. Если концентрации соли во внешнем растворе и в тканях
будут равными, то последний член в уравнении превращается в
неопределенность (бесконечность), и все уравнение теряет физический смысл.
22
Изменение содержания соли в процессе просаливания рыбы зависит от
способа введения соли (рис. 1). В растворе соли в начале процесса скорость
диффузии велика, затем скорость ее замедляется и наконец прекращается концентрация соли в растворе и в тканях рыбы достигает равенства,
равновесия. Характер процесса (ускорение в начале и замедление в конце) не
зависит от концентрации внешнего раствора, равновесие достигается за один и
тот же отрезок времени. Несколько иначе протекает процесс, если
просаливание происходит при контакте рыбы с кристаллической солью. Соль,
соприкасаясь с поверхностью свежей влажной рыбы, образует пленку
насыщенного раствора, вызывающего диффузию соли и встречный поток влаги
из тканей. Выделяющаяся вода растворяет очередное количество соли, объем
тузлука увеличивается, но концентрация продолжает оставаться насыщенной
до
тех
пор,
пока
не
растворится
вся
соль.
Если к этому времени не достигнуто равновесие, не за счет дальнейшего
перехода соли из раствора в ткани рыбы, а за счет выделения воды,
концентрация внешнего раствора снижается и диффузия замедляется. При
просаливании кристаллической солью в начале процесса скорость диффузии не
зависит от дозировки соли.
Изменение массы рыбы при просаливании. В процессе просаливания
изменяется масса рыбы. В ткани поступает соль и теряется некоторое
количество воды и органических веществ. Эти количественные изменения
зависят от способа посола, концентрации раствора или дозировки соли,
продолжительности посола, температуры. Потеря массы называется утечкой,
количество продукта, полученного после посола, - выходом готового продукта.
Количество теряемой рыбой воды больше, чем количество поступившей соли,
поэтому выход готовой продукции всегда меньше, чем масса поступившего в
обработку сырья. Скорость проникновения соли в ткани рыбы меньшая, чем
потеря воды, и в первые часы (дни) после начала просаливания образуется
основное количество тузлука и резко уменьшается масса рыбы. В
последующий период потеря воды сокращается и полностью прекращается, а
проникновение соли продолжается, тем самым масса рыбы увеличивается.
Количество выделяемой рыбой воды примерно в 3 раза больше, чем количество
поступившей соли, и в зависимости от условий посола утечка составляет от 8
до 20 %. При производстве соленой продукции пользуются двумя
показателями, характеризующими содержание соли в рыбе: соленость отношение количества соли к массе рыбы (в %) и концентрация соли в
23
мышечной ткани - отношение количества соли к массе раствора в тканях рыбы.
Первым показателем пользуются при характеристике готовой продукции или
соленого полуфабриката, вторым - для расчетов расходования соли при
приготовлении солевых растворов с концентрацией, равной концентрации соли
в
тканях
рыбы
(изотонические
растворы).
Процесс просаливания зависит от размеров кристаллов соли, применяемой для
посола. Чем крупнее кристалл, тем он медленнее растворяется. Если скорость
его растворения меньше скорости выделения воды из рыбы, то раствор не
будет насыщенным и скорость просаливания замедлится, что отразится на
качестве продукта. Если же скорость растворения выше, чем скорость
выделения воды, то из-за высокой гигроскопичности малое количество воды
впитывается слоем соли, и на поверхности рыбы не будет раствора,
обеспечивающего просаливание; просаливание прекращается, и возможна
порча рыбы. Выбирая размеры кристаллов соли (номер помола) для
конкретного условия посола, руководствуются следующими практическими
нормами: для посола при пониженной температуре рекомендуется применять
соль помола N 3, для посола без охлаждения тех же видов рыб - помол N 2. При
посоле крупных жирных рыб применяют смеси: помол N 3 - 50 %, помол N 2 35 и помол N 1 - 15 %. Такое требование объясняется тем, что соль помола N 1
растворяется в относительно небольшом количестве воды, которое находится
на поверхности рыбы, и быстро образует начальное количество тузлука.
Дальнейшее выделение воды замедляется, так как этому препятствуют жир и
плотные мышечные ткани. При небольшом количестве воды растворяются
крупные кристаллы соли, поэтому поддерживается насыщенная концентрация в
течение всего срока просаливания.
Посол рыбы состоит из двух различных по своей природе процессов:
просаливание и созревание. Просаливание - физико-механический процесс
насыщения тканей рыбы солью. Созревание - процесс биохимический,
заключающийся в сложных изменениях основных веществ тканей (белка и
жира). В результате биохимических изменений некоторые виды готовой
соленой продукции приобретают новые вкусовые свойства. Просаливание
заканчивается через несколько суток и даже часов, а созревание длится
несколько десятков дней и даже месяцев. Высокая, а тем более умеренная
концентрация
соли
не
прекращает
ферментативных
процессов,
протеолитические только замедляются, а липолитические даже ускоряются.
В зависимости от химического состава рыбы в ней происходят или
преимущественно протеолитические процессы (тощие рыбы), или
липолитические (жирные рыбы), или их комбинация. Накопление продуктов
распада белков и жиров изменяет свойства тканей, и в первую очередь их
запах, вкус, консистенцию мышечной ткани, взаимное расположение жировой
и мышечной тканей. Созревание должно проходить при пониженной
температуре, так как продукты распада белка служат хорошей средой для
24
развития микрофлоры, в том числе гнилостной. Рекомендуют температуру не
выше 0 С и не ниже -8 С.
Ход работы:
1 Определение массы
Массу определяют взвешиванием на технических весах с погрешностью + 0,001 г.
Затем этот же образец используют для определения массовой доли соли.
2 Определение массовой доли соли
Исследуемый образец помещают в фарфоровую ступку, измельчают ножом,
тщательно растирают пестиком, после чего добавляют 100 см3 (100мл)
дистиллированной воды, снова растирают и размешивают. Для полной экстракции
соли, смесь оставляют на 20 мин при температуре 15-25 0С. Смесь фильтруют,
затем 2 см3 (5-20мл) вытяжки отбирают в колбу, добавляют 1-2 капли индикатора
(бихромата калия К2Cr2О7) и 1 см3 воды. Затем титруют раствором нитрата
серебра (AgNO3) молярной концентрацией 0,1 моль/дм3 до появления кирпичной
окраски.
Массовую долю поваренной соли в мясе Х % рассчитывают по формуле 3;
К * Н * 0,005535 * V1 * 199
Х= -------------------------------------(3)
а * V2
Где Н – объем раствора AgNO3 молярной концентрации 0,1 моль/дм3,
пошедший на титрование, см3;
К-поправочный коэффициент к титру;
а –масса навески мяса, г;
0,00535 – титр раствора AgNO3 молярной концентрации 0,1 моль/дм3 по хлору;
V1 – общий объем воды взятой для извлечения соли из мяса, V1=100 см3
V2 - объем вытяжки, взятой для титрования см3;
Оформление результатов:
Полученные расчетные и экспериментальные данные студенты оформляют в
таблице 8 следующего вида.
Таблица 8
Вид продукции
Сельдь слабосоленая без Сельдь слабосоленая с
добавления коптильного добавлением
препарата
коптильного препарата
Продолжительность
посола, час
Масса образца до посола, г
Масса
образца
после
посола, г
25
Физико-химические показатели, %
Влаги
Белка
Жира
Золы
Хлорида натрия
Общая органолеп. оценка,
баллы
На основании экспериментальных данных студенты строят графики, пишут
выводы по выполненной работе.
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 4
Изучение способов размораживания мяса. Определение качественных
показателей мяса, при размораживании различными способами
Цель работы: провести научно-исследовательскую работу по исследованию
влияния различных способов размораживания на качественные показатели мяса
Задачи:
- Изучить способы размораживания мяса и отличительные особенности
охлажденного, мороженного и размороженного мяса;
- Сравнить между собой применяемые на практике мясного производства
основные методы размораживания мяса и установить преимущества и
недостатки каждого из них;
- Определить размеры и характер весовых изменений и определить истинные
потери белковых веществ;
- Исследовать метод медленного размораживания в воздухе при темпраутре
- 0 - + 4 0С, относительной свлажности воздуха 94 % и скорости воздуха 9
м/минут
- Исследовать метод быстрого размораживания в воздухе при темпраутре
- + 25 0С, относительной свлажности воздуха 42-60 % без циркуляции воздуха;
- Исследовать метод размораживания острым паром при температуре 30-40 0С,
относительной свлажности воздуха 94 – 100 % и скорости воздуха 9 м/минут
- Оттаивание мяса в холодной воде при темпераутре 13-15 0С;
26
- Оттаивание мяса в теплой воде при темпераутре 30-40 0С;
- Оттаивание мяса в рассоле при темпераутре 13-15 0С;
Объекты исследования: мясо говядины или конины.
Методические рекомендации:
Разработка эффективных способов сохранения качества свежего мяса все еще
остается одной из главных задач мясной промышленности. На холодильное
хранение поступают продукты после одного из видов холодильной обработки –
охлаждения, замораживания, домораживания, размораживания. При этом продукт,
прошедший холодильную обработку, должен иметь среднеобъемную температуру,
равную температуре последующего хранения.
Основная задача холодильного хранения – консервация свойств объектов путем
выбора рационального режима и поддерживания его в течение всего периода
хранения.
Параметры среды выбирают с учетом предшествующего хранению способа
холодильной и технологической обработки (охлаждение, замораживание,
размораживание, посол, варка, жарение, копчение и т.п.) и в зависимости от вида
продуктов, соков хранения и назначения (промпереработка, передача в торговую
сеть и т.п.).
Условия хранения. Они могут быть различны.
1. Охлажденные продукты. Сроки хранения в охлажденном состоянии зависят
в основном от свойств продуктов и от температуры, которая устанавливается
обычно на уровне от – 1,5 до 10 С. В течение всего срока должна поддерживаться
возможно более постоянная температура продукта. Колебания температур воздуха
приводят к конденсации влаги на поверхности продуктов и образованию среды,
благоприятной для развития плесени и микроорганизмов.
Продукты чаще всего размещают штабелями с соблюдением отступов от
ограждений и оборудования камер и с обеспечением зазоров для вентиляции.
Применяемая тара и упаковки способствует уменьшению потерь и пакетированию
грузов. Использование различного типа поддонов и контейнеров позволяет
механизировать погрузочно-разгрузочные и транспортно-складские работы и
обеспечить надлежащие условия для вентилирования.
Режимы хранения мяса рекомендованные Международным институтом холода
Продукт
Говядина в тушах (без
упаковки)
То же
Баранина (в вакуум-
Температура, С
4
Срок хранения
10-14 дней
-1,5…0
-1,5…0
3-5 недель
10 недель
27
упаковке)
Свинина в тушах (без
упаковки)
Субпродукты пищевые
(без упаковки)
-1,5…0
3 недели
-1,5…0
7 дней
Относительная влажность воздуха в камерах охлажденного мяса (в полутушах
и четвертинах на подвесных путях) должна быть 85 – 95 %.
2. Переохлажденные и подмороженные продукты
Переохлажденные и подмороженные продукты могут храниться дольше
охлажденных. Сроки хранения подмороженного мяса удлиняется в среднем в 2
раза. Подмороженное мясо, хранившиеся при температуре –2…-3 С уложенным в
штабель
высотой 1,5 м, после месячного хранения мало отличается от
охлажденного.
Подмораживание целесообразно вести до среднеобъемной температуры –1,2 С.
Образующийся при этом подмороженный слой (4 см) обеспечивает возможность
транспортировки и хранения полутуш в штабелях.
Подмороженное мяса всех видов (в штабеле или подвешенное) хранят при
температуре –2 С в течение не более 20 сут., учитывая продолжительность
транспортировки.
По данным Меж. института холода (МИХ), сроки хранения подмороженных
цыплят (–2 С) в проницаемой пленке – 3-4 недели, а в аналогичных условиях при
+ 4 С – всего одна неделя.
Замороженные продукты.
При хранении замороженных продуктов поддерживается достаточно низкая
температура, при которой по сравнении. С температурой охлажденных продуктов
некоторые ферментативные процессы заторможены гораздо сильнее,
жизнедеятельность микрофлоры прекращается. Необходимость в применении
здесь для увеличения продолжительности хранения различных средств (например,
регулируемой газовой среды и т.д.) отпадает и чаще всего используется главный
параметр – температура.
Выбор температуры зависит от намечаемой продолжительности хранения.
Рекомендуемые МИХ режимы хранения замороженных мясных продуктов
предусматривает использование температур не выше (–12 С) при относительной
влажности воздуха минимум 95 %. В камерах допускается умеренная циркуляция
воздуха (0,2-0,3 м/с).
В соответствии с требованиями технологической инструкции на предприятиях
мясной промышленности предусматривается
применение более низких
температур (-25 С) позволяющие увеличить сроки хранения.
Замороженные продукты хранят в плотных устойчивых штабелях ас
применением поддонов, в том числе стоечных, а также в упакованном виде.
28
Изменения в мясе при обработке низкими температурами
В мясе содержится около 72 % воды и 1 % минеральных веществ.
Следовательно, жидкая часть мяса (сок) представляет собой солевой раствор
белков (актомиозина, миогена, глобулина Х и миоальбумина). Температура
замерзания этого раствора ниже температуры замерзания воды, т.е. ниже 0 0.
Установлено, что мясной сок замерзает при температуре от –0,5 до 1,20 ; при этой
же температуре начинает замерзать мясо. При замораживании и хранении
происходят изменения, влияющие на качество мяса.
Существуют две теории, объясняющие изменения при замораживании и
хранении мяса.
Физическая теория сводится к тому, что при замораживании мяса удаляется
вода, вследствие чего в нем прекращаются химические реакции и не могут
развиваться микроорганизмы. В процессе замораживания мяса наблюдаются
механические повреждения ткани, разрыхление соединительнотканных волокон и
разрывы мускульных клеток, вследствие чего мясо становится нежным. Согласно
это теории, изменения, происходящие в тканях, обусловлены только физическими
процессами.
Согласно ферментативной теории И.А. Смородинцева, основанной на большом
экспериментальном материале, замораживание и хранение мяса не является чисто
физическим процессом, а связаны с автолитическими явлениями.
Физические явления при замораживании и хранении мяса
При температуре ниже –1 начинается вымораживание воды из мяса.
Количество и величина кристаллов, образующихся при замерзании жидкости,
зависят от скорости замораживания.
При быстром замораживании мяса образуются мелкие кристаллы льда как в
мышечном волокне, так и в межклеточном пространстве. Получается однородная
смесь, состоящая из мельчайших кристаллов льда и волей, содержащихся в
мясном соке. В этом случае характер распределения вымороженной воды мало
отличается от характера распределения ее в свежем мясе и почти не наблюдается
гистологических изменений мышц. Чем меньше нарушена структура тканей при
замораживании мяса, тем быстрее влага может быть впитана обратно клетками
при дефростации.
При медленном замораживании мяса вода из мышечного волокна переходит
в межклеточное пространство и образуются крупные кристаллы. При медленном
замораживании мяса вода из мышечного волокна переходит в межклеточное
пространство и образуются крупные кристаллы; гистологические изменения
значительны, так как нарушается структура ткани (рис.3)
При длительном хранении замороженного мяса поверхностный слой
высыхает, так как влага перестает перемещаться из более глубоких слоев в
поверхностные.
29
В процессе хранения через некоторое время на поверхности замороженного
мяса образуется обезвоженный губчатый слой, сквозь который диффундируют
пары воды в окружающий воздух. Одновременно дифундирует воздух в
поверхностный мышечный слой, в результате чего количество кислорода в нем
Рисунок - 3
непрерывно возобновляется. Наружный губчатый слой мяса образует огромную
активную поверхность, на которой протекают окислительные процессы, а также
адсорбируются посторонние запахи.
Биохимические изменения при замораживании и хранении мяса
Во время замораживания и хранения мяса наблюдается изменения в
углеводной системе: уменьшается количество гликогена и увеличивается
количество глюкозы и молочной кислоты. При быстром замораживании процесс
накопления глюкозы и молочной кислоты протекает длительнее, чем при
медленном замораживании.
Замораживание и хранение вызывают значительные изменения в составе
фосфорных соединений: содержание органического фосфора уменьшается, а
неорганического нарастает. Накопление кислот обуславливает понижение рН. При
медленном замораживании все процессы развиваются интенсивнее.
30
В процессе замораживания белковые вещества не подвергаются
протеолитическому расщеплению, так как содержание аминного и
аммиачного
азота не увеличивается. Наблюдается только перемещение растворимых белков из
клеток во внешнюю среду, в основном вследствие механического повреждения
кристаллами льда клеточных оболочек. Поэтому из оттаявшего мяса выделяется
больше сока, чем из мяса, не подвергавшегося замораживанию.
Сравнением процессов, протекающих при замораживании, с процессами,
происходящими во время хранения мяса при положительных температурах,
установлено, что причиной химических изменений является действие ферментов
гликолиза. Эти изменения отражаются на качестве продукта.
Во время хранения замороженного мяса при температурах –8, -12, -18 0С
наблюдаются химические изменения. При хранении мяса кролика, в течение 5
суток при 4 0С из мяса извлекается в среднем 6 % актомиозина, при –14 0С 58,5 %
от количества, извлекаемого из парного мяса. Это означает, что переход
актомиозина в нерастворимое состояние в замороженном мясе происходит в 10
раз медленнее, чем при 4 0С.
При хранении в быстро замороженном мясе химические реакции протекают
интенсивнее, чем в мясе, медленно замороженном, так как при медленном
замораживании значительная часть соединений, способных подвергаться
ферментативному распаду, бывает уже израсходована.
Содержание аминного и аммиачного азота характеризует состояние белков
мяса. В свежем мясе к.р.с. содержится 35-50 мг % аминного азота и 8-12 мг %
аммиака. В мышцах свежей птицы количество аминного азота и аммиака
значительно выше: у кур и гусей содержание 60-65 мг % аминного азота и 30-32
мг % аммиака.
Значительное накопление аминного азота и аммиака в процессе хранения мяса
свидетельствует об изменениях в белках мяса и его возможной порче.
Обычно в процессе хранения замороженного мяса довольно длительный
период не наблюдается значительного накопления аминного азота и аммиака.
Накопление аминного азота и аммиака в мороженном мясе – ферментативный
процесс. При низких температурах скорость ферментативных реакций очень
невелика, а влияние ферментов микроорганизмов исключается, поэтому срок
хранения мяса практически не ограничивается изменениями в белковой системе.
Продолжительность хранения замороженного мяса и тушек птицы
обуславливается окислительными процессами в их жировой части. Это связано с
тем, что окислительная порча жиров – чисто химический процесс, который
подчиняется закону Аррениуса о зависимости скорости химической реакции от
температуры: при понижении температуры на 10 0С скорость реакции
уменьшается в 2-3 раза.
Таким образом, с понижением температуры длительность хранения
замороженного мяса, тушек птицы и мясопродуктов, содержащих жиры,
увеличивается.
31
При хранении замороженных свиных туш наблюдается пожелтение жировой
ткани. Это обусловлено окислением глицеридов линолевой
кислоты в
присутствии оксидаз, воды и гемоглобина. Во избежании пожелтения свиные
туши следует хранить при температуре не выше -18 0С.
В процессе хранения тушек птицы при температуре от –12 до –15 0С
значительно изменяется жировая ткань; особенно быстро изменяется подкожный
жир.
Оформление результатов:
1.Полученные расчетные и экспериментальные данные студенты оформляют в
таблице 9 следующего вида.
Таблица 9
Изменение органолептических и качественных показателей мяса при
различных способах размораживания
Количественные
показатели
Состояние
поверхности
Внешний вид
Цвет на разрезе
Запах
Консистенция
Упругость
(восстановление
ямки
принадавливании)
Свободное
отделение
мясного сока
Отделение
мясного сока при
легком
надавливании
Методы размораживания мяса
2. Физико-химические изменения мяса при различных методах размораживания
оформить графически.
3. Написать выводы и предложения.
Вопросы для самоконтроля
32
1. Назовите способы размораживания мяса и отличительные особенности
охлажденного, мороженного и размороженного мяса;
2. Ссновные методы размораживания мяса применяемые на практике;
3. Физические явления при замораживании и хранении мяса;
4. Биохимические изменения мяса при замораживании и хранении
4 ПРАКТИЧЕСКИЕ ЗАНЯТИЯ
ПРОВЕДЕНИЕ ПАТЕНТНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ
Введение
1. Разработка задания на проведение патентных исследований
2. Составление регламента поиска информации
2.1. Определение предмета поиска
2.2. Выбор источников информации
2.3. Установление глубины поиска
2.4. Определение стран поиска информации
2.5. Определение классификационных рубрик
2.6. Оформление результатов поиска
3.Систематизация и анализ отобранной информации по исследуемому виду
техники
3.1. Установление динамики патентования
3.2. Определение структуры взаимного патентования
3.3. Выявление ведущих организаций (фирм)
3.4. Патенты-аналоги
3.5. Изучение тенденций развития техники
4. Обобщение результатов и составление отчета о патентных исследованиях
ВВЕДЕНИЕ
Осуществляемые в отраслях народного хозяйства России в соответствии с
решениями директивных документов правительства меры по ускорению научнотехнического
прогресса
требуют
всестороннего
совершенствования
организационных форм управления научно-техническим прогрессом.
Оценка разработок и создание отвечающих лучшим мировым достижениям
и превосходящих их новых видов оборудования, технологических процессов,
материалов не могут быть осуществлены без проведения патентных исследований
33
на всех стадиях выполнения научно-исследовательских работ и опытноконструкторских разработок.
Анализ описаний отечественных и зарубежных изобретений, а также
информации технического, экономического, правового и конъюнктурного
характера позволяет выявить конкурирующие направления в изучаемой отрасли,
определить наиболее перспективные из них, дать объективную оценку новизны и
технико-экономической эффективности разрабатываемого объекта, использовать
при проведении научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ
лучшие достижения мировой науки; своевременно защищать собственные
технические, технологические решения, выполненные на уровне изобретений,
патентами в России и рубежом.
Патентные исследования являются обязательной составной и неотъемлемой
частью процесса выполнения курсовых, дипломных, научно-исследовательских,
опытно-конструкторских работ, связанных с созданием новых объектов.
Проведение патентных исследований обеспечивает повышение эффективности
разработок и создает предпосылки для научно обоснованного планирования этих
работ, освоения в производстве технических, технологических новинок,
предотвращения дублирования разработок. Таким образом, патентные
исследования представляют собой комплекс сведений, полученных путем
сопоставления определенных признаков пли показателей разрабатываемого
объекта с показателями аналогичных по назначению объектов, содержащихся в
патентных и других источниках информации. В основе их проведения лежат
ГОСТ 15.011—82 и ГОСТ Р 15.011–96 “Порядок проведения патентных
исследований”. Патентные исследования проводятся на всех стадиях жизненного
цикла объектов техники (жизненный цикл объекта техники—период времени с
начала разработки до завершения) и включают следующий порядок проведения
работ:
разработка задания на проведение патентных исследований;
разработка регламента поиска информации;
поиск и отбор патентной и другой научно-технической и экономической
информации;
систематизация и анализ отобранной информации по исследуемому виду
техники;
обобщение результатов и составление отчета о патентных исследованиях.
1. Разработка задания на проведение патентных исследований
Проведение патентных исследований, выполняемых с целью определения
научно-технического уровня разработок, используемых в курсовом и дипломном
проектировании, а также при выполнении научно-исследовательских (НИР),
начинается с разработки исполнителем задания на такого рода исследования.
Задание, согласуемое с руководителем проекта (работы), включает:
объект исследования (устройство, способ или вещество);
34
широту поиска (страны, фирмы, занимающие ведущее положение по
исследуемому виду техники);
глубину поиска.
Задания на проведение патентных исследований могут содержать
следующие требования:
проверить по одной или нескольким странам на патентную чистоту
(новизну) объект проектирования;
определить ведущие в данном виде техники, технологии страны,
организации (фирмы);
изучить тенденции развития конкретного вида техники;
выявить динамику патентования по годам конкретного вида техники и т.д.
Задание может быть уточнено после проведения поиска и предварительного
анализа информации. Задание на проведение патентных исследований
составляется по форме, рекомендуемой в приложении 1.
2. Составление регламента поиска информации
Регламент поиска представляет собой программу, определяющую область
проведения поиска по фондам патентной и другой научно-технической
информации. Для определения области поиска требуется сформулировать предмет
поиска, выбрать источники информации, определить глубину поиска, страны, по
которым следует проводить поиск и классификационные рубрики (международная
патентная классификация изобретений — МПК, национальная классификация
изобретений — НКИ, универсальная десятичная классификация — УДК).
Последние определяются исходя из формулировки предмета поиска.
Регламент поиска разрабатывается в соответствии с задачами патентных
исследований, которые определяются стадиями жизненного цикла объекта
техники.
Начальной стадией жизненного цикла объекта, согласно, является
формирование плана исследований и разработок. Первым этапом исследования
является прогнозирование развития вида техники, технологии, к которому
относится данная проблема. При этом проблема формулируется в общем виде и,
как правило, не содержит прямого указания объекта разработки, поэтому
необходимо прежде всего выявить конкретные проблемы, стоящие перед
разработчиками того вида техники, технологии, к которому будет относиться
объект разработки. Для этого целесообразно сначала провести поиск по
соответствующему выпуску или нескольким выпускам реферативных журналов
(РЖ), например, РЖ «Химия» на глубину 2-3 года. Ознакомление с РЖ позволит
выявить страны (фирмы), в которых специалисты занимаются решением
аналогичных проблем, а также выявить основные и смежные классификационные
рубрики МПК, НКИ, УДК, необходимые для составления регламента поиска. При
недостатке полученной таким путем информации следует провести поиск по
выпускам
следующих
журналов:
«Мясная
индустрия»,
«Пищевая
35
промышленность», «Вопросы питания», «Холодильная техника», «Рыбное
хозяйство». При проведении патентных исследований на последующих стадиях и
этапах разработки объекта используют регламент, составленный на предыдущей
стадии разработки, дополняя его по мере конкретизации проблемы новыми
классификационными рубриками, новыми странами и источниками информации.
2.1. Определение предмета поиска
Предмет поиска определяют исходя из конкретных задач патентных
исследований, категории объекта (устройство, способ, вещество), а также из того,
какие его элементы, параметры, свойства и другие характеристики предполагается
исследовать. Если темой патентных исследований является технологический
процесс, то предметами поиска могут быть:
технологический процесс в целом;
его этапы, если они представляют собой самостоятельный охраноспособный
объект;
исходные продукты;
промежуточные продукты и способы их получения;
конечные продукты и области их применения;
оборудование, на базе которого реализуется данный способ.
Если темой патентных исследований является вещество, то предметами
поиска могут быть:
само вещество (его качественный и количественный состав);
способ получения вещества;
исходные материалы;
области возможного применения.
Если темой патентных исследований является устройство (машина, прибор
и т. п.), то предметами поиска могут быть:
устройство в целом (общая компоновка, принципиальная схема);
принцип (способ) работы устройства;
узлы и детали;
материалы (вещества), используемые для изготовления отдельных
элементов устройства;
технология изготовления устройства;
области возможного применения.
Формулировать предмет поиска следует, по возможности, с использованием
терминологии, принятой в соответствующей системе классификации (МПК, НКИ,
УДК).
Предмет поиска и цель поиска, которая зависит от задач патентных
исследований, заносят в графы 1 и 2 табл. П1 “Регламент поиска” (см.
приложение).
2.2. Выбор источников информации
При проведении патентных исследований используется широкий круг
источников патентной и научно-технической информации. Правильный выбор
36
источников информации непосредственно влияет на качество и достоверность
всех патентных исследований, а также на грудозатраты при их проведении. Выбор
источников информации осуществляют с учетом:
задач проведения патентных исследований;
наличия информационных источников в стране;
оперативности выхода в свет источника информации;
информативности источника;
характера информации в источнике.
Наиболее широкий круг источников информации используют при
проведении патентных исследований с целью изучить достигнутый в мире
уровень данного вида объектов техники и определить тенденции развития
исследуемой области. В первую очередь при этом используют реферативную
информацию о последних достижениях науки и техники, которую издавали
Всесоюзный институт научной и технической информации Государственного
комитета по науке и технике и Академии наук (ВНИИТИ) и Всесоюзный научноисследовательский институт патентной информации и технико-экономических
исследований Государственного комитета по делам изобретений и открытий
(ВНИИПИ), которую в настоящее время издает информационно-издательский
центр Роспатента (ИНИЦ) и федеральный институт промышленной собственности
(ФИПС), полные описания изобретений к авторским свидетельствам и патентам,
отчеты о научно-исследовательских работах (НИР) и опытно-конструкторских
работах (ОКР), официальные нормативные материалы, стандарты, проспекты,
каталоги, фирменные справочники и другую научно-техническую литературу.
При проведении патентных исследований для выявления новизны вновь
созданных технических решений используют, главным образом, источники
патентной информации.
Все источники патентной информации, имеющиеся в России, в полном
объеме находятся в Казахстанской патентно-технической библиотеке (КПТБ).
Также публикуются полные описания изобретений, патентов по странам мира.
Для получения новейших сведений о достижении науки и техники
необходимо принимать во внимание оперативность выхода в свет используемых
при поиске источников информации. Наиболее оперативным источником
патентной информации являются патентные бюллетени, издаваемые патентными
ведомствами стран мира и др. Из источников научно-технической информации
наиболее оперативными являются отчеты о НИР и ОКР, о загранкомандировках,
материалы симпозиумов, конференций, статьи в журналах и т. д. Для ускорения
получения информации о новейших достижениях в области науки была
организована специальная система сигнальной информации (СИ). Издание СИ
осуществляется в виде ряда выпусков, заголовки которых отражают группировку
материала в РЖ “Химия”, его рубрикацию. Выпуски СИ содержат заголовки работ
и библиографические описания. В 1988 году на традиционных бумажных
носителях выходило 13 серий сигнальной информации по химии, среди которых
37
серия “Химия и химическая технология”. Создана также система оперативной
сигнальной информации по иностранным журналам; по запросам организаций
высылаются копии оглавлений текущих номеров журналов.
Одним из важнейших нововведений последнего десятилетия стало
возрастание масштабов передачи и использования информации на оптических
носителях CD-ROM и представлением ее в режиме прямого доступа с
использованием информационных супермагистралей. Наиболее развитой
системой передачи сегодня выступает интернет.
Патентные ведомства большинства промышленно развитых стран уже
перевели свои фонды на машиночитаемые носители, обеспечив возможность
доступа к ним, в том числе посредством интернета.
Информативность источника оценивается по характеру сведений,
помещаемых в нем, по степени подробности изложения существа вопроса и по
полноте публикаций. Источники информации могут содержать информацию
технического,
экономического
(технико-экономические
показатели),
конъюнктурно-экономического или правового характера. По степени подробности
изложения все источники информации можно разделить на публикующие:
полный текст (полное описание изобретений, книги, статьи, монографии,
отчеты о НИР и т. п.);
Наименование источников информации, по которым должен проводиться
поиск, указывается в графе 6 табл. П1 “Регламент поиска”. Перечень
рекомендуемых источников информации приведен в приложении. При обращении
к реферативным изданиям типа “Изобретения стран мира” (ИСМ) следует
обратить внимание, что для обозначения элементов информации на лицевой
стороне карточек издания используются стандартные “Цифровые коды для
идентификации данных” (коды “ИНИД”), согласованные на международном
уровне. Значения кодов, используемых в изданиях ИСМ следующие:
(11) Номер документа
(19) Код страны (организации), опубликовавшей документ
(21), (22)* регистрационный номер и дата подачи заявки, соответственно
(32), (33), (31)* Номер, дата подачи и страна приоритетной заявки,
соответственно
(43), (65)* Дата публикации и номер документа, не прошедшего экспертизу,
соответственно
(44)* Дата публикации документа, прошедшего экспертизу
(51) Международная классификация изобретений и ее редакция
(52) Национальная классификация изобретений
(53) Универсальная десятичная классификация
(54) Название изобретения
(57) Реферат или формула изобретения
(71) Заявитель
38
Нумерация документов Японии. Проходя последовательные стадии
регистрации, выкладки и экспертизы, заявки Японии получают три разных
номера, образование которых происходит по одному и тому же принципу. Первые
две цифры (например, 61) обозначают год по Японскому календарю.
Последующие значащиеся цифры (от одной до шести) — порядковый номер
заявки данной категории в этом году (например 54154).
Пример: 61—54154. Чтобы перевести год по Японскому календарю в
Европейский (Грегорианский) календарь, необходимо к цифрам по Японскому
календарю прибавить число 25 (год вступления на престол императора Японии
Хирохито—1925 г.): 61+25=86, г. е. получили две последние цифры года по
европейскому календарю— 1986 г. Необходимо учесть, что после кончины в
январе 1989 г. императора Хирохито закончился 64-й год эпохи Сева и он стал
первым годом эпохи Хэйсэй нового императора Акихито, что внесет
соответствующие изменения в обозначение заявок Японии.
*В библиографических данных заявок Японии, прошедших экспертизу.
2.3. Установление глубины поиска
При проведении патентных исследований с целью определения
достигнутого уровня и тенденций развития вида техники, к которому относится
разрабатываемый объект, поиск проводят на глубину, достаточную для
установления тенденций развития данного вида техники (в среднем 5 лет). При
исследовании новизны разработок, относящихся к профилирующим направлениям
деятельности организации, патентный поиск проводится, как правило, на глубину
15 лет, предшествующих подаче заявки на изобретение. При исследовании
новизны разработок, не относящихся к профилирующим направлениям
деятельности организации, патентный поиск проводится на глубину не менее чем
15 лет, предшествующих подаче заявки на изобретение. Для новых областей
техники поиск проводится, начиная с первых по времени публикаций патентных
документов. Глубина поиска указывается в графе 5 табл. П.1 “Регламент поиска”.
2.4. Выбор стран поиска информации
Выбор стран поиска для исследования технического уровня и тенденций
развития осуществляется по результатам предварительного поиска по
реферативным журналам (РЖ), например, РЖ “Химия”, и другим материалам,
имеющимся в организации: по тематическим подборкам, обзорам и т. п. При
выборе стран следует ориентироваться на те из них, в которых данная область
техники наиболее развита. В большинстве же случаев поиск осуществляется по
информационным источникам следующих стран— Россия (RU), СССР (SU), США
(US), Франции (FR), Швейцарии (СН), выложенным (до экспертизы) заявкам
Германии (DE), Великобритании (GB), Европейского патентного ведомства (ЕР),
Японии (JP).
2.5. Определение классификационных рубрик
Для правильного проведения поиска информации необходимо определить
классификационные рубрики по каждому предмету поиска. Для поиска научно39
технической информации используют универсальную десятичную классификацию
(УДК). Для поиска описаний изобретений к авторским свидетельствам и патентам
используют международную и национальные классификации изобретений (МПК,
НКИ). Ввиду тoгo, что в настоящее время осуществляется переход практически
всех стран мира на МПК, целесообразно рассмотреть ее подробнее.
МПК была разработана в связи с договоренностью ряда стран об
унификации систем классификации изобретений. Она представляет собой
многоступенчатую иерархическую систему: раздел—подраздел—класс—подкласс
(группа—подгруппа). МПК содержит восемь основных разделов, обозначаемых
заглавными буквами латинского алфавита:
А — удовлетворение жизненных потребностей человека;
В —различные технологические процессы;
С—химия и металлургия;
D—текстиль и бумага;
Е—строительство, горное дело;
F—механика; освещение; отопление; двигатели и насосы, оружие и
боеприпасы; взрывные работы;
G — физика;
Н — электричество.
Подразделы в МПК обозначаются двухзначными числами, классы—
заглавными буквами латинского алфавита. Подклассы, в свою очередь,
подразделяются на группы и подгруппы, обозначаются двумя двухзначными
числами, отделенными дробной чертой (группа/подгруппа). По последней
седьмой редакции МПК обозначение подгруппы может быть и трехзначным.
Например,
«Вкусо-ароматическая добавка к пищевым продуктам» имеет индекс: А 23 L
1 / 221.
Перечень всех классификационных рубрик (МПК, НКИ) определяется для
каждого предмета поиска непосредственно по указателям классов изобретений
(УКИ) стран поиска. Имеются специальные справочники, в которых сопоставлены
классификационные индексы разных систем. Поиск информации необходимо
начать с алфавитно-предметных указателей (АПУ), используя как основу
термины, ключевые слова, словосочетания, характеризующие определенные ранее
предметы поиска. Далее классификационные рубрики уточняются по указателям
классов изобретений (УКИ) [13, 14] или в процессе изучения описаний
изобретений. АПУ и УКИ имеются в патентном отделе ВСГТУ. Выявленные
классификационные индексы, за-носятся в таблицу П1. “Регламент поиска”, где в
графе 4 рубрики МПК для поиска по источникам патентной информации.
Критерием отбора информации для определения новизны технических решений
служит сходство их технической сущности и достигаемого при использовании
результата.
40
2.6. Оформление результатов поиска
Результаты поиска оформляются в виде таблиц, в одну из которых (табл. П2
приложения) сводятся сведения о научно-технической документации, отобранной
для анализа; в другую (табл. П3 приложения) заносятся сведения о патентной
документации. Кроме того студенту необходимо самостоятельно подробно
описать способ наиболее интересный (близкий по технической сущности)
объектов исследования в статике и его технологический процесс.
ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА № 2
1. Систематизация и анализ отобранной информации по исследуемому
виду техники
Анализ отобранной документации начинается с ее систематизации, которая
зависит от вида выполняемых работ. Так, для определения патентной ситуации,
отобранные охранные документы на изобретения систематизируют по странам и
фирмам, по национальным и иностранным заявителям, а охранные документы
национальных заявителей—по годам подачи заявок. Для определения уровня и
тенденций развития техники, отобранные охранные документы на изобретения, а
также источники научно-технической информации систематизируют в
соответствии с техническими решениями, направленными на выполнение одной и
той же технической задачи, и по годам их создания. Отобранные проспекты и
промышленные каталоги систематизируют по типам выпускаемых объектов, а
документы, относящиеся к однотипным объектам —по странам, фирмам и годам
выпуска.
3.1. Установление динамики патентования
Под динамикой патентования понимается отражаемое в охранных
документах изменение активности изобретательской деятельности в исследуемой
области техники за определенный период времени [1, З]. При исследовании
динамики патентования: определяют, на какие годы приходится наиболее
интенсивная изобретательская деятельность по данному виду техники в каждой из
стран исследований, и каково в количественном выражении состояние
патентования в исследуемой области на момент выполнения патентных
исследований. Для определения динамики патентования распределенный по
странам массив охранных документов (патентов и выложенных заявок)
систематизируют по национальным и иностранным заявителям и по датам
приоритета. Динамику патентования определяют по охранным документам,
принадлежащим национальным заявителям. При подсчете этих документов
необходимо принимать во внимание все созданные в стране изобретения, в том
числе и изобретения, заявки на которые поданы как в стране заявителя, так и за
рубежом, но охранные документы в стране заявителя еще не получены на дату
41
поиска. Например, поиск проведен по США и Франции. Во Франции найден
патент с приоритетом США, но в США патент по заявке на это изобретение еще
не выдан. При подсчете общего числа нацио-нальных патентов в США следует
учесть и патент, выданный во Франции заявителям США, поскольку факт ссылки
на приоритет заявки на изобретение в США является косвенным свидетельством
того, что в стране (в данном случае США) занимаются разработкой данного вида
техники. Результаты анализа заносят в табл. П4, форма которой представлена в
приложении 1, и по данным этой таблицы может быть построен график.
3.2. Определение структуры взаимного патентования
Правовая охрана изобретений за рубежом требует больших денежных затрат
и, в основное, осуществляется с целью защиты экспорта, заключения
лицензионных соглашений или сдерживания конкурентов для сохранения своих
позиций на рынке. Поэтому правовая охрана исследуемого объекта на территории
той или иной страны, как правило, свидетельствует о возможном спросе на него.
Анализ географической структуры патентования помогает определить, какие
страны являются ведущими в разработке и производстве исследуемого объекта
(страны-заявители) и какие наиболее емкие рынки сбыта (страны выдачи
охранных документов ино-странным заявителям). Для определения структуры
взаимного патентования весь массив отобранных охранных документов
систематизируют по национальным и иностранным заявителям. Результаты
представляют в виде табл. П5, форма которой дана в приложении. Например,
анализ данных по структуре взаимного патентования показывает, что по
количеству охранных документов страны распределились следующим образом:
по национальным заявителям: Россия— 78, Япония — 28 США — 26,
Германия — 22, Франция — 18, Великобритания — 12 охранных документов;
по иностранным заявителям: Германия—15, Франция—15, США—12,
Великобритания—9, СССР—8, Япония—3 охранных документов.
Количественные показатели в виде отношения патентов, выданных
иностранным фирмам, к национальном патентам корректируют эту
последовательность и распределяют страны следующим образом: Франция –
15/18=0,83; Великобритания - 9/12=0,75; Германия – 15/22=0,68; США–
12/26=0,47; Япония – 3/28=0,47; Россия – 8/78=0,103.
Наличие в Японии небольшого количества патентов, выданных
иностранным фирмам (всего 3 патента), свидетельствуют о наличии внутри
страны благоприятной патентной ситуации для национальных разработок. По
приведенным данным благоприятная патентная ситуация складывается и в России,
где 8 патентов, выданных иностранным фирмам, приходятся на 78 национальных
охранных документов. В связи с тем, что, как правило, наиболее перспективными
для коммерческой реализации являются страны регистрации и выдачи патентов
иностранным заявителям, то из приведенных данных справедливо допустить, что
наиболее перспективными для реализации являются Франция, Великобритания,
Германия. Приведенные данные, также показывают, что по широте защиты
42
национальных изобретений страны поиска проявляют неодинаковую активность,
патентуя свои разработки в других странах.
Приведенные сведения говорят о том, что наибольшую активность в поиске
рынков сбыта для своих разработок проявляют США, Великобритания, Япония.
3.3. Выявление ведущих организаций (фирм)
Анализ научно-технической деятельности зарубежных фирм составляет
одно из важнейших направлений патентных исследований и заключается в
изучении разработок, ведущихся зарубежными фирмами и направленных на
совершенствование выпускаемой на рынок продукции. Объектом анализа, как
правило, является деятельность ведущих фирм, направленная на техническое
совершенствование тех образцов выпускаемой продукции, которые на данный
момент характеризуют уровень лучших мировых достижений. Результаты анализа
оформляют в виде таблицы П6, форма которой приведена в приложении 1.
3.4. Патенты-аналоги
Под патентами-аналогами понимают патенты, выданные в разных странах
на одно и то же изобретение или же в одной стране на изобретения, близкие по
существу технического решения. Распределение охранных документов по фирмам
с одновременным указанием патентов-аналогов дает возможность определить
наличие коммерческих интересов на территории стран, где выявлены патентыаналоги. При выявлении фирм, проявляющих наибольшую активность в
патентовании (фирмы-заявители), следует обращать особое внимание на
библиографическую часть описания изобретения, где приводятся сведения,
обозначенные кодами (комитет по международному сотрудничеству в области
патентной информации):
71 — имя, наименование заявителя;
72 — имя изобретателя;
73—имя, наименование патентовладельца;
74 — имя, наименование представителя;
75 — имя изобретателя, являющегося также заявителем
76—
имя
изобретателя,
являющегося
также
заявителем
и
патентовладельцем.
Результаты поиска представляют в виде табл. П7
3.5. Изучение тенденций развития техники
Выявленная обобщенная качественная характеристика направления
развития техники называется тенденцией. Тенденции характеризуются
направлениями и темпами развития. При определении тенденций принимается во
внимание следующее:
направленное изменение потребительских свойств продукции;
наличие научно-технического задела, в частности патентов, развивающих
первоначальное техническое решение;
изменения в технической политике и другие факторы.
43
Направленное изменение определенного потребительского свойства
продукции, изделия или совокупности свойств может быть вызвано требованиями
национального законодательства, высоко конкурентного рынка или прогресса в
области науки и техники. Так, например, снижение процента содержания
токсичных продуктов сгорания в выхлопных газах средств автотранспорта
диктуется нормами национальных законодательств по охране окружающей среды.
Повышенная изобретательская активность в определенной области является
свидетельством появления новых проблем или возможностей. Как правило, в
таких случаях охранные документы, защищающие первоначальное техническое
решение, сопровождаются “пакетом” патентов, относящихся к техническим
решениям, созданным в развитии первоначального. По данным литературы время
появления такого “пакета” в среднем на 5—15 лет (в зависимости от области
техники) опережает выпуск промышленной продукции, в которой используются
данные технические решения.
Результаты исследований тенденций развития техники оформляют в виде
табл. П8, форма которой дана в приложении. Выводы о тенденциях могут
содержать рекомендации по использованию известных технических решений,
отражающих прогрессивные тенденции развития данного вида техники.
ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА № 3
Обобщение результатов и составление отчета о патентных
исследованиях
В выводах следует дать анализ сложившейся патентной ситуации в
отношении рассмотренного объекта техники у нас в стране и за рубежом.
Необходимо назвать ведущие страны, ведущие фирмы в данной области техники;
проследить динамику патентования по годам и объяснить причины патентования в
других странах; выявить тенденции развития данного вида техники и
применимость наиболее существенных технических решений при рассмотрении
поставленных задач.
44
ЗАДАНИЕ
на проведение патентных исследований
Наименование темы
____________________________________________________________________
Задачи патентных исследований________________________________________
____________________________________________________________________
Список основной литературы
Руководитель
____________________________________________________________________
Ф.И.О. подпись
Студент _____________________________________________________________
Ф.И.О. подпись
Группа______________________ Дата_________________
Предмет
поиска
(тема)
Регламент поиска
Цель поиска
Страна Классифика
информации (для
ционные
решения каких
тех.
объект, его
составные
части)
проблем или
обеспечения
каких
показателей)
поиска
индексы
(МПК,
НКИ)
Ретроспект Наименование
ивность
источников
поиска
информации, по
которым
проводится
поиск
Таблица 2 - Научно-техническая документация, отобранная для анализа
№
Наименование источника
Автор
Год, место и орган
п/п
информации
издания
Таблица 3 - Патентная документация, отобранная для анализа
Предмет
Страна
Заявитель с
Сущность
поиска
выдачи, вид и
указанием
заявленного
(объект,
номер
страны, номер технического
его
охранного
заявки, дата решения и цели
составные
документа,
приоритета,
его создания
части)
классификадата
(по описанию
ционный
публикации
изобретения)
индекс
Таблица 4 - Динамика патентования по годам
Наименование объекта
Странатехники или его составных
заявитель
частей
2004
2005
2006
2007
Количество патентов,
опубликованных заявок по
годам подачи заявки *
Итого
2008
Таблица 5 - Взаимное патентование
СтранаСтрана патентования
заявитель
(Россия и другие страны)*
Каза
хста
н
Росс
ия
С
Ш
А
Герма
ния
Япон
ия
Евр
опа
Сведения о
действии
охранного
документа или
анулирования
Фран
ция
Колич
ество
патент
ов
Всего
Наци
онал
ьных
Запотентова
нных в др.
странах
Казахстан
Россия
США
Германия
Япония
Европа
Франция
Всего патентов
• - количество граф определяется глубиной поиска (временной промежуток
по годам, количество стран)
46
Таблица 6 - Ведущие в данном виде техники организации (фирмы)
Наименование
организации
(фирмы) с
указанием
страны
Лучшие
промышленные
освоенные объекты
техники
(наименование, год
выпуска)
Таблица 7 - Патенты-аналоги
Наименовани Наименова
е фирмыние
патентовладе техническо
льца
го решения
(изобретен
ия)
Номер
первичн
ой
заявки
Научнотехнический
раздел (номер
охранного
документа,
наименование
проекта)
Дата
приорит
ета
Дата
выда
чи
Техническая
сущность новых
решений и
ожидаемое
улучшение
показателей
объекта
Номера
выданных
патентов и даты
их выдачи по
странам
публикации *
количество граф определяется количеством стран выдачи.
Таблица 8 - Тенденции развития данного вида техники
Основные тенденции
Источники информации,
Средства
развития данного вида
подтверждающие тенденции и
реализации
техники и направление
направления поиска
тенденций
поиска ведущих фирм
В объектах ведущих фирм
В объекте разработки
47
4 СПИСОК УЧЕБНО - МЕТОДИЧЕСКИХ ПОСОБИЙ, КНИГ
4.1. Основная литература
4.1.1.Крутов В.И. и др. Основы научных исследований. Учебник для вузов. М:
Высшая школа - 1989, 460 с.
4.1.2.Грачев И.П. Математические методы планирования эксперимента. –
Пищевая промышленность , 1979 - 203 с.
4.1.3.Кокшарова Т.Е. Методические указания по математической обработке
результатов исследования с применением ПЭВМ, Улан – Удэ: ВСТИ, 1989
4.1.4.Ивашкин Ю .А . Моделирование производственных процессов мясной и
молочной промышленности . - М ., 1987, Издательство ВО «Агропромиздат »
4.1.5.Бражников А .М ., Карпычев В .А ., Пелеев А .И . Аналитические методы
исследования процессов термической обработки мясопродуктов . М .:
Пищевая пром -сть ., 1974.
4.1.6.Антипова Л.В., Глотова И.А, Рогов И.А. Методы исследования мяса и
мясных продуктов. – М.: Колос, 2001.- 570 с.
4.1.7.Куцакова В.Е., Уварова Н.А., Мурашев С.В. Примеры и задачи по
холодильной технологии пищевых продуктов.-М.:Колос, 2003. – 240 с.
4.2. Дополнительная
4.2.1.Аслаев М .П ., Карнилов Ю .Г . Моделирование процессов пищевых
производств . - М .: Легкая и пищевая пром -сть , 1982. Подписано в
Издательство ВСГТУ
4.2.2.Жаринов А.И., Руководство по практическим аспектам производства
мясопродуктов для технологов мясной промышленности.- М.: Агропромиздат,
1994.
4.2.3 Бурмакин А.Г. Справочник по производству замороженных продуктов . –
М .: Пищевая промышленность, 1970.
48