Диссертацияси илмий раҳбар: т ф. д., Ш. А. Султанова Магистрант: Г. М. Абдуқаххорова Тошкент 2022 м у н д а р и ж а

dQ₁ = dQ₂ + dQ₃, (1.1)
бу ерда dQ₁ - dt, Дж пайтида материалга етказиб бериладиган иссиқлик миқдори; dQ₂ - бу материал ҳажмида сўрилган иссиқлик миқдори, Дж; dQ₃- атроф-муҳитга иссиқлик йўқотилиши, Дж.
Тегишли ўзгаришлардан сўнг (1.1) тенглама кенгайтирилган шаклда қўйидагича ёзилади [33;233-234 б, 43;117-119 б];
АEFо d= Мс d+ qmrF d+ α(t – tв)F d (1.2)
бу ерда А - материалнинг ютилиш имконияти; E – юза қисмини оқим зичлиги, Вт/м²; F_о - материалнинг нурланган юзасининг майдони, м²; М - нурлантирилган материалнинг массаси, кг; с - нурлантирилган материалнинг ўзига хос иссиқлиги, Дж/(кг·К); dt - материалнинг ҳарорат ўзгариши, °С, q_m - модданинг бошланғич фаолиги ёки буғланиш тезлиги, кг/(м²·с); r - буғланишнинг иссиқлик камайиши, Дж/кг; F - материалнинг умумий сирт майдони, м²; α = α_к + α_и - бу умумий иссиқлик ўтказувчанлик коеффициенти, Вт/(м²·К); α_к; - конвексия орқали иссиқлик узатиш коэффициенти, Вт/(м²·К); α_и - иссиқлик узатиш коэффициенти Вт/(м²·К); t и t_в - материал атрофидаги ҳарорати, °С.


(1.3)
Тегишли белгиларга мурожаат қилиб, муаллиф (1.3) тенгламани формага келтирди [44;193-195 б];


(1.4)
бу ерда Т_н - доимий иситиш вақти, с; F - умумий сиртнинг майдонлари ва унинг нурланган қисми нисбати; t_у - материалнинг барқарор ҳолати (........)
Тегишли белгиларни ҳисобга олган ҳолда (1.3) тенглама қуйидаги шаклда келтирилган:
. (1.5)
Бу биринчи тартибли дифференциал тенглама бўлиб, унинг ечими аниқланади.
. (1.6)
Иссиқлик билан ишлов беришдан олдиндан бошланғич қиймат билан ҳароратни қабул қилиш - t_нач 15 °С ҳароратнинг қийматини ҳисобга олган ҳолда, иш муаллифи бир ҳил материални иситиш учун тенглама бўлган намунадаги (1.6) хулоса қилиб, ИҚ- энергияси етказиб берилиши натижасида материалнинг ҳарорати кўтарилиши айнан боғлиқликка бўйсунади. τ→∞ ёки амалда (5% дан кўп бўлмаган хато билан) τ ≥Т_н (1.3, 1.4) учун, материал томонидан сўрилган иссиқлик миқдори ва атроф-муҳитга иссиқлик йўқотишлари ўртасида мувозанат ўрнатилади. Бу момент қиздирилган материалнинг барқарор ҳароратига мос келади.
Юқоридаги методологияга кўра, муаллиф ИҚ- қуритишга эга бўлган майдаланган олма меваларини иситиш вақтини доимий равишда, иситиш вақтини ва иситиш тезлигини ҳисоблаб чиқди.
Тадқиқот обЪекти сифатида олма танлаш олма ўрнини тўлдириб бўлмайдиган озиқ-овқат маҳсулоти ва қайта ишлаш саноати учун хом ашё эканлигига асосланди [45;19 б, 46;13 б, 47;17 б, 48;14 б, 49;21-23 б, 50;210-212 б, 51;42-44 б].
Ушбу маҳсулотни республикамизда ва дунёда иссиқлик билан ишлов бериш бўйича тажриба етарли, аммо шунга қарамай, озиқ-овқат маҳсулотларини иссиқлик билан ишлов беришнинг мақбул усулларини аниқлаш бўйича тадқиқотлар доимо долзарб бўлиб қолмоқда.
Дунё олимлари томонидан тўпланган тажриба шуни кўрсатадики, иситиш вақтининг доимийлигини ҳисоблаш учун маълум иссиқлик сиғими, зичлиги, материалнинг умумий юзаси ҳажми ва майдони, шунингдек атроф-муҳитга иссиқлик узатишнинг умумий коэффициенти тўғрисида маълумотлар талаб қилинади.
П.Д.Лебедев [43;203-206 б] иссиқлик узатиш коэффициентининг умумий қийматини 18,6 дан 23,2 Вт/(м²·К) оралиғида олишни таклиф қилади. [52;18-20 б] га биноан, қуритиш пайтида олма физик зичлигини аниқлаш учун ишончли формулани таклиф қилиш мумкин эмас. Турли олма навларининг жисмоний зичлиги бир хил эмас, чунки олма кимёвий таркиби ва ғоваклилиги билан ажралиб туради. Ўзбекистонда етиштириладиган олманинг жисмоний зичлиги 660 дан 860 кг/м³ гача ўзгариб туради [53;17 б]. Амалда, олма меваларининг зичлиги ва қуритиш пайтида атроф-муҳитга иссиқлик ўтказувчанлик коэффициенти ўзгаради, аммо тахминий ҳисоб-китоблар учун намликни йўқотиш жараёнида зичлик ва иссиқлик узатиш коэффициенти одатда доимий равишда олинади.
Олма меваларининг ҳарорати ва намликнинг масса улушига қараб ўзига хос иссиқлик сиғими тўғрисидаги зарурий маълумотлар А.С.Гинзбург ва М.А.Громов [52;18-20 б, 54;37-95 б, 55;29-47, б]. Олма меваларининг ўзига хос иссиқлик сиғимини аниқлаш учун улар қуйидаги тенгламани таклиф қилишди.
, (1.7)
бу ерда n - қуруқ модданинг масса улуши.
Формула (1.7) Т и ω, оралиғида амал қилади ва муаллифлар томонидан амалий фойдаланиш учун тавсия этилади. Олмани қуритиш учун ҳарорат t = 70 °C (T = 343 К).
Бундай ишларнинг таҳлили олма меваларини қуритиш ИҚ-энергия таъминотининг пасайиши билан амалга оширилиши керак деган хулосага келишга имкон беради. Юқори намликда қуритиш бошланишида, олма узоқ вақт ва кучли нурланиш таъсирига тушиб, уларнинг озуқаларига зарар етказмайди ва намлик пасайиши билан ИҚ-энергия таъминотининг интенсивлигини аста-секин камайтириш керак. Бунга қўшимча равишда, юқори намликда олма қуруқ моддаси кўпроқ иссиқликка бардошлидир ва қуритиш бошида ҳаддан ташқари қизиб кетишидан қўрқишнинг ҳожати йўқ.
Kocabiyik H., Tezer D. ва Staack N. ишларида ИҚ-нурланишнинг сабзавот ва меваларнинг кимёвий таркиби ва озуқавий қийматига таъсири кўрсатилган. Бироқ барча ишларда ИҚ-энергия беришни бошқариш жараёни кўрсатилмаган ва ИҚ-нурлатиш манбалари келтирилмаган [54;17-35 б, 56;154-195 б].
Тадқиқотларда турли доривор хом-ашёни турли нурланиш манбаига эга даврий ИҚ-нурланишни бошқариш орқали қуритиш жараёнларида энергия сарфини пасайтириш масалалари кўрилган, тайёр маҳсулотда фаол моддаларнинг сақланиши масалалари қисман кўрилган. Бироқ, кенг ишлаб чиқариш саноатида имьпулсли керамик нурланишни ўзгартиргичлар бўйича ушбу тадқиқотлар етрали даржада ўрганилмаганлиги сабабли, уларнинг ўсимлик хом-ашёсини қуритиш жараёнларида қўллаш ўрганилмаган. И.А.Худоногов томонидан фақатгина доривор хом-ашёни қайта ишлаш технологиясида имьпулс-даврий ИҚ-энергия бериш усулини қўллашнинг истиқболларини назарий асосланган.
Республикамиздаги «Keramika Sintez» ИИМ олимлари ва ЎзР ФА «Қуёш-физикаси» ИИБ материалшунослик институти 1-лаборатория ходимлари томонидан Р.Х.Рахимов бошчилигида, кўп сонли патентлар билан ҳимояланган, керамик материаллар асосида яратилган нурлатгичларни ривожланиши ва тадбиқ қилинишига катта ҳисса қўшилган. Ижодий жамоа томонидан қуйидаги маркалардаги қуритиш қурилмалари ва стерилизаторлар яратилган ва ишлаб чиқаришга тадбиқ қилинган: «АСТРА», «ФЛОРА», «УЗБЕКИСТАН», «ИКС-2», «ЭСПИП-П», «ШСК-1» ва ҳ.к. [57;105-165 б].
Шунингдек, Р.Х.Рахимов бошчилигида функционал керамика асосида тайёрланган нурлатгичларда анжир ва олмани қуритиш бўйича тадқиқот ўтказилган. Тадқиқот натижаларига кўра, қуритилган объект юқори органолептик хусусиятларга эга бўлди. Барча намуналарда қуритилган маҳсулотнинг енгил таъми мавжудлиги, аскорбин кислотаси ва каротин сақланганлиги аниқланган.
Сўнгги вақтда ишлаб чиқарилаётган ИҚ-қуритиш қурилмалари «Суховей», «Вихрь» ва ҳ.к. илдизмевалар, сабзавотлар ва меваларни қуритишда ИҚ-нурланишнинг самарадорлигини тасдиқламоқда.
Юқорида келтирилган ўсимлик хом-ашёсини турли хил дастлабки ишлов бериш (импулс-ИҚ, ЎЮЧ, ИҚ-ЎЮҚ) билан вакуум қуритиш технологиясида ИҚ-энергия беришни қўллашнинг ҳозирги ҳолатининг таҳлили шуни кўрсатадики, қуритиш технологиясини янада ривожлантириш бўйича тадқиқот ўтказиш мумкин, жараён ҳароратни тушириш орқали тайёр маҳсулотнинг сифатини (маҳсулотнинг илк таркиби) яхшилаш, жараённи интенсивлигини ошириш, энергияни тежаш мумкин бўлади.
Қуритишнинг камчиликлари қаторига интервалсиз қуритишда объектнинг ёниши ва куйиши мумкинлигини қўшиш мумкин. Шу сабабли қуритишни бир неча босқичларда, қиздиришни навбат билан, маҳсулотни тиндириш билан ўтказиш мақсадга мувофиқдир. Шу тарзда, материалнинг қалин қатламини интервал билан нурлатишда маҳсулот юзасидаги зарраларнинг ёниши ва куйиши хавфи бартараф бўлади, лекин бу фақат нисбатан юпқа қатламларни қуритишда самарали бўлади (10ммгача).
Маълум қалинликдаги (10-60 мм) тебранма-қайнаш қатламида маҳсулотни хона ҳароратида ИҚ-нурлатишда, маҳсулот зарраларининг интенсив аралаштириш натижасида зарралар кўп марта ва навбат билан ИҚ-нурлатиш майдонига тушади, бироқ ҳаво зарраларни интенсив совутади, шу сабабли эришиладиган натижа деярли сезилмайди. Маҳсулотни совиб қолмаслиги учун, қиздирилган ҳаво қўллаш лозим, яни тебранма-қайнаш қатламига конвектив-радиацион иссиқлик бериш керак [58;96-112 б].
Ж.Э.Сафаровнинг диссертация ишида илк бор сорбция ва десоррбция изотермасини қайта ишлаш усуллари орқали таҳлилий солиштирилган ва ортогонал регрессия усули Лыков А.В [22;274 б] тенгламаси кўринишида амалга оширилган, қуритиш жараёнини бошқариш орқали маҳсулотда микроэлементларни тақсимланиши натижасида юқори сифатли маҳсулотлардан кукун олиш учун совутиш системасига эга бўлган майдалагич конструкцияси ишлаб чиқилган, топинамбур туганаги ва наъматак меваси таркибидаги биологик фаол моддаларни сақлаган ҳолда вакуумда ИҚ-қиздириш орқали қуритиш жараёни учун оптимал босим ва ҳарорат аниқланган ва ишлаб чиқариш амалиётида қулланишининг илмий асослари ёритиб берилган [59;7 б].
Маҳсулотларни технологик ва биокимёвий баҳолашда шуни кўриш мумкинки, ИҚ-нурлар билан қуритилган маҳсулотлар таркибидаги органик кислоталар ва қанднинг йўқотилиши, чуқур вакуумда (40 кПа) радиацион усулда қуритишга нисбатан кўп бўлмайди, маҳсулотнинг ташқи кўриниши эса яхшиланади.
Дастлабки ҳисоблашларга кўра, ИҚ-нурлар билан қиздириб қуритилган 1 кг маҳсулотнинг нархи конвектив усулда қуритилган маҳсулотга нисбатан 2 мартага арзонлашади.
Инфрақизил нурлар ва акустик тўлқинларни қўллаб қуритиш. Ноанаънавий комбинацияланган энергия бериш усулларини, яъни инфрақизил нурланиш ва акустик энергиядан мева ва сабзавотларни қуритишда фойдаланиш орқали юқори сифатли маҳсулотлар олиш мумкин.
Ушбу изланишларда янги энергия бериш усулларни қўллашнинг мақсадга мувофиқлигини назарий ва тажрибавий асослаш долзарб ҳисобланади. Шунингдек, намликни ва иссиқликни ўрганилаётган объект қатламларидан кўчишнинг қонун-қоидаларини аниқлаш катта аҳамиятга эга.
ИҚ-нурлатиш ва акустик тўлқинлар кўринишидаги истиқболли энергия бериш усулларнинг қўлланилиши, маҳсулотни қуритишда юқори самарадорликка эришиш билан асосланади. Ушбу нуқтаи назардан мева ва сабзавотларни қайта ишлаш давомида иссиқлик оқимлари ҳамда акустик тўлқинларнинг оптимал кўрсатгичлари ўтказилган тажриба ва назарий тадқиқотлар асосида аниқланган. Қуритишнинг оптимал режими қуритиш жараёнини интенсивлигини оширади [60;1800-1802 б].
Қуритишда истиқболли энергия бериш физик усуллари қўлланилганда қуйидаги натижаларни олиш мумкин:
– қуритиш вақтининг қисқариши, қуритиш самарадорлиги ошганлиги сабабли тайёр маҳсулотга сарфланадиган энергия миқдори камаяди;
– ҳарорат пасайганлиги ҳисобига қуритилган маҳсулотлар сифати ошади ва қимматли компонентлари сақланади.
Шуни қайд қилиш керакки, комбинацияланган энергия бериш усулида қуритиш жараёнини ўтказиш учун қайта ишланаётган маҳсулот юзасига энергия оқимини бир текис тақсимланишини таъминлаш лозим. Шу асосда қуритиш қурилмасида ИҚ ва акустик нурлатгичлар жойлашув геометрияси назарий асосланган (маҳсулотга нисбатан нурлатгичнинг баландлиги, нурлатгичлар орасидаги масофа, маҳсулот юзасидан нур қайтаргичларгача бўлган масофа).
Ҳисоблаш натижалари таҳлили ИҚ-нурлатгичлар бир хил оралиқда жойлашуви нурланиш оқимини қайта ишланаётган маҳсулотга бир текис тарқалишини таъминламаслигини кўрсатади. Конвейер четларига тушувчи оқим миқдори 2,0-2,8 кВт/м², марказда эса тахминан 7,0–7,5 кВт/м².
Бу шундан далолат берадики, дастлабки ишлов бериш жараёнида ва қуритишда нурланиш оқимининг бундай тақсимланишида маҳсулотнинг юзасидаги намлик бир хил йўқолмайди, бунинг натижасида жараён вақти узаяди, бу эса қуритилган маҳсулот сифатига салбий таъсир кўрсатади.
Конденсатор панеллари қарама-қарши зарядли бўлади, шу сабабли материал ичидаги электронлар ва ионлар у ёки бу панелга томон ҳаракатланади. Панеллардаги заряд ўзгариши билан улар қарама-қарши томонга ҳаракатланади, натижада иссиқлик ажратувчи ишқаланиш ҳосил бўлади. Диполлар электр майдонда дам бир томонга, дам бошқа томонга тебраниб, нисбий даврий майдон ҳолатини эгаллашга интилади. Диполларнинг носимметрик тебранишлари сабабли иссиқлик ажратувчи молекуляр ишқаланиш ҳосил бўлади. Юмшоқ диполлардан ташкил топган поляр молекулуларда йўналишни ўзгартиришдан ташқари молекуланинг бир қисми бошқасига ўтиши ҳам мумкин. Бунинг натижасида ҳосил бўладиган деформация ҳам иссиқлик ажратади.
Шу тарзда, ушбу ишқаланишларни ҳосил қилишга сарфланадиган электромагнит тўлқинлари энергияси иссиқликка айланади.
Агар маҳсулотни юқори частотали электр ўзгарувчан майдонга жойлаштирилса, электр энергияси маҳсулотнинг структуравий элементлари – молекулалар, электронлар, ионлар томонидан ютилади, сўнг улар тебранма ҳаракатга келиб, қовушқоқ муҳитда ички ишқаланиш ҳосил қилиб иссиқлик чиқаради. Шу тарзда, ЎЮЧ печлар маҳсулотларни қайта ишлаш учун махсус усуллардан бири ҳисобланади. Ушбу усулнинг хусусияти шундаки, унда электр энергияси маҳсулотнинг бутун ҳажмига ютилади, маҳсулот тез қизийди ва оддий қиздириш усулларидаги каби атрофдан марказга қараб қизимайди, аксинча бутун ҳажм бўйича бир хил қизийди. Шуни айтиш мумкинки, консервани оддий усулда қиздирганда бир неча ўн дақиқа талаб қилса, ЎЮЧ майдонда қиздирилса бир неча ўн сонияда қизийди, тахминан 3-6 дақиқа [61;15-20 б].
Сантиметрли диапазонли ЎЮЧ майдонидаги электромагнит тўлқинлари узунлиги қисқа (масалан 2375 м Гц частота учун тўлқин узунлиги 12.6 см), шу сабабли ЎЮЧ майдонларни қўллашни микротўлқинли энергия қўллаш деб аталади [62;975 б].
Донали ва бўлакли маҳсулотларни қуритишда юқори частотали қиздиришни қўллаш энг самарали ҳисобланади. 10⁶-10⁷ Гц частотали электр майдон таъсири остида молекулалар тебранма ҳаракати интенсивлиги ортади, бу эса иссиқлик ажралиши ва материални бутун қалинлиги бўйича бир текис қизишини таъминлайди. Атрофдаги ҳаво ушбу иссиқликни ютади ва бўлак юзасини совутади. Бунда бўлак марказидан юзасига йўналган ҳарорат градиенти ҳосил бўлади ва у намлик градиенти билан мос келади, яни бу ҳолда термо-намлик-ўтказиш ҳодисаси қуритиш тезлигини оширади.
Бундан ташқари, бўлак ичида ҳосил бўлган буғ намликни капиллярлар бўйлаб юзага сиқиб чиқаради. Суюқлик электр майдон таъсирида (электроосмос) бўлак юзасига ҳаракатланади.
Юқори частотали ўзгарувчан электр майдон таъсири остида материалда бошқариладиган иссиқлик ҳосил бўлади. Намликни буғланиши сабабли, атроф муҳит билан иссиқлик масса алмашинишда материалнинг юза қатламлари кондуктив қуритиш усуслига қараганда кучлироқ сувсизланади ва иссиқлик беради. Шу сабабли материал ичидаги ҳарорат ва намлик, ташқарисига нисбатан кўп бўлади. Намлик ва ҳарорат градиентлари ҳосил бўлади, улар таъсирида намлик материал ичидан юзага томон ҳаракатланади.
Юқори ва ўта юқори частотали ток билан қуритишда буғланиш маҳсулотнинг бутун ҳажмида содир бўлади ва зарра ичида намлик кўчишини тезлаштирувчи босим градиенти ҳосил бўлади. Майдон кучланишини ўзгартириш орқали қуритиш вақтида материал ҳароратини назорат қилиш мумкин.
Диэлектрик ўтказувчанлик қанча паст бўлса, юқори ўта частотали токлар электромагнит тебраниши маҳсулотга шунчалик катта чуқурликка киради.
Юқори ва ўта юқори частотали ток билан қуритишнинг афзалликлари шундаки – материал ҳароратини назорат қилиш ва сақлаб туриш мумкин ва сувсизланиш жараёни маълум даражада интенсивлиги ортади, қуритилган маҳсулот сифати яхшиланади.
Маҳсулотни қуритиш усули сифатида ва микроорганизмлар билан ифлосланганлик даражасини пасайтириш учун ЎЮЧ-қиздириш қўллашнинг мақсадга мувофиқлигини тасдиқлаш учун Ўзбекистон ҳудудларидаги ва чет эл корхоналари ва ўқув марказларида олинган тажриба ва ишлаб чиқариш маълумотларини мисол қилиб кўрсатиш мумкин.
Ўсимлик хом-ашёсини қайта ишлашда аҳамиятга эга қуритиш усулларидан бири – микротўлқинли усул, бунда олинадиган маҳсулотлардаги биологик фаол моддалар сақланиш даражаси юқори бўлиб, шунингдек унинг витамин таркиби, таъми ва ҳиди яхши сақланади, бунда энергия сарфи пасайиши сабабли юқори техник-иқтисодий кўрсатгичлар таъминланади.
Бошланғич маҳсулотдаги барча қимматли компонентлар ҳолати максимал сақланган қуритилган мева-резавор маҳсулотни олиш учун қуритиш технологияси ва унинг параметрлари муҳим рол ўйнайди. Ўта юқори частотали электромагнит майдонда қуритиш истиқболли бўлиб, у материални бутун ҳажми бўйича қиздириш имконини беради ва юқори тезликда қиздириши, қисқа вақт ва энергия тежаши билан ажралиб туради.
ЎЮЧ электомагнит майдонида қуритилган облепиха таҳлили натижаларига кўра, мевадаги микрофлора даражаси маълум даражада камайганини кўрсатди. Облепихани қуритишда бошланғич хом-ашёдаги витаминлар максимал сақланди. Ананавий технологияга нисбатан барча витаминлар таркиби ортди: В₁ – 1,9 марта, В₂ – 1,76, витамин С – 2,1, витамин Е-1,5 марта [63;12 б].
Қуритиш объектига юқори частотали ва ўта юқори частотали майдонларнинг таъсири сабабли нафақат тайёр маҳсулот сифатини яхшилаш мумкин, яна асосийси экологик жиҳатдан хавфсиз маҳсулот олиш имконини беради.
Fusarium авлодига мансуб замбуруғлар йўқ қилиниши қийин ҳисобланади, бунга сабаб уларнинг атроф-муҳит шароитига эҳтиёжи йўқлиги, турли субстратларни кучли ферментатив хусусияти сабабли парчалаш қобилияти мавжудлигидир. ЎЮЧ электромагнит майдони фузариоз инфекциясига самарали таъсир қилади ва маҳсулотларни фузариотоксинлар билан ифлосланиш даражасини пасайтирувчи усуллардан бири деб ҳисобласа бўлади. Маҳсулотни 60^°С гача қиздирганда инфекция миқдори нолга тушади.
Шу тариқа, ўта юқори частотали электромагнит майдонларини экологик тоза технологик ишлаб чиқариш жараёнларини яратишда, озиқ-овқат тармоқларида маҳсулотни қайта ишлаш ва сақлашда қўллаш имкониятларини очади.
Стандарт технология бўйича пюре тайёрлашда қанд миқдори барра меваларга нисбатан камаяди. Микротўлқинли усулдан фойдаланганда ушбу кўрсатгич стандарт технологияга қараганда 2-3% га ошади [64;41-42 б].