автореферат диссертации по технологии продовольственных продуктов, 05.18.12, диссертация на тему:Получение пищевых порошков в сушилках-мельницах вибрационного типа

На правах рукописи

ДУБКОВА НАИЛЯ ЗУФАРОВНА

ПОЛУЧЕНИЕ ПИЩЕВЫХ ПОРОШКОВ В СУШИЛКАХ-МЕЛЬНИЦАХ ВИБРАЦИОННОГО ТИПА

05.18.12 — Процессы и аппараты пищевых производств

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

2 7 ОКТ 2011

Казань-2011

4858248

Работа выполнена в федеральном государственном бюджетном образователь ном учреждении высшего профессионального образования «Казанский националь ный исследовательский технологический университет»

Научный консультант: доктор технических наук, профессор

Николаев Андрей Николаевич

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Антипов Сергей Тихонович доктор технических наук, профессор Габитов Фаризан Ракибович доктор технических наук, профессор Садыков Ренат Ахатович

Ведущая организация: ГОУ ВПО Оренбургский государственнь

университет

Защита диссертации состоится « 25 » ноября 2011 г. в 1400 часов на засед; нии диссертационного совета Д 212.080.06 при Казанском национальном исследов тельском технологическом университете по адресу: 420015, г. Казань, ул. К.Маркс; 68, зал заседаний Учёного совета (А-ЗЗО).

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Казанского национально! исследовательского технологического университета.

Автореферат разослан « Л октября 2011 г.

Учёный секретарь диссертационного совета доктор технических наук, профессор

С.И. Поникаров

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Основной целью пищевой промышленности является снабжение населения качественными натуральными продуктами питания. Овощи и фрукты олжны круглый год присутствовать в рационе питания человека, как незаменимый источник витаминов, органических кислот, минеральных веществ, необходимый для полноценной жизнедеятельности людей. Поэтому хранение и переработка растительного сырья с охранением всех его питательных свойств является основной задачей пищевой и перера-атывающей промышленности.

Важным фактором, определяющим эффективность переработки растительного сы-ья, является сезонность его поступления на хранение и переработку, а также урожай-ость, изменяющаяся из года в год. Сезонность поступления скоропортящихся продуктов буславливает сжатые сроки их переработки. Это приводит к необходимости разработки и недрения таких способов переработки, при которых у растительного сырья вырабатыва-гся способность к длительному хранению при сохранении состава исходного сырья.

Традиционные формы хранения и транспортирования растительного сырья предпо-агают ограниченные сроки и сложные условия хранения продукции. Большой объём ельскохозяйственного сырья делает его хранение и транспортировку сложными, дорого-тоящими, громоздкими и энергоемкими. Кроме того, неизбежны потери, как самого сы-ья, так и его ценных компонентов при воздействии влаги и высоких температур, напри-1ер, при консервировании.

Порошковый способ является наиболее перспективным, эффективным и компактным пособом длительного хранения без потерь и транспортировки растительного сырья. Кро-1е того, в качестве сырья для этой технологии могут использоваться как цельные продук-I, так и остатки других производств по переработке ягод, фруктов, овощей, которые со-ержат немало ценных компонентов. Пищевые порошки освобождены от значительной исти влаги, содержащейся в обычных продуктах, в связи с чем, имеют незначительный бъём, массу и высокую концентрацию питательных веществ. Низкая влажность порошков лагоприятствует их длительному хранению при максимальной степени сохранения пита-ельных свойств исходного продукта.

Существующие способы получения пищевых порошков являются громоздкими в ап-гаратурном оформлении, энергоёмкими, продолжительными по времени, поэтому пробле-1а создания новых высокоэффективных технологий переработки растительного сырья яв-шется актуальной задачей пищевой индустрии.

В современных условиях внедрение энергосберегающих технологий является од-1им из важных направлений повышения эффективности производства и умелого ведения ехнологических процессов в рыночных условиях хозяйствования предприятий. Одним из амых энергоемких процессов на многих предприятиях является сушка. В частности, про-юлжительность сушки растительного сырья, являющегося наиболее ярким представите-ем термолабильных капиллярнопористых материалов, занимает до нескольких часов в за-исимости от свойств перерабатываемого материала, что обусловлено невозможностью ювышения температуры процесса, приводящей к снижению качества продукта.

Значительно сократить продолжительность процесса, а значит, и снизить его себе-тоимость, позволяет проведение сушки и измельчения в одном аппарате для постоянного бновления поверхности испарения свободной влаги. Однако данные технологии до сих ор не имеют расчетной базы, позволяющей получить оптимальные режимные параметры гроцесса. Кроме того, нет четких рекомендаций по выбору той или иной технологии суш-си с одновременным измельчением применительно к различным видами растительного ырья. Разработка методов расчета технологических процессов сушки растительного сы-

рья при сопутствующем измельчении, совершенствование действующих и создание новы высокоэффективных ресурсо- и энергосберегающих технологий и их аппаратурно1 оформления является актуальной задачей, имеющей важное хозяйственное значение.

Работа выполнялась в соответствии с федеральной целевой программой «Приори тетные направления науки и техники» (гос. контракт № 02.516.11.6040); в рамках ФЦ1 «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» на 2009-2013 годь (гос. контракты № 02.740.11.0062; 02.740.11.0753; П560)..

Целью работы является исследование процессов получения пищевых порошков и: растительного сырья с совмещением сушки и вибрационного измельчения при понижен ном давлении, разработка их аппаратурного оформления и методов расчета.

В соответствии с поставленной целью в настоящей работе решались следующие за

дачи:

- разработка способов получения пищевых порошков из растительного сырья о вмещением сушки и измельчения в одном аппарате;

- экспериментальные исследования закономерностей движения перерабатываемой материала в вибрационном аппарате непрерывного действия;

- разработка теоретической схемы движения мелющих тел в вибрационном аппара

те с круговой траекторией колебаний корпуса;

- теоретические исследования условий движения и взаимодействия частицы мате риала с вибрирующим корпусом, определение оптимальных параметров вибрации из уело вий максимальной скорости циркуляции загрузки;

- экспериментальные исследования кинетики измельчения растительного сырь различной влажности в диапазоне режимных параметров аппаратов;

- экспериментальные исследования кинетики сушки различных видов сырья в зави

симости от режимных параметров процесса;

- разработка математического описания процессов сушки растительного сырья сопутствующим вибрационным измельчением при кондуктивном и кондуктивно

конвективном способах подвода тепла;

- определение затрат мощности на перемешивание загрузки в зависимости от ре

жимных параметров процессов сушки и измельчения;

- разработка аппаратурного оформления технологических процессов производств; пищевых порошков совмещением в одном аппарате сушки и измельчения и промышлен ная реализация результатов теоретических и экспериментальных исследований и конст

рукторских разработок.

Научная новизна работы заключается в том, что:

- впервые исследованы и обобщены закономерности процесса получения пищевы порошков из растительного сырья совмещением сушки и измельчения в аппаратах вибра

ционного типа; .

- в результате экспериментальных исследований структуры потока перерабатывав

мого материала в вибрационном аппарате были определены режимные параметры, обеспе чивающие необходимое для сушки материала среднее время пребывания;

- в результате исследований условий циркуляции материала в вибрационном аппа рате определена зависимость времени контакта перерабатываемого материала с греюща поверхностью и оптимальные параметры вибрации из условий максимальной скоростт циркуляции загрузки; разработанный механизм послойного движения мелющих тел в виб рационном аппарате, позволил проводить процесс измельчения растительного сырья в ра циональных режимах за счет выбора начального размера частиц в зависимости от ампли туды колебаний корпуса;

- в результате экспериментальных исследований выявлены кинетические закономерности процессов сушки при пониженном давлении, вибрационном смешении и измельчении растительного сырья при производстве пищевых порошков при кондукгавном и кондуктивно-конвективном способах подвода тепла;

- экспериментальные исследования кинетики измельчения растительного сырья различной влажности при различных параметрах вибрации позволили выявить, что измельчение не является лимитирующим процессом при производстве порошковых продукте, а лишь интенсифицирует процесс сушки, за счет постоянного обновления поверхности испарения свободной влаги;

- в результате экспериментальных исследований получены зависимости коэффициента внешнего трения для различного растительного сырья в зависимости от влажности образцов, определены зависимости затрат мощности на перемешивание загрузки при про- едении процессов сушки и измельчения в вибрационных аппаратах;

- разработано обобщенное математическое описание технологических процессов, протекающих при сушке растительных материалов с сопутствующим вибрационным измельчением, позволяющее определить время получения пищевых порошков и скорость фоцесса;

- выявлены пути интенсификации процессов переработки растительного сырья, поучены рациональные режимные параметры сушки, смешения и измельчения.

Достоверность полученных результатов подтверждается использованием фунда-ентальных законов теоретической механики, тепло- и массообмена при испарении жид-ости, общепринятыми методами экспериментальных исследований, а также сходимостью езультатов теоретических и экспериментальных исследований.

Практическая ценность. В результате комплексного исследования тех-ологических процессов сушки растительных материалов с сопутствующим измельчением фи получении пищевых порошков разработаны:

- новый способ получения пищевых порошкообразных продуктов из растительного ырья (патент РФ № 2064477);

- новые конструкции сушильного оборудования, а также конструктивные рекомен-ации, направленные на улучшение качества высушиваемого материала, новизна конст-укций подтверждена патентами (патенты РФ № 2229340, 2413577, свидетельство на по-езную модель № 14649).

- рациональные технологические режимы ведения сушки растительных материалов с сопутствующим вибрационным измельчением; технологические схемы переработки рас-

ителыюго сырья в пищевые порошкообразные продукты;

- экспериментальные установки и методики исследований кинетики сушки, смешения и измельчения растительного сырья.

Реализация работы. Результаты проведенных в работе исследований реализованы при создании конструкторских решений, методик расчета, конструкторской документации на стадии рабочих чертежей, паспортов и инструкций по эксплуатации. На техническую документацию имеется заключение регионального отделения санэпиднадзора и НПО «Пищепромпроектмаш». Внедрение аппаратов для сушки и измельчения растительного сырья осуществлено на предприятиях ОАО «Казанский завод продовольственных товаров», ООО «Ремтех», ОАО «Таткрахмалпатока».

На порошки из растительного сырья разработаны технические условия ТУ 9164001-2069635-93 «Порошки пищевые растительного происхождения», получен гигиенический сертификат № 478358 от лаборатории на основании протокола анализа качества порошков в лаборатории СЭС.

Разработанные экспериментальные установки, методики и результаты исследова ний внедрены в учебный процесс в рамках курсов «Технология сушки» и «Технологичс ское оборудование отрасли».

Основные положения, выносимые на защиту. Решение проблемы, состоящей создании ресурсо- и энергосберегающих технологий и аппаратурного оформления процес сов сушки растительного сырья при пониженном давлении с одновременным измельчени ем, на основе режимных параметров и конструктивных характеристик, полученных в рс зультате расчета обобщенного математического описания, а именно:

- способы получения пищевых порошков из растительного сырья совмещение процессов сушки и измельчения в аппаратах вибрационного типа;

- механизм послойного движения загрузки в вибрационном аппарате, позволяющш проводить процесс измельчения растительного сырья в рациональных режимах;

- математические зависимости определения времени пребывания материала в виб рационном аппарате от его режимных параметров;

- параметры вибрации, обеспечивающие максимальную скорость циркуляции пере рабатываемого материала в вибрационном аппарате; математическая зависимость опреде ления времени контакта перерабатываемого материала с вибрирующим корпусом;

- результаты экспериментальных исследований кинетики процессов сушки при по ниженном давлении и вибрационном воздействии и кинетики измельчения растительног сырья при производстве пищевых порошков;

- результаты экспериментальных исследований коэффициента внешнего трения дл различного растительного сырья в зависимости от влажности образца, необходимые дл расчета затрат мощности; математические зависимости затрат мощности на перемешива ние загрузки в зависимости при проведении процессов сушки и измельчения; результать экспериментальных исследований затрат мощности в зависимости от различных режим ных параметров процессов;

- обобщенное математическое описание технологических процессов, протекающи при сушке растительных материалов с одновременным вибрационным измельчением;

- конструкции аппаратов получения пищевых порошков из растительного сырья со вмещением сушки и вибрационного измельчения в режиме интенсивной циркуляции за грузки;

- усовершенствованные технологические схемы получения пищевых порошков и' растительного сырья и режимы переработки растительного сырья в пищевые порошкооб разные продукты;

- экспериментальные установки и методики исследований кинетики сушки, смеше ния и измельчения растительного сырья.

Апробация работы. Основные положения диссертации докладывались и обсужда лись на:

Международной научно-технической конференции: «Холод и пищевые произведет ва», СЛетербург, 1996; на Межрегиональных научно-практических конференциях «Пище вая промышленность-2000» Казань, 1996, 1998; на Международной научно-техническоГ конференции «Ресурсосберегающие технологии пищевых производств» С.Петербург, 1998; на Международной конференции «Методы кибернетики химико-технологических процессов», Москва - Казань - Уфа, 1999; на конференци молодых ученых «Пищевые технологии и биотехнологии», Казань, 1998 - 2010; на совместном заседании президиума АН РТ и коллегии министерства и продовольствия РТ, Казань, 1996; на IV Международной научно-технической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Научный потенциал студенчества в XXI веке» г. Ставрополь, 2010; на III научно-практической конфе-

енции с международным участием «Современное состояние и перспективы развития пи-девой промышленности и общественного питания», Челябинск, 2010; на II Международ-[Ой научно-технической конференции «Новое в технике и технологии пищевых произ-одств», Воронеж, 2010; на XXIII Международной научной конференции «Математиче-кие методы в технике и технологиях - ММТТ-23», Саратов, 2010; на 3-ей Всероссийской гаучно-практической конференции «Технологии и оборудование химической, биотехноло-ической и пищевой промышленности», Бийск, 2010; на V научно-практической конфе-енции молодых ученых, Магнитогорск, 2010; на Международном научно-техническом емшшре «Актуальные проблемы сушки и термовлажностной обработки материалов», Во-онеж, 2010.

Результаты работы экспонировались на биотехнологической выставке «РосБиоТех» Москве (2009, 2010). На этой выставке установка вибрационной сушилки-мельницы удо-гоена серебряной медали (2009), а способ получения пищевых порошков золотой медали 2010).

Публикации. По результатам выполненных исследований автором опубликовано б печатных работ, в том числе 14 статей в ведущих рецензируемых журналах и 5 патен-ов.

Объем н структура работы. Диссертация состоит из введения, семи глав, заклю-ения, списка литературы и приложений.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы диссертации, ее научная и практиче-кая значимость, сформированы цели и задачи исследований и дан краткий обзор содер-ания диссертации.

В первой главе изложен методологический подход к исследованию тех-ологических процессов, протекающих при сушке растительного сырья с сопутствующим змельчением с получением пищевых порошков, исследование свойств растительного сы-ья, как объекта сушки. На основании анализа химического состава, строения, питатель-гой ценности, полезных свойств различных классов растительного сырья и широты при-енения как компонентов пищи произведен выбор необходимых и ценных представителей тих классов как объектов исследования. Выполнен обзор различных способов хранения астительного сырья, показаны их преимущества и недостатки. Представлен новый способ олучения порошков из растительного сырья, при котором процесс сушки проводится с 1 зименением внешнего подогрева при сопутствующем измельчении и смешении в аппара-ах вибрационного типа. Измельчение продукта в процессе сушки мелющими телами, за-ружаемыми в аппарате, постоянно обновляет поверхность испарения со свободной вла-ой, обеспечивая первый период сушки на все время процесса, а также исключает налипа-ше частиц загрузки на греющую поверхность. Вибрационное перемешивание всей загрузи способствует выравниванию температуры и влажности во всем объеме загрузки и ин-енсификации теплообмена. Вакуумирование позволяет исключить перегрев материала, беспечивая сохранение всех качеств исходного продукта. При этом для поддержания емпературы высушиваемого материала производится подвод тепла через нагретую по-ерхность, компенсирующий теплоту парообразования и различные потери тепла. Непре-ывный отсос паров испарившейся влаги поддерживает постоянный градиенг концентра-ии влаги в аппарате.

Предложена конструкция вибрационной вакуумной сушилки - мельницы периодического действия, в которой реализован представленный способ получения порошков из растительного сырья (рис.1). Горизонтальный цилиндрический корпус с центральной

трубой, в которой размещен на подшипника) вал двухмассного инерционного вибратора, ус] тановлен на упругих опорах.

Вибратор вращается от электродвигателе через гибкую муфту. Корпус вибросушилю снабжен рубашкой для подачи в нее теплоноси теля (ТН). Подготовленное сырье загружаете: через верхний люк, крышка люка плотно закры_ вается и включается система вакуумирования. I рубашку подается теплоноситель, и температур, в аппарате доводится до заданного значений После этого включается привод сушилки и на' чинается процесс сушки материала. '

Одним из направлений интенсифшсацш технологических процессов является переход о] периодического к непрерывному производству При этом предложено интенсифицировать теп1 лообмен комбинацией контактного и конвекгив| ного подвода тепла к объекту сушки при интен-| сивном перемешивании последнего, а также из] быточной загрузкой аппарата из расходного бункера за счет естественного подпора столбу подготовленного сырья и поддержания начального коэффициента заполнения аппарата! равного единице. Разработана конструкция вибрационной сушилки-мельницы непрерыв; ного действия, которая состоит из корпуса, представляющего собой горизонтальный бара1 бан (рис.2), имеющий теплообменную рубашку для прохода сушильного агента.

Рис.1. Вибро-вакуумная сушилка-мельница: 1- корпус; 2, 3- крышка загрузочного и выгрузочного люков; 4- вибратор; 5- упругая опора; 6- мелющие тела; 7- обрабатываемый материал; 8- теплообменная рубашка.

10 12 4 2 1 7 6

А-А

Рис.2. Вибрационная сушилка-мельница непрерывного действия. 1 - корпус; 2 - теплообменная рубашка; 3 - инерционный вибратор; 4 - перегородки секций; 5 - упругие опоры; 6 -загрузочный бункер; 7 - загрузочный рукав; 8 - патрубок отвода сушильного агента; 9 - мелющие тела; 10 - торцевая стенка корпуса; 11 - выгрузочный патрубок; 12 - штуцер подачи; 13 -затвор сушильного агента.

Сушильный агент подается в теплообменную рубашку и, равномерно по всей поверхности нагревает корпус барабана, а, дойдя до перфорированной зоны последней сек-

|ции барабана, попадает внутрь последнего - в зону конвективного теплообмена. Сушильный агент, пройдя через перфорированные перегородки секций, попадает в первую секцию, полностью заполненную исходным влажным продуктом, где предварительно нагре-'вает его и полностью очищается от уносимой мелкой фракции готового порошка, которая ^налипает на влажную поверхность частиц исходного продукта при прохождении через пространство между частицами сырья. Очищенный, охлажденный и насыщенный парами влаги сушильный агент удаляется. Готовый сухой порошок удаляется через перфорированную торцевую стенку последней секции, выгрузочный люк и затвор.

Комплексные лабораторные и промышленные испытания проведены на установках 'объемом 0.4 и 200 литров, получены порошки из различных видов растительного сырья ¡(корнеплоды, ягоды, травы).

I Изложение первой главы завершается постановкой основных задач исследования.

Во второй главе изложены результаты экспериментальных и теоретических исследований перемешивания в вибрационных аппаратах. При анализе процессов тепло- и мас-сообмена в аппаратах вибрационного типа, главным фактором, определяющими теплообмен в этих системах, является подвижность, циркуляция и измельчение виброкипящего (слоя дисперсного материала.

Для описания характера потока внутри вибрационного аппарата непрерывного действия используется предложение об аналогии процесса перемешивания процессу виб-¡ротранспорта и прохождению упругой волны между слоями загрузки (диффузия, осевое и радиальное смешение). Для расчета аппаратов с неидеальным движением потока применяют диффузионную модель. Процесс осевого смешения при постоянной интенсивности перемешивания описывается уравнением Фика:

! а)

с! г <Ьс

где О - эффективный коэффициент перемешивания.

Параметром, однозначно характеризующим осевое смешение, является эффективный продольный критерий Пекле:

Ре-^Ь О

Рис. 3. Кривые отклика на импульсное возмущение при Кз =0,5, со = 367^

(2)

Проведены экспериментальные исследования времени пребывания материала в вибрационном аппарате непрерывного действия при различных режимных параметрах аппарата методом «черного ящика» (рис.3). Характер С-кривых и расчетные значения критерия Пекле на различных режимах работы аппарата показали, что поток материала в аппарате описывается диффузионной моделью, занимающей промежуточное место между реактором идеального вытеснения и реактором идеального смешения.

В результате проведения полного факторного эксперимента определены оптимальные рабочие параметры по времени пребывания материала в аппарате.

Рис. 4. Кинетические кривые вибрационного смешения

Обработкой экспериментальных данных по исследованию кинетики смешения мс тодом Брандона найдены уравнения зависимости среднего времени пребывания, произво дительности и средней скорости движения материала в корпусе от рабочих параметров, г* = (-339,49 + 689,44^ + 432,33^)(з,74 - 4,02Л + 1,38Лг )х (3,27 - 0,01®) Q = 1,б(2111,37 -1905,79^ -157,8lk]an\- 1'49 + 4,56А -1,87Л2)х (- 2,61 + 0,01а»)

Wi = l,0l(30,96 - 54,93itM + 24,36^ЙД-1,107 + 3,84А -1,35А2 )х (1,06 - 0,002«)

Данные зависимости были проверены на адек ватность сравнением расчетных и табличны значений критериев Фишера. В результате по лучена удовлетворительная сходимость экспе риментальных и расчетных данных.

По полученным уравнениям можно вы брать параметры вибрации для данных габари тов корпуса, позволяющие обеспечить врем пребывания, требуемое для сушки сырья с раз личной начальной влажностью до требуемо конечной, при соответствующей производи тельности. ¡

Анализ кинетических кривых (рис.4} полученных в результате экспериментальны; исследований, показал, что наилучшее пере мешивание имеет место при рабочих парамет pax смесителя периодического действия, лежащих в пределах : кзап = 0,5 - 0,7

А = 0,6 -0,83 мм; со = 367 рад/с, что соответствует значениям критериев параметриче

о

скогоЯ, = — = (5 + 1)Л0~Ъ иФруда Fr = — 1 D g

Значения критерия Фруда дня непрерывного вибрационного смесителя соответствует интервалу, найденному для периодических вибрационных смесителей. Параметриче| ский критерий Я, увеличивается по сравнению с рекомендуемыми для периодически? смесителей примерно в 1,7 раз, что объясняется разницей в траектории движения загрузи внутри корпуса, когда появляется составляющая скорости движения загрузки вдоль корпу1 са от входа к выходу, что приводит траекторию циркуляции загрузки к спиральной форме

увеличивая путь движения загрузки.

Было исследовано движение мелющей загрузки в помольных камерах вибрацион ных аппаратов, являющееся наименее изученным. Это связано, с одной стороны, с наличи ем нескольких сотен мелющих тел, одновременно находящихся в движении и взаимодеи ствующих друг с другом, и с другой стороны, замкнутостью объема помольных камер, чтс значительно усложняет или делает невозможным измерение динамических параметров за грузки. Как правило, исследуют движение мелющей загрузки в течение большого количества времени, однако, главное значение имеет процесс, происходящий за один оборот вал; вибратора. За 1 секунду происходит около 50 оборотов, а весь процесс помола будет состоять из нескольких десятков тысяч циклов. Именно этот малый цикл определяет харак

тер помола. .

Рассмотрим расчетную схему. Координаты любой точки аппарата (рис.5) в подвиж

ной системе координат оху и неподвижной системе координат о'^Л связаны равенствами:

= 8*11.

О'

f У

.....♦M(*,y,t)

/ 0, ¡ \

шт X \ X ш щ

(4)

V = Vo{-c) + y

где , r¡0 - координаты начала системы отсчета оху относительно неподвижной системы о '<f r¡.

Начало системы отсчета ¿;0 (и все точки корпуса аппарата) совершает поступательное движение по закону

4(г)=4н+/Дг)

где #0М=£>(0), /,(т),

- закон, по которому совершает движе-

I

4 ние корпус аппарата.

Как правило, на практике, применяются режимы работы аппарата с круговой траекторией колебаний его корпуса по закону fx(t)= A sin т

fy(t) = A{cosm-\) Проекции скоростей в обеих системах отсчета определяются равенствами: v' = = drl< s dr' " dr

dr y dt Здесь индекс i индивидуализирует конкретный шар.

Равенства (3), (4), (5) позволяют установить связь между скоростями шара и частицы жидкой фазы относительно неподвижной системы отсчета o'¡ ц и относительно подвижной системы отсчета оху.

U 4

'ис. 5. Расчетная схема движения вибрирующего корпуса с загрузкой

-v' - Acó eos т

~ v'y + Aasincor

(6)

где v'^, v'n - проекции скорости шара на оси о '¡J и о 'ц\

ух, Уу - проекции скорости шара на оси ох и оу. Запишем уравнения Ньютона, описывающие движение шара относительно корпуса Аппарата:

Ж . 2

т, —— = -т,А со sin cot + F', ' dt

dv' ,

m¡ —— = -m¡g - m¡Aco eos cot + F dt

(7)

где Р'х, Р' - проекции сил взаимодействия шаров на подвижные оси координат ох и

оу, связанные с проекциями Fl, F' известными равенствами.

Отметим, что в неинерциальной системе отсчета оху, наряду с силой тяжести, появ ляются слагаемые -m¡Aco2 sin cot, -m¡Aa)2 cos cot, которые рассматриваются как про екции силы инерции на оси ох и оу.

Дифференциальные уравнения (7) необходимо решать с учетом начальных условий сформулированных для каждого индивидуального шара

при т = ти (8)

_ r Ir" I

У У

\Е где т» " начальное время, начиная с которого кон

А/ ДО^о^-О-^А кретный i-ый шар начинает двигаться относительно корпу1 сааппарата.

\ "О 2/ Таким образом, прежде чем приступить к решени^

\0£0/ уравнений (7), необходимо решить задачу об определении i времени начала движения конкретного шара т'и для чегс

Рис.6. Схема действия сил проведем качественный анализ поведения шаров в annapaj те. |

В подвижной системе отсчета оху на все шары действует сила тяжести = m¡g¿

сила инерции \FUH j = m¡Aa>2, направленная противоположно направлению ак.

Рисунок 6 наглядно показывает, что относительно корпуса аппарата движется лшш| слой шаров находящихся выше линии АС параллельной направлению действия сил инер^ ции и тяжести Fm + Fm, где точка А крайняя левая точка свободной поверхности АВ мает сива шаров. Все шары ниже линии АС будут оставаться неподвижными относительно кор' пуса аппарата. В дальнейшем равнодействующая сил инерции и тяжести FUH + Fm меняет1 свое направление, и новые слои шаров включаются в движение. При сот)л уже весь массив шаров движется относительно корпуса аппарата.

Слой шаров, находящихся на линии АС, приходят в движение когда, в предельном случае, линия АС совпадает с направлением вектора Fm + Fm. На практике /3¡ чут^ меньше.

Учитывая, что

- m g - rn.Ao)2 cos ml

tgfi, =- '2 .-7-"

m¡Aсо sina>zn

получаем уравнение, служащее для определения начального времени т'н для i-ro| слоя шаров.

N + cos т'н + tga¡ sin т'н = 0 (9)

где N =

Aw2

Таким образом, задавая значения а( из (9), определяется время г'н когда начинает двигаться относительно корпуса аппарата слой, лежащий на линии АБ, имеющий соответствующий угол а(. Уравнение (9) показывает, что в момент времени сот = ж последний

я .

слои шаров (ai = —) отделяется от корпуса и вместе со всем массивом шаров начинает

перемещаться вправо.

Особенностью такого послойного режима движения шаров является то, что каждый последующий слой начинает двигаться позже предыдущего и поровый объем в массиве шаров при таком движении увеличивается во времени по сравнению с пористостью неподвижного слоя. При таком движении взаимодействие шаров между собой незначительно, так как они находятся во взвешенном состоянии. Из вышесказанного следует, что в уравнениях движения (7) мы можем пренебречь вкладом сил взаимодействия между шарами

(Р^.Ру)

Для удобства решения поставленной задачи введем безразмерные величины равенствам:

А A Am Асо Am

В новых переменных уравнения движения примут вид:

du' . _

df

du„

■ = -sinr,

- -N * - cos т

(10)

df

Начальные условия (8) преобразуются к виду

х* =х0 , их = их0,

У' =у'о, и'у=и'у 0,

при г = г,; (11)

(12)

Интегрируя (10) дважды, с учетом начальных условий (11) получим

1и'х = и'х0 + cos г - COS f'H

К - Ко ~sin*+ sin~ "г»)

х' - х'0 + (и'х0 - COS г,' \т -f',)+ sin ¥ - sin ГI

у' = У'о + (Ко +sin-f»)+cosf -cosК ~y - К)2

Расчет по формулам (12), (13) проводится при и'х0 = u'yQ = 0 (все шары при г (г,' находятся в покое) до тех пор, пока шар, находящийся в момент начала движения в верхнем нулевом слое в крайне правом положении, после отделения от корпуса аппарата в точке В при некотором времени тк не коснется вновь корпуса аппарата. В этот момент времени весь верхний (нулевой i = 0) слой шаров, находящихся слева от этого контрольного шара останавливается относительно корпуса аппарата и начиная с f) г, начинается качественно новое движение шаров.

Мелющие тела при этом находятся во взвешенном состоянии, а в зазор между корпусом и шарами попадает измельчаемое сырье (рис.7). Полет всей массы шаров продолжатся до того момента, когда шар, соответствующий точке Л0, не столкнется с корпусом. В момент удара первого шара о корпус с определенной силой, он приобретает новое ускорение противоположное ей. Однако двигаться в этом направлении шару мешает масса шаров,

движущаяся с такой же силой в направлении корпуса.

Рис. 7. Механизм послойного движения мелющих шаров

Тогда вся масса шаров послойно обрушивается в первоначальное положение, исти рая и раздавливая при этом измельчаемое сырье, и движение начинается заново, согласи вышеизложенной схеме.

Результаты исследований механики движения шаров наглядно показали, что про цесс измельчения материала в помольной камере при зарезонансном режиме работы мельницы происходит за счёт:

- истирания о внутреннюю стенку при циркуляции загрузки относительно неподвижной камеры, за счет затаскивания материала в образованный зазор между мелющими телами и корпусом;

- истирания материала между шарами, за счет чередования взвешенного состояния шаров и плотного соприкосновения;

- высокочастотного ударного воздействия шаров с малыми амплитудами колебаний на материал, попавший в зазор между корпусом и шарами, при обрушении последних.

Послойное движение массива мелющих шаров объясняется изменением направления силы инерции, меняющейся в соответствии с направлением движения дебаланса вибрационного аппарата. Результаты расчета позволяют определить размер зазора между загрузкой и корпусом аппарата и, соответственно, выбрать начальный размер частиц измельчаемого материала при соответствующей амплитуде колебаний для более эффективного измельчения.

Было исследовано взаимодействие вибрирующего корпуса с перерабатываемым материалом. Для выяснения причин движения материала относительно вибрирующей поверхности необходимо рассмотреть динамическое равновесие частицы весом О, находящейся на этой поверхности. На рис.8, приведена схема действия сил между частицей и колеблющейся поверхностью смесителя. На частицу кроме веса действует центробежная сила Р, направленная по радиусу вращения:

Р- — Асо2 (14)

ё

В плоскости соприкосновения частицы с корпусом развивается сила трения Р, направленная вдоль касательной к поверхности в сторону, противоположную относительной скорости V :

F = /((?ссма - Р„) (15)

где Рн - нормальная к поверхности корпуса (касательной) составляющая центро-

ежнои силы; а - угол наклона между касательной к поверхности и горизонтом. . 4У

Рис. 8. Схема сил взаимодействия загрузки с корпусом вибросмесителя

Равновесие частицы относительно корпуса нарушается при условии:

(G since+PX)>F или (Gsin а + РХ)> /(Gcos а -Ри) (16)

Подставив значения Рх и Ри и сделав некоторые преобразования, можно найти угол юворота дебалансов в момент начала движения материала:

(cosq>k - f sin<pk)=--cos a-sin а) (17)

Аю

где <рк - искомый угол поворота.

sin и

Имея в виду, что / = tgfi = —— можно условие (17) записать как:

cos ¡л

cos((pk+n) = -

Aú)¿

- = -к'

(18)

где 1к- ускорение отрыва при прямом скольжении

1к = gsin{ji-a) (19) к' - коэффициент прямого скольжения

/с>= h = gsin(/.i-a) (20)

Аа2 А&2

В зависимости от соотношения сил F, Рх, Gsin а скольжение материала может ыть прямым и обратным. А соотношение сил Рн и G sin а определяет условие отрыва атериала от рабочей поверхности машины. Из соотношения сил, действующих на мате-

ТА ??Ь

риал, можно установить, что движение послед него относительно рабочего органа аппарат определяется параметрами вибрации (А, ю) i коэффициентом внешнего трения его по по верхности контакта.

Нужно отметить, что при работе машин отрывом материала от рабочей поверхност) увеличивается расход энергии на преодолени сопротивлений, возникающих при встрече ма териала с корпусом. Величина этих сопротив лений пропорциональна кинетической энергш соударения загрузки и корпуса и коэффициент) трения между ними.

Для движения материала в аппарате i сохранения заданных параметров вибрацш Рис.9. Вибрационная сушилка-мельница: корпуса расходуется энергия, передача котороГ 1 - корпус; 2,3- крышка загрузочного и выгру- ОТ К0РпУса к загРУзке производится следую зочного люков; 4-вибратор; 5-упругие опоры; б- ЩИМ образом. При движении корпуса вибро мелющие тела; 7- обрабатываемый материал; 8- месителя частицы, непосредственно соприка теплообменная рубашка; 9 - серповидные зазо- сающиеся с корпусом, получают ударный им ры; ТА - тепловой агент. пульс и передают его более отдаленным слоям,

то есть при колебаниях корпуса по загрузке проходят упруго-вязкие волны. В результате колебания частиц и их соударения появляется взвешенное состояние загрузки. Кроме колебаний вся масса загрузки в вибросмесителе циркулирует вокруг центра тяжести загрузки с угловой скоростью, значительно меньшей угловой скорости колебаний камеры.

Циркуляция загрузки складывается из полетов и скольжений ее относительно корпуса - режим с подбрасыванием. Наличие серповидных зазоров между загрузкой и корпусом (рис.9) показывает взаимодействие их в данной точке поверхности лишь часть периода колебаний.

На рис.10 представлена траектория движения точки а корпуса вибросмесителя, а также диаграмма скоростей корпуса (vr и vy — v„) и загрузки, взаимодействующей с корпусом (их и ип). Скорости корпуса и загрузки направлены по касательной и нормали к

поверхности в этой точке. Скоростные диаграммы показывают теоретически возможный вариант совместного движения загрузки с корпусом (oq), обратного скольжения (qd), прямого скольжения (bm). В точке d наступает равновесие Psincor > G, то есть условие отрыва массы от рабочей поверхности. После некоторых преобразований получено условие и угол отрыва (pd массы с учетом угла наклона касательной а:

тАа>г sin{fpd -а)> mgcosa (21)

Отсюда q>d > arcsin

cosa

Fr

■ + а, где Fr =

Am1 g

- критерий Фруда.

При а=0 частица находится внизу, касательная горизонтальна, тогда =

Fr

Угол отрыва меняется от 0 до угла естественного откоса, значение критерия Фруда меняется соответственно от оо до 1. Для значений Рг = 6^-14 условия отрыва частиц внизу корпуса создаются при малых углах <рл = 4-И0°. Частицы, находящиеся у корпуса с а = 0^90°,

отрываются только при (pd = я/2, то есть до угла я/2 частицы двигаются вместе с корпусом до точки отрыва.

Оптимальный угол полета для вибросмесителей будет определяться из условия максимальной кинетической энергии соударения загрузки с рабочим органом. Углом полета 5 (рис.10) называется угол поворота дебаланса с момента отрыва частицы (т-d) до встречи с рабочей поверхностью корпуса (т.Ь).

Кинетическая энергия частицы равна

где vy - абсолютная скорость соударения частицы с рабочим органом, нормальная к его поверхности.

vy=un + vn (23)

и„=#г (24)

vn = аА sin{ct)T - у^) (25)

Подставив эти значения в (23), можно получить

v'y = g Г + соА sin{az - (26)

где ип- скорость падения частицы; v„- нормальная составляющая скорости корпуса. Максимальная кинетическая энергия соответствует максимальной относительной

/ л

скорости, которая определяется из условия - 0 •

dVy/dr = S + Ac¡)2 cos{m - ^2)= 0 (27)

Окончательно время полета загрузки от отрыва до встречи с корпусом будет равно

т„=- arceos (--+ п/ (2g)

(О Аса2 /¿

При известном периоде колебания корпуса Т = 2ж/а>, можно найти на траектории колебания корпуса точку встречи загрузки с ним с максимальной скоростью

( S 1 arceos---

h^-iarccosi-^W)^-+ 7 (29)

Т 2ж Aiо /z 2я 4

Расчет точки встречи h при различных значениях соотношения —показывает,

Аа

s

что изменение угла колебания в пределах—2-—= 0.125 * 0.04 не превышает 5%.

Аа

Проведенные экспериментальные исследования позволили подтвердить оптимальные значения параметров вибрации, обеспечивающих максимальную передачу энергии от корпуса к загрузке и максимальную скорость циркуляции. Таким образом, можно установить оптимальный диапазон изменения критерия Фруда, соответствующий максимальной скорости циркуляции: Fr - 8+11.

Рис. 10. Диаграмма скоростей корпуса и загрузки

На скорость циркуляции значительное влияние оказывает коэффициент внешнего трения загрузки о материал корпуса, на величину которого, в свою очередь, оказывает влияние влажность материала. Увеличение жидкой фазы в смеси ведет к снижению скорости циркуляции с 3.2 1/с для составов с 15% жидкой фазы до 2.3 1/с для 22.5% и полное отсутствие циркуляции при 25% и выше.

Скорость циркуляции загрузки О) * зависит от соотношения угла наклона касательной к корпусу и угла внешнего трения загрузки. Эти параметры определяют соотношение сил трения и касательной составляющей веса загрузки. Оптимальное соотношение линейных скоростей движения корпуса и загрузки (циркуляции) имеет вид:

-AfL = 2с (30)

Reo*

Для вибрационных смесителей с меняется в пределах 0-ИЗ.785 для значений Fr = 1-40. С увеличением числа Фруда более 10 значение с не меняется. Отсюда можно найти соотношение параметра вибрации А с габаритами смесителя в виде параметрического критерия П,:

1 D

со *

О)

(31)

Учитывая пределы изменения максимальной скорости циркуляции для материалов различной влажности при значении критерия Фруда 10, величина параметрического критерия изменяется в диапазоне Я, =(5-*-7)10'3 независимо от габаритов смесителя, сохраняя при этом максимальную скорость циркуляции загрузки.

На основе анализа литературы по теории взаимодействия загрузки и рабочего органа

вибрационных машин, а 4 _ также проведенных ис-

следований, установлены режимы работы вибрационных машин по форме взаимодействия рабочего органа с насыпным материалом, находящимся в свободном состоянии. Для теоретического обоснования и практических расчетов вибрационных сушилок -мельниц выбран режим работы с подбрасыванием загрузки, обеспечивающий максимальную скорость циркуляции, характерный для вибросмесителей.

Определены оп-

Рис.11. Лабораторная вибрационная сушилка-мелышца тамальные интервалы непрерывного действия: 1 - электродвигатель; 2 - привод; 3 - параметров вибрации приемная чаша; 4 - загрузочный бункер; 5 - привод питателя; 6 - кор- г

пус; 7 - рукав; 8 - вал вибратора; 9 - стойки; 10 - дебаланс; 11 - упру- корпуса вибросмесителя гиеопоры; 12-перегородки; 13-конденсатор; 14-калорифер. (амплитуды И частоты

колебаний), при которых максимальны поверхность и время контакта загрузки с корпусоь за один период колебания при максимальной скорости перемешивания.

Учитывая совмещение процессов сушки, смешения и измельчения в одном аппара те, циркуляция загрузки имеет определяющее значение, обеспечивающее интенсивный те плообмен между нагретой поверхностью и загрузкой, перемешивание частиц с различной температурой и влажностью во всём объёме загрузки и исключение локальных нагревов.

В главе 3 представлю комплекс экспериментальны исследований по измельченш различных видов растительно го сырья различной влажносп при различных режимах виб рации на разработанных лабо раторных установках периодического и непрерывного действия (рис.11, 12).

Анализ полученных экспериментальных кинетических кривых непрерывного измельчения позволяет сделать ряд заключений. Удельная поверхность и средний диаметр измельчаемого материала (рис. 13 и 14) принципиально не изменяются по времени в каждой секции вибромельницы, что говорит о хорошей сепарации продукта в обоих корпусах вибромельницы.

Рис. 12. Лабораторная сушилка-мелышца периодического действия: 1 - корпус, 2 - упругие опоры, 3 - вал вибратора, 4 - гибкая муфта, 5 - термостат, 6 - термопара, 7 - вакуум - насос, 8 - вакуумметр, 9 -электродвигатель, 10-потенциометр, 11 - кран - воздушник.

2,5

1,5

э

е-

0,5

О -60 № _ % -90 Ю □ • 120 ал ■ «150 Ш туг \ щуг \

шут шут

N.1

»345 Секции аппарата

Рис. 13. Изменение эквивалентного диаметра частиц картофеля по длине аппарата непрерывного действия при рабочих параметрах аппарата А = 1,07 мм, п = 2240 об/мин.

3 4 5

Сскдои шпзрата Рис. 14. Изменение удельной поверхности частиц картофеля по длине аппарата при рабочих параметрах аппарата А = 1,07 мм, п = 2240 об/мин.

Удельная поверхность с ростом параметров вибрации (рис.15 и 16) увеличивается по нелинейному закону и в определенный момент дальнейшее увеличение рабочих параметров не дает значительного роста. То же самое можно сказать и об изменении производительности.

I зз

I"

Р

П 20

С2*

3

1

■

2000 2250 2500 2750

Частота сращения вала, ой'мш

5000

1.0 1,2 А.\* гжггуЛ! кэлеоА'С Л, лш

Рис. 15. Изменение удельной поверхности частиц порошка свеклы на выходе из установки в зависимости от частоты вращения вала вибратора при постоянной амплитуде колебаний, равной 1,1 мм.

Рис. 16. Изменение удельной поверхности частиц порошка черники на выходе из установки в зависимости от амплитуды колебаний при постоянной частоте вращения вала вибратора, равной 2500 об/мии.

Полученные кривые кинетики измельчения растительного сырья (рис.17) показывают, что процесс измельчения проходит более интенсивно при больших и малых значениях влажности (более 40% и менее 10%). Влияние жидкости на измельчение сказывается даже при незначительных ее добавках и резко возрастает при влажности больше 8%. При средних значениях влажности (~30-й0%) интенсивность измельчения снижается за счет слипания материала и образования конгломератов, а затем снова возрастает, достигая оптимума при влажности 50-80%.

§

Е? 8 В § 6

В 4

0

V I —♦—896 —•—50% —•—40 % —ь—60%

*

800

200 400 600

Дтпиа аппарата, мм

Рис. 17. Кинетические кривые измельчения картофеля различной влажности при рабочих параметрах аппарата А = 1,1 мм, п = 2500 об/мин.

О

а

X -я-"

400 600 Дликаалгарап, мм

Рис. 18. Кинетические кривые измельчения черной смородины влажностью 8% при различных параметрах вибрации

Сравнивая кривые измельчения при различных значениях критерия Фруда (рис.18), можно сделать вывод, что интенсивность измельчения в пределах Рг =114-13 меняется не-

значительно. Это подтверждает, что измельчение с сушкой можно проводить при оптимальных параметрах Рг=8-И 1, соответствующих максимальной скорости смешения.

В главе 4 представлены результаты экспериментальных исследований кинетики сушки растительного сырья при различных рабочих параметрах процесса на примере свеклы, лука, моркови, картофеля, черной смородины.

Для сравнительной оценки с результатами сушки в вибрационной сушилке-мельнице проводились экспериментальные исследования контактной сушки при атмосферном давлении и вакууме.

Зависимость скорости сушки при различных размерах частиц (рис.27, 28) показывает, что уменьшение размеров частиц менее чем ЮммхЮммхЮмм увеличивает скорость сушки незначительно, либо уменьшает его. Такая закономерность сохраняется как при атмосферном давлении, так и при вакууме. Поэтому в технологическом процессе получения порошка для подготовки сырья можно использовать фазу подготовки корнеплодов для получения консервированного гарнира из свеклы или моркови с размером частиц ЮммхЮммхЮмм. Кроме того, начальный размер частиц высушиваемого материала позволяет выбрать оптимальные размеры и соотношения мелющих тел.

Зависимость скорости сушки мятых и цельных ягод черной смородины (рис. 26, 27) показывает, что увеличение количества свободной влаги и поверхности массообмена увеличивает скорость сушки и продолжительность первого периода постоянной скорости сушки.

Сравнение контактной сушки материалов в шкафах при атмосферном давлении и вакууме (рис.19-28) показывает, что снижение давления до 20 кПа увеличивает скорость сушки в 1,2 -1,5 раза.

Рис.19. Кривые изменения влажности картофеля: Рис.20. Кривые скорости сушки картофеля:

1 - контактная сушка при атмосферном давлении; □ - контактная сушка при пониженном давлении; I - сушка в ВСМ без вибрации при вакууме;

0 - вибрационная сушка в ВСМ;

1 - вибрационная сушка с измельчением в ВСМ

Вибрационное перемешивание в процессе сушки способствует интенсивному теплообмену между греющей поверхностью и загрузкой за счет перераспределения нагретых частиц в объеме загрузки, что выравнивает температуру и влажность в нем. Таким образом, в процессе вибрационной сушки (рис.19 - 24) скорость процесса возрастает в 3-3.5 раза по сравнению с контактной сушкой при атмосферном давлении.

250

100 200 Бремя, мин

2 3

Влажность, кг/кг

Рис.21. Кривые изменения влажности Рис.22. Кривые скорости сушки репча-

репчатого лука: того лука:

■ - контактная сушка при атмосферном давлении; □ - контактная сушка при пониженном давлении; Ф - сушка в ВСМ без вибрации при пониженном давлении; О - вибрационная сушка в ВСМ;

А - вибрационная сушка с одновременным измельчением в ВСМ.

200

100

200 300 400 Время, мин

500 600

Рис.23. Кривые изменения влажности черной смородины:

0 1 2 3 4 5 6 Влажность, кг/кг

Рис.24. Кривые скорости сушки черной смородины:

| - контактная сушка при атмосферном давлении; □ - контактная сушка при пониженном давлении; 0 - сушка в ВСМ без вибрации при пониженном давлении; 0 - вибрационная сушка в ВСМ;

д - вибрационная сушка с одновременным измельчением в ВСМ.

1 1 1

—цельные ягоды прн Р^ — мятые ягоды при Р^

V —О-

V —а—цельные ягоды при Р —о— ьшые ягоды прн Р вак

ч

% V

100

200 300 400 Время, мин

500 600

Рис.25. Кривые изменения влажности цельных и мятых ягод черной смородины при атмосферном и пониженном давлениях.

—•—цельные ягоды прн —■—мяше ягоды при —о—цельные ягоды 1фнРвд мятые ягоды прн Р ^

2 3 4 5 6 Влажность, кг/кг

Рис.26. Кривые скорости контактной сушки цельных и мятых ягод черной смородины при атмосферном и пониженном давлениях.

1111

—«— 20да'20мм*20мм —*— ЮшЧОииЮш —•— 10ш'10т40т —у—

0 60 120 180 240 зоо 360 Время, мин

Рис.27. Кривые изменения влажности картофеля с различными начальными размерами частиц в течение контактной сушки при атмосферном давлении

—■—'¿мЖш^ш —10ш40ыы*20ш

Т 5ш*5мн*5мм —•—ЮшЧОыыЧОш

° о 1 2 3 4 5 Влажность, кг/кг

Рис.28. Кривые скорости сушки картофеля с различными начальными размерами частиц в течение контактной сушки при атмосферном давлении

Однако, основная интенсификация сушки растительного сырья происходит за счет применения одновременного вибрационного измельчения в процессе вакуумной сушки, что позволяет проводить процесс исключительно в первом периоде за счет постоянного увеличения поверхности удаления влаги, что увеличивает скорость процесса (рис. 19-24) в 4-5 раз по сравнению с контактной сушкой при атмосферном давлении.

Вибрационная сушка при сопутствующем измельчении в аппарате непрерывного действия (рис. 19-24) позволяет вести процесс в первом периоде практически до полного высушивания частиц порошка.

200 400 Длина аппарата, мм

Рис.29. Кинетические кривые вибрационной сушки и измельчения картофеля при Рг=11.

С учетом влияния физико-механических и теплофизических особенностей растительного сырья полученные экспериментальные данные могут использоваться при создании научно обосноващюй методики расчета процесса получения порошков в вибрационных аппаратах.

Для определения степени влияния измельчения на сушку произведена оценка интенсивности сушки и измельчения сравнением экспериментальной кривой вибрационной сушки без измельчения и кинетической кривой измельчения.

Анализируя кривые кинетики сушки и измельчения (рис.29), можно сделать вывод, что измельчение растительного сырья заканчивается значительно быстрее его сушки. Таким образом, измельчение обеспечивает увеличение первого период сушки, но не является лимитирующей стадией процесса получения порошков.

В главе 5 представлено математическое описание процесса получения порошков из

растительного сырья в вибрационной сушилке-мельнице, опирается на проведении сушки только в первом периоде с учетом кинетики измельчения и особенностей теплообмена виброкипящего слоя.

В вибрационной сушилке-мельнице высушиваемый материал движется противотоком по отношению к теплоносителю. Теплоноситель, проходя вдоль высушиваемого материала отдает тепло и насыщается парами испаренной влаги. В этом случае материальный баланс в парогазовой смеси по влаге запишется в следующем виде:

ОХ + с1М = С{Х + с1Х) (32)

Количество поступившей испаренной влаги:

аМ = Сс1Х (33)

с1М = Д/Г(с„ - с) (34)

Поверхность испарения влаги будет меняться по длине аппарата за счет постоянного измельчения перерабатываемого материала:

в' т Г О' 4 «и. т+сГГ т

X 1 1 Х+4Х

в' м

№ -НОУ ' м м ' Г Л!

хонд

Рис. 30. Структура тепловых и материальных потоков для сушки с конвеюгивно-кондуктивным подводом тепла.

<1Р = аУ-8'уд

К ОЛИ

(35)

Изменение диаметра частиц материала определяется из полученного обработкой экспериментальных данных критериального уравнения:

41,53/ \1,47

- агшЬ)'-

-2,9910"

=е ; (36)

Влагосодержание воздуха находится из выражения:

м

0 1 (37)

Изменение влагосодержание воздуха по длине аппарата происходит за счет испарения влаги

^ = т(с.-с) (38)

а/ 4Сг

Выражая объемную концентрацию пара в паровоздушной смеси через влагосодержание получим:

сIX _я02 ( Хнрвр„ Хрвр„

а о''8'уд'Кза\Рп+хнРв Рп+ХРв;

где темп изменения суммарной поверхности частиц:

7Ю2

(39)

А*='^--8'уд-кзап (40)

4

Тепловой баланс в паровоздушной смеси будет иметь следующий вид:

а: + еж; - ¿в+лшпи = вчЦ + с(х+<шуп (41)

Количество тепла, подведенного к материалу конвективно можно найти:

<®кот=акопМТ-Тм) (42)

Конечная температура воздуха:

Тк=Т + с1Т (43)

Начальная температура воздуха:

Т„ = Т (44)

Преобразуя (41), подставив в него (42), (43), (44), сгруппировав члены и пренебрегая сКс1Т, ввиду малой величины, получим:

{С'св+ОХсп)с1Т = -аконМТ-Тм)+СШс,п{Т-Тм) (45)

Из данного выражения можно найти изменение температуры теплоносителя по длине аппарата:

ат _ ссконв7Ю28'удкзап{Т-Тм) ^ ¿X сп'{Т-Тм) аГ 4 в'(св+Хс„) (П св + Хсп

Подставив в формулу (46) выражение (39), получим:

АТ А*(Т-ТМ) , ЛА*{ ХиРвРп Хрврп \сп'{Т-Тм_)

— V м/ , о

аГ~аконвС(св+Хсп) р в'

Рп+ХнРв Рп+ХРв

с„ +Хс„

(47)

Изменение влагосодержания материала происходит за счет испарения влаги, поэтому материальный баланс по высушиваемому материалу запишется в следующем виде:

С'м\¥с - йМ = См 0ГС + Шс ) (48)

Количество испаренной влаги:

с1М = -С,'мс1\¥с (49)

После некоторых преобразований изменение влажности материала запишем в виде:

= А*

л с:

ХнРвРп ХРвРп

(50)

КРп+ХнРв Рп + ХР, Однако для решения дифференциальных уравнений (39), (47), (50) необходимо добавить условие динамического равновесия на поверхности материала:

^вконв + ^Яконд ~ ¿М ' г (51)

Или:

акот{Т-Тм)+аконд£(Тсп-Тм) = 0(си-с) (52)

где д = - приведенный коэффициент Принимая Тст я Т, получим:

кош + аконб£\Т-Тм) = Р(сн- с)г (53)

Решается на каждом шаге методом последовательных приближений при следующих граничных условиях:

1 = 0: Т = Ттч; X = Хнач

I = Ь: И/'м = №м нач Ограничение:

Коэффициент теплообмена между греющей поверхностью и материалом находится:

= / (54)

где гк - периода контакта загрузки с греющей вибрирующей поверхностью. С изменением влажности и дисперсного состава материала изменяются и теплофи-зические характеристики. Коэффициенты теплопроводности, теплоемкости и плотность загрузки находятся с учетом этих изменений и изменения соотношения «мелющие тела : материал» за счет уменьшения объема последнего в процессе сушки.

Доля периода контакта загрузки с греющей поверхности тк находится с учетом взаимодействия загрузки с корпусом аппарата при изменении влажности и объема загрузки.

Коэффициенты теплоотдачи и массоотдачи при конвективном тепло и массообмене можно определить из уравнения Фреслинга.

Считаем, что весь процесс протекает исключительно в первом периоде сушки. Однако определить продолжительность первого и второго периода сушки можно по следующему алгоритму.

С началом работы аппарата продукт достаточно быстро измельчается и большая часть влаги находится не внутри частиц, а вне их. На рисунке 31 показано, что частицы твердой фазы соприкасаются друг с другом только через слой жидкой фазы, поскольку за счет постоянного измельчения, каждая твердая частица продукта покрыта слоем влаги. Считаем, что первый период постоянной скорости сушки длится до тех пор, пока твердые частицы соприкасаются друг с другом через поверхность жидкой фазы. Это свидетельствует о том, что испарение влаги идет со свободной поверхности. Когда частицы высуши-аемого продукта будут соприкасаться друг с другом и между ними не будет прослойки

жидкости, можем считать, что в этот момент начинается второй период падающей скорости сушки. Однако, поскольку высушиваемый продукт имеет высокую дисперсность, можно предположить, что доля второго периода во всем процессе сушки будет существенно мала.

Согласно предложенной схеме, критическое влагосо-держание массы продукта, соответствующее началу второго периода сушки можно найти по формуле

1Г; =- Ж

М„

о V

* ою ж Рте ^те

(55)

Рис 31. Схема положения твердой и жидкой фазы в аппарате в начальный момент времени.

Считаем, что второй период сушки начинается в тот момент, когда объем жидкой фазы становится меньше объема пор твердой фазы, то есть в системе недостаточно жидкости, чтобы покрыть поверхность всей твердой фазы.

Второй период сушки начинается, в момент времени, когда выполняется условие V >Увл.

Первое критическое влагосодержание можно опреде-

лить:

\-8

(56)

Рис. 32. Схема положения твердой и жидкой фазы в аппарате в момент времени близкий началу второго периода.

£ И

Серия' экспериментов, проведенная с различными продуктами, показали, что параметры, входящие в формулу (56) варьировались в диапазонах

1,3 < — <1,6

Рж 0,3 < е < 0,45

Подставляя полученные экспериментально значения в (56) и сравнивая полученные величины с вели-

Рою

чинами \¥[ экспериментальных кривых скорости сушки получили их хорошую сходимость, что доказывает верность предложенной схемы.

Безразмерная скорость сушки в первом периоде N:

(57)

СО (1т с1т

Известно, что скорость первого периода, соответствующая испарению жидкости со свободной поверхности, зависит в основном от внешних факторов и не зависит от условий переноса влаги внутри материала.

В результате обработки экспериментальных данных получено уравнение:

N1 =2,35-Ю-6 -/У2'14

Яе

0,215

РмК

2,378

(. N1,03

(58)

В случае, когда камера герметична и в ней поддерживается постоянное давление, а вакуум-насосом постоянно откачиваются пары испарившейся влаги, критерий Рейнольдса из уравнения исключается и тогда уравнение (58) будет иметь вид:

N1 = 3,125 -10"5 - Л-

„2.46

/ Л 2,31/ л 1,92

РмК >

V

(59)

Интегрируя (57) с учетом начального условия при г = О IV ~\¥н имеем

IV = }¥„ - ¡т (60)

Время окончания первого периода определяется из условия при х - IV = ИГ]

*7 = (61)

N1

Период падающей скорости сушки незначителен по сравнению с первым периодом сушки. Однако, рассчитать время второго периода сушки несложно, поскольку размеры материала незначительны и практически отсутствуют сопротивление материала диффузии влаги.

Экспериментальные кривые позволяют записать скорость сушки второго периода сушки в виде

Ш

а?

= -к\У

(62)

где к - коэффициент сушки, требующий определения.

Интегрируя (62) с учетом начального условия при г = г/ IV = Щ, получим

(63)

Для того, чтобы определить неизвестный коэффициент модели к используем очевидные условия при г = Т[

<1УУ

ат

= N1.

(64)

Это условие совместно с уравнением (63) позволяет определить коэффициент к и представить (64) в виде

¡г,

(65)

Ж = Г,е или с учетом равенства (61) в виде

Г = г * (66)

Формула (66) позволяет определить время окончания процесса сушки тКЮ, если задать в ней конечное влагосодержание \УК0Н.

1

'и,

" к

л

(67)

Таким образом, в первом периоде сушки текущая влажность материала рассчитывается по формуле

1Г = 1Ри-М/г (68)

Во втором периоде сушки текущая влажность рассчитывается по формуле

—2—1 Ш, IV,

В главе 6 представлены результаты экспериментальных и теоретических исследований затрат мощности при переработке растительного сырья в вибрационных аппаратах. Просчитан полный баланс мощности для вибрационных машин. Расчет мощности на колебания корпуса с загрузкой удобно вести табличным способом, за счет изменения влажности. Экспериментально найдены значения коэффициентов трения пищевых порошков различной влажности о различные поверхности. Было экспериментально исследовано влияние всех факторов, входящих в систему уравнений и формул мощности.

• -А=1,83 ■ -А=1,44 Л. ♦ -А=0,64

Л.

А-

-(

♦ ~

О 50 100 150

Время суппси, мин

Рис.31. Изменение мощности в процесс? получения порошка картофеля при частоте V = 50 Гц и различных амплитудах колебаний.

50

Время сушки, мин

Рис. 32. Изменение затрат мощности в процессе получения порошка картофеля при А = 1,44 мм и при различных частотах 72, 62, 50, 38,25 гц

1,0

<5 0,15

I 0,5

0,25

Т 5 —6

0,5 1,0 1,5 Амплитуда, мм_

25 50

Частота, Гц

250 500

Остаточное давление, мм.рт.ст.

750

Рис. 33. Зависимость мощности, передаваемой загрузке, от параметров вибрации корпуса для картофеля. 1, 2, 3 - №тах, Nиач, Nкон при различных амплитудах V = 50 Гц; 4, 5, 6 - Ытах, Ынач, Nкт при различных частотах, А = 1,44 мм.

Рис.34. Зависимость затрат мощности от остаточного давления при сушке картофеля. 1. V = 50 Гц, А = 1,44 мм; V = 62 Гц, А = 0,64 мм

На рис.31 и 32 приведены графики изменения мощности при различных амплитудах в ходе процесса получения порошка картофеля до установления конечной влажности ма-

териала 5-6%. Согласно этим графикам максимальная мощность передается загрузке при оптимальной амплитуде А = 1,44 мм, благодаря чему необходимая влажность состава достигается в наиболее короткий срок. Выявлено влияние параметров вибрации А и ю на затраты мощности: - линейно зависит от А и в третьей степени от со. Проверены оптимальные значения А и ю полученные по кинетике процесса, при которых Мкол= тах и время перемешивания минимально. Влияние жесткости упругих опор в пределах к = 400025000 кг/м незначительно, не превышает ошибки опыта при работе в зарезонансном режи-

2

ме. При выборе частоты собственных колебаний р\ надо стремиться к низким значениям (2-3.5 Гц), чтобы быстро переходить в зарезонансный режим.

Соотношение веса загрузки и веса корпуса вибрационной машины определяется оптимальным коэффициентом заполнения объема и ее конструкции. Изменение массы загрузки в пределах оптимального значения влияет на мощность как простое изменение общей колеблющейся массы.

Влияние остаточного давления в камере аппарата на величину затрачиваемой мощности изучалось экспериментально при оптимальных значениях вибрации. Увеличение затрат мощности обратно пропорционально количеству воздуха. Воздух играет роль смазки между корпусом и составом, а также проявляет демпфирующие свойства, чем снижает давление при соударениях состава со стенкой. Эго является причиной уменьшения сопротивления движению материала с увеличением количества воздуха.

В главе 7 представлены практические рекомендации по использованию вибрационных сушилок-мельниц для получения пищевых порошков из растительного сырья. Разработаны технологические схемы по производству пищевых порошков из растительного сырья, из отходов ликероводочного производства, а также по производству премиксов, используемых в животноводстве. Разработаны конструкции вибрационных сушилок-мельниц периодического и непрерывного действия, предназначенных для использования, как в пищевой промышленности, так и в смежных отраслях. Разработано и исследовано вспомогательное оборудование для разработанных технологических линий по производству пищевых порошков, в частности шнековые машины. В приложении к работе приведены результаты экспериментальных исследований, статистической обработки полученных данных, акты внедрений, подтверждающие практическое использование основных результатов работы предприятиями, результаты промышленных испытаний и паспорта созданных установок.

Условные обозначения: /7, - параметрический критерий; А - амплитуда колебаний, м; £> - внутренний диаметр корпуса смесителя, м; Ь - длина аппарата, м; / - длина, м; со - угловая скорость вращения вала вибратора, 1/с; п - число оборотов вала вибратора, об/мин; V- частота колебаний вала вибратора, Гц;/- коэффициент внешнего трения материала о поверхность корпуса; с! - средний диаметр частиц, м; Р - поверхность теплообмена, м 2; рг - критерий Фруда; g - ускорение свободного падения, м/с2; т, М - масса, кг; г - время, с; г - безразмерное время; б - вес, Н; С - массовый расход, кг/с; N - безразмерная скорость сушки; Ш - влажность материала, кг.вл/кг.сух; X - влагосодсржание теплоносителя, кг.вл/кг.сух; г - удельная теплота парообразования, Дж/кг; к,ап- коэффициент заполнения аппарата; Г - температура,°С; а - коэффициент теплоотдачи, Вт/м2К; Р - коэффициент массоотдачи, м/с-, V- объем, м3; Буд - удельная поверхность, л(2/кг; - удельная поверхность, м2/м3; е - порозность; р-плотность, кг/ 3; ц - коэффициент динами-

ческой вязкости,кг^ Л- коэффициент теплопроводности загрузки, Вт/м-К; с-удельная теплоемкость, Дж/кг-К; г - энтальпия, Дж/кг; () - количество тепла, Дж; Яе - критерий Рейнольдса; Ы- затраты мощности, кВт.

Индексы: н - начальное; к - конечное; в - воздух; п- пар; ш -шар; м - материалу - сухой; ж - жидкий; тв - твердый; з - загрузка; конв - конвективный; конд -кондуктивный; тах - максимальный; I - первый период сушки; И- второй период сушки.

Основные результаты и выводы по работе:

1. Разработаны способы получения порошков из растительного сырья совмещением процессов сушки и измельчения, удлиняющий период максимальной постоянной скорости сушки практически до полного высушивания материала (патент РФ № 2064477). Способ реализован в вибрационных сушилках-мельницах (патенты РФ № 2229340, 2413577, свидетельство на полезную модель № 14649).

2. Экспериментально получены интервалы оптимальных рабочих параметров в виде критериев: параметрического и Фруда, обеспечивающих максимальную интенсивность циркуляции загрузки при круговой траектории колебаний корпуса.

3. В результате экспериментальных исследований кинетики смешения в вибрационном аппарате получены расчетные зависимости времени пребывания перерабатываемого материала от режимных параметров. Разработан механизм послойного движения шаровой загрузки в вибрационном аппарате, позволяющий рационально проводить процесс измельчения растительного сырья, за счет выбора начального размера частиц в зависимости I амплитуды колебаний корпуса аппарата.

4. Получены расчетные зависимости определения условий циркуляции загрузки в вибрационном аппарате и времени контакта перерабатываемого материала с греющей поверхностью.

5. Экспериментальные исследования кинетики измельчения позволили установить:

а) процесс измельчения не является лимитирующей стадией процесса получения порошков, а лишь обеспечивает первый период сушки до полного удаления влаги;

б) влияние рабочих параметров на дисперсность готового порошка;

в) кинетическую зависимость изменения среднего диаметра частиц по времени о различных параметров процесса.

6. Экспериментальные исследования кинетики сушки различного растительного сырья позволили установить кинетические закономерности процесса при атмосферном и пониженном давлении, при вибрационном воздействии и сопутствующем измельчении. Проведение сушки с одновременным измельчением растительного сырья позволило сократить время сушки в 8-10 раз по сравнению с конвективной сушкой при атмосферном давлении.

7. Экспериментально получены значения коэффициента внешнего трения для различного растительного сырья в зависимости от влажности образца, необходимые для расчета затрат мощности; математические зависимости затрат мощности на перемешивание загрузки в зависимости от режимных параметров процессов сушки и измельчения;

8. Разработано математическое описание процесса сушки растительного сырья при пониженном давлении с сопутствующим измельчением при кондуктивных и кондуктивно-конвекгивных способах подвода тепла, основанное на дифференциальных уравнениях балансов тепла и массы с учетом особенностей тепло и массообмена в виброкипящем слое. Проверена адекватность данного математического описания процесса получения порош-

ков экспериментальным данным. Получена удовлетворительная сходимость расчетных и экспериментальных исследований.

9. По результатам теоретических и экспериментальных исследований выявлены пути интенсификации процессов переработки растительного сырья: получены рациональные режимные параметры сушки, смешения и измельчения.

10. Разработаны новые конструкции сушильного оборудования, а также конструк-ивные рекомендации, направленные на ускорение процесса и улучшение качества высушиваемого материала, новизна конструкций подтверждена патентами; технологические схемы переработки растительного сырья в пищевые порошкообразные продукты; экспе-

именгальные установки и методики исследований, позволяющие определить недостающе для моделирования характеристики.

Список опубликованных работ по теме диссертации: Статьи в ведущих рецензируемых паучных журналах, рекомендованных ВАК:

1. Галиакберов, З.К. Получение сухих порошков из растительного сырья / З.К. Га-шакберов, H.A. Николаев, Н.З. Галиакберова// Пищевая промышленность. - 1995 - №9 -

.32

2. Дубкова, Н.З. Исследование кинетики сушки при получении порошков из расти-ельного сырья / Н.З. Дубкова, З.К. Галиакберов, H.A. Николаев // Хранение и переработка ельскохозяйственного сырья. 2002,- №2. - С.23-24

3. Дубкова, Н.З. Кинетика вакуумной сушки при получении порошков из раститель-ого сырья / Н.З. Дубкова, З.К. Галиакберов, H.A. Николаев // Хранение и переработка ельскохозяйственного сырья. - 2002. - №10. - С.16-18.

4. Дубкова, Н.З. Кинетика измельчения в вибрационной сушилке-мельнице при про-зводстве порошков из растительного сырья / Н.З. Дубкова, Г.И. Иванова, З.К. Галиакбе-ов, H.A. Николаев // Известия ВУЗов. Пищевая технология». - 2002. - №5-6. - С.270-271

5. Иванова, Г.И. Перемешивающая способность непрерывной вибрационной сушил--мельницы / Г.И. Иванова, Н.З. Дубкова, H.A. Ульянова, З.К. Галиакберов, H.A. Никола-

в // Хранение и переработка сельскохозяйственного сырья. - 2003. - №10. - С.12-16.

6. Дубкова, Н.З. Исследование смесителей со шнеками, имеющими прямую обрат-ую нарезки разного диаметра / Н.З. Дубкова, А.Н. Караваева, И.А. Дубков // Известия УЗов. Химия и химическая технология. - 2007. - Т.50. - №7. - С. 86-88

7. Дубкова, Н.З. Оценка эффективности и оптимизация обратных витков в шнековых месителях / Н.З. Дубкова, З.К. Галиакберов, А.Н. Николаев // Химическая промышлен-ость сегодня. - 2009. - № 12. - С. 35-41

8. Дубкова, Н.З. Способ снижения дефицита ионов йода в сивом организме / Н.З. Дубкова, И.А. Дубков, З.К. Галиакберов, В.Ф. Шарафутдинов,

.Н. Николаев// Аграрная наука. - 2010. - №3. - С.21-22

9. Дубкова, Н.З. Технология получения порошка из ягод черники/ Н.З. Дубкова, Э.Х. ухбиева // Техника и технология пищевых производств. - 2010. - №2. - С.65-69

10. Тухбиева, Э.Х. Технология пищевых порошков из отходов ликеро-водочного роизводства / Э.Х. Тухбиева, Н.З. Дубкова, З.К. Галиакберов, В.Ф. Шарафутдинов, А.Н. иколаев // Известия ВУЗов. Пищевая технология. - 2010. - №2-3. - С.57-59

11. Дубкова, Н.З. Непрерывная технология производства пищевых порошков из рас-ельного сырья / Н.З. Дубкова, Э.Х. Тухбиева // Известия ВУЗов. Пищевая технология.

010. -№ 4. - С.47-50

12. Дубкова, Н.З. Влияние формы и поверхности мелющих тел на кинетику сушки в технологии пищевых порошков/ Н.З. Дубкова, В.Ф. Шарафутдинов, А.Н. Николаев // Хранение и переработка сельскохозяйственного сырья. 2010. - №7. - С.5-7

13. Дубкова, Н.З. Взаимодействие загрузки с корпусом вибрационного тепло- и мас-сообменного аппарата / Н.З. Дубкова, З.К. Галиакберов, О.В. Козулина, А.Н. Николаев // Вестник Казанского технологического университета. - 2010. - №11. - С.100-108.

14. Дубкова Н.З. Исследование динамики мелющей загрузки в мельницах вибрационного типа / Н.З. Дубкова // Вестник Казанского технологического университета. - 2010. -№11.-0.436-442.

Статьи в других журналах и изданиях:

15. Дубкова, Н.З. Сушка пищевых продуктов в вибрационной вакуумной сушилке-мельнице / Н.З. Дубкова, З.К. Галиакберов, Н.А/ Николаев // Депонирована в ВИНИТИ № 2167-В99 от 5.07.99 г. - 17 с.

16. Дубкова, Н.З. Исследования влияния различных факторов на процесс получения порошка из топинамбура / Н.З. Дубкова, Г.И. Иванова, З.К. Галиакберов, H.A. Николаев, B.C. Минкин // Депонирована в ВИНИТИ №1277-В2002 от 10.07.02. - 15 с.

17. Дубкова, Н.З. Интенсификация процессов в шнековых смесителях/ Н.З. Дубкова, Караваева А.Н, Дубков И.А. // Химическая промышленность.- 2006. - Т.83. - №8. - С. 370374

18. Дубкова, Н.З. Производство пищевых порошков из растительного сырья / Н.З. Дубкова, З.К. Галиакберов, А.Н. Николаев // Интенсификация технологических процессов и оборудования пищевых производств: Межвузовский сборник научных трудов. Калининград. КГТУ. - 2009. - С. 13-22

19. Дубкова, Н.З. Непрерывный способ получения пищевых порошков / Н.З. Дубкова, З.К. Галиакберов, А.Н. Николаев // Интенсификация технологических процессов и оборудования пищевых производств: Межвузовский сборник научных трудов. Калининград. КГТУ. - 2009.- С. 23-32

20. Дубкова, Н.З. Влияние измельчения на процесс получения порошков из растительного сырья / Н.З. Дубкова, З.К. Галиакберов, А.Н. Николаев // Интенсификация технологических процессов и оборудования пищевых производств: Межвузовский сборник научных трудов. Калининград. КГТУ. - 2009.- С. 33-40

21. Дубкова, Н.З. Исследование непрерывного процесса получения пищевых порошков из растительного сырья / Н.З. Дубкова, Э.Х. Тухбиева // Депонирована в ВИНИТИ №266-В2010, от 11.05.2010. - 19с.

22. Дубкова, Н.З. Движение массива шаров в вибрационном аппарате с круговой траекторией колебаний корпуса / Н.З. Дубкова, Э.Х. Тухбиева // Депонирована в ВИНИТИ №267-В2010, от 11.05.2010.- 19 с.

Патенты:

23. Пат. 2064477 Российская Федерация, С09В61/00. Способ получения порошков из растительного сырья / З.К. Галиакберов, H.A. Николаев, Н.З. Галиакберова, 93043938/13, заявл. 07.09.1993, опубл. 27.07.1996. БИ № 21.

24. Пат. 2229340 Российская Федерация, В02С17/14. Вибрационная шаровая мельница / Н.З. Дубкова и др, 2002117225/03, заявл. 27.06.2002, опубл. 27.05.2004. БИ № 15.

25. Пат. 2413577 Российская Федерация, В02С19/16 (2006.01), В02С17/14 (2006.01). Вибрационная шаровая мельница / Н.З. Дубкова и др, 2009140558/21, заявл. 02.11.2009, опубл. 10.03.2011. БИ№7.

26. Пат. 2229244 Российская Федерация, А23К1/16, А23К1/175. Способ приготовления премиксов / Дубкова Н.З., Габитов М.Р., Галиакберов З.К. и др, 2002118887/13, заявл. 15.07.2002, опубл. 27.05.2004. БИ № 15.

27. Вибрационная сушилка-мельница / Н.З. Дубкова, Г.И. Иванова, З.К. Галиакберов, H.A. Николаев // Свидетельство на полезную модель № 14649 от 10.08.2000г.

Материалы научных конференций и другие работы:

28. Дубкова, Н.З. Производство пищевых порошков из растительного сырья / Н.З. Дубкова, З.К. Галиакберов, H.A. Николаев // Холод и пищевые производства. С.Петербург. 1996.-С.12

29. Дубкова, Н.З. Сухие напитки с мякотью / Н.З. Дубкова, З.К. Галиакберов, H.A. Николаев // Пищевая промышленность-2000. Казань. - 1996. - С.48.

30. Дубкова, Н.З. Сухие порошки из растительного сырья / Н.З. Дубкова, З.К. Галиакберов, H.A. Николаев // Пищевая промышленность-2000. Казань. - 1996. - С.49.

31. Дубкова, Н.З. Производство сухих порошков из растительного сырья / Н.З. Дубкова, З.К. Галиакберов, H.A. Николаев // Материалы совместного заседания президиума АН РТ и коллегии Министерства сельского хозяйства и продовольствия РТ. Казань. - 1996. - С.36.

32. Дубкова, Н.З. Производство лечебно - профилактических порошков из растительного сырья I Н.З. Дубкова, З.К. Галиакберов, H.A. Николаев // Экологическая защита городов: материалы научно-технической конференции. - Москва, ВИМИ. 1996. - С.112

33. Коновалов, А.Ю. Теплообмен в вибрационной сушилке-мельнице / А.Ю. Коновалов, Н.З. Дубкова // Пищевые технологии: материалы конференции молодых ученых. Казань. 1998.-С.96.

34. Иванова, Г.И. Топинамбур - энергетический и фармацевтический потенциал республики Татарстан / Г.И. Иванова, Н.З. Дубкова // Пищевые технологии: материалы конференции молодых ученых. Казань. 1998. - С.97.

35. Карелина, Т.В. Вибрационная технология получения порошка из растительного сырья / Т.В. Карелина, Н.З. Дубкова // Пищевые технологии: материалы конференции мо-

одых ученых. Казань. 1998. - С.99.

36. Дубкова, Н.З. Высокоэффективный процесс сушки корнеплодов / Н.З. Дубкова, З.К. Галиакберов, H.A. Николаев // Пищевая промышленность-2000. Казань.- 1998. -С.55.

37. Дубкова, Н.З. Энергосберегающая технология пищевых порошков / Н.З. Дубкова, З.К. Галиакберов, H.A. Николаев // Ресурсосберегающие технологии пищевых производств. С.Петербург, 1998. - С. 115

38. Дубкова, Н.З. Математическое моделирование процесса перемешивания в вибрационной сушилке -мельнице / Н.З. Дубкова, Г.И. Иванова, З.К. Галиакберов, H.A. Николаев // Методы кибернетики химико-технологических процессов: материалы меясдународной конференции. Казань, 1999. - С. 85.

39. Левагина, Е.А. Сравнительная оценка кинетики сушки различного растительного сырья / Е.А. Левагина, ЛЛ. Миндубаева, Н.З. Дубкова // Пищевые технологии: материалы конференции молодых ученых. Казань. 1999. - С.73.

40. Иванова, Г.И. Кинетика сушки топинамбура / Г.И. Иванова, Н.З. Дубкова // Пи-евые технологии: материалы конференции молодых ученых. Казань. 1999. - С.74.

41. Зайнуллин, А.Ф. Кинетика измельчения сухого растительного сырья / А.Ф. Зай-нуллин, Н.З. Дубкова // Пищевые технологии: материалы конференции молодых ученых.

азань.' 1999.-С.75.

42. Иванова, Г.И. Продукты из топинамбура - питание XXI века / Г.И. Иванова, Н. Дубкова, З.К. Галиакберов, H.A. Николаев // Пищевая промышленность XXI век: матери лы Всероссийской научно- технической конференции. Тольятти. 2001,- С. Ш.

43. Габитов, М.Р. Получение высококачественных продуктов животноводства / М. Габитов, Н.З. Дубкова, И.А. Дубков, З.К. Галиакберов // Пищевые технологии: материал межрегиональной конференции молодых ученых. Казань. 2001. - С.45.

44. Дубкова, Н.З. Непрерывный вибрационный смеситель / Н.З. Дубкова, Г.И. Иван ва, З.К. Галиакберов, H.A. Николаев // Пищевые технологии: материалы межрегионально конференции молодых ученых. Казань. 2003. - С.66.

45. Дубкова, Н.З. Интенсификация процесса сушки продуктов сельскохозяйственног производства в аппарате с интенсивным аэродинамическим режимом / Н.З. Дубкова, Г. Иванова, З.К. Галиакберов, H.A. Николаев // Оптимизация сложных биотехнологическ систем: материалы всероссийской научно-практической конференции. Оренбург. 2003 С. 41.

46. Валетова, И.Г. Измельчение в технологии пищевых порошков / И.Г. Валетов Н.З. Дубкова, З.К. Галиакберов, H.A. Николаев // Пищевые технологии: материалы обще российской конференции молодых ученых. Казань. 2005. - С.72.

47. Дубкова, Н.З. Оценка состава порошка и сырья при вибровакуумной обработке Н.З. Дубкова, З.К. Галиакберов, H.A. Николаев // Пищевые технологии: материалы обще российской конференции молодых ученых. Казань. 2005. - С.73.

48. Бердникова, С.В. Вариант утилизации отходов ликероводочного производства С.В. Бердникова, Н.З. Дубкова, И.Б. Ефремов, З.К. Галиакберов, H.A. Николаев // Пищевы технологии: материалы общероссийской конференции молодых ученых. Казань. 2005. С.75.

49. Дубкова, Н.З. Новый, способ профилактики йодной недостаточности / Н.З. Дубко ва, И.А. Дубков, З.К. Галиакберов, H.A. Николаев // Пищевая промышленность: интегра ция науки, образования и производства: материалы всероссийской научно-пракгическо! конференции. Краснодар. 2005. С.390

50. Дубкова, Н.З. Вибровакуумный способ получения порошков из расгительног сырья / Н.З. Дубкова, З.К. Галиакберов, H.A. Николаев // Пищевая промышленность: инте грация науки, образования и производства: материалы всероссийской научно практической конференции. Краснодар. 2005.- С.391

51. Закирова, А.Р. Влияние формы и размеров мелющих тел на кинетику сушки производстве пищевых порошков / А.Р. Закирова, Н.З. Дубкова, З.К. Галиакберов // Пище вые технологии: материалы общероссийской конференции молодых ученых. Казань. 2006 -С.101.

52. Гаврилова, Е.А. Утилизация остатков ликероводочного производства / Е.А. Гав-рилова, Н.З. Дубкова, З.К. Галиакберов // Пищевые технологии: материалы общероссий ской конференции молодых ученых. Казань. 2006. - С.102.

53. Гимадиева, А.И. Оценка перемешивающей способности шнеков с прямой и обратной нарезками / А.И. Гимадиева, Н.З. Дубкова, З.К. Галиакберов, А.Н. Николаев // Пищевые технологии и биотехнологии: материалы IX Международной конференции молодых ученых. Казань. 2008. - С.155.

54. Ячменев, В.И. Оптимизация рабочих параметров вибрационного смесителя непрерывного действия / В.И. Ячменев, Н.З. Дубкова, З.К. Галиакберов, А.Н. Николаев // Пищевые технологии и биотехнологии: материалы IX Международной конференции молодых ученых. Казань. 2008. - С. 156.

55. Дубкова, Н.З. Производство пищевых порошков в аппаратах с совмещением технологических стадий действия / Н.З. Дубкова, З.К. Галиакберов, А.Н. Николаев // Инновационные технологи переработки сельскохозяйственного сырья в обеспечении качества жизни: наука, образование и производство: материалы международной научно-технической конференции. Воронеж. 2008. - С.91

56. Дубкова, Н.З. Способ снижения дефицита йода в организме человека / Н.З. Дубкова, З.К. Галиакберов, А.Н. Николаев // Инновационные технологи переработки сельскохозяйственного сырья в обеспечении качества жизни: наука, образование и производство: материалы международной научно-технической конференции. Воронеж. 2008. - С. 190

57. Дубкова, Н.З. Решение проблемы дефицита ионов йода / Н.З. Дубкова, И.А. Дубков, З.К. Галиакберов, А.Н. Николаев // Пищевые технологии и биотехнологии: материалы X Международной конференции молодых ученых. Казань. 2009. - С.198.

58. Дубкова, Н.З. Технология производства пищевых порошков из растительного сырья / Н.З. Дубкова, З.К. Галиакберов, А.Н. Николаев // Технологии и оборудование химической, биотехнологической и пищевой промышленности: Материалы 2-й Всерос. научно-практ. конф. студентов, аспирантов и молодых ученых. Бийск. 14-15 мая 2009. - С. 218-220

59. Дубкова, Н.З. Технология переработки соломы в качественный корм для животных / Н.З. Дубкова, З.К. Галиакберов, А.Н. Николаев // Технологии и оборудование химической, биотехнологической и пищевой промышленности: Материалы 2-й Всерос. научно-практ. конф. студентов, аспирантов и молодых ученых. Бийск. 14-15 мая 2009. - С. 230-232.

60. Дубкова, Н.З. Способ профилактики недостатка йода / Н.З. Дубкова, З.К. Галиакберов, А.Н. Николаев // Технологии и оборудование химической, биотехнологической и пищевой промышленности: Материалы 2-й Всерос. научно-практ. конф. студентов, аспирантов и молодых ученых. Бийск. 14-15 мая 2009. - С. 220-222.

61. Тухбиева, Э.Х. Исследование перемешивающей способности непрерывной вибрационной сушилки-мельницы / Э.Х. Тухбиева, Н.З. Дубкова, З.К. Галиакберов, А.Н. Николаев // Современное состояние и перспективы развития пищевой промышленности и общественного питания: Материалы III научно-пракг. конф. с межд. Участием. Челябинск. 2009. - С.243.

62. Тухбиева, Э.Х. Непрерывная вибрационная сушилка-мельница для производства пищевых порошков / Э.Х. Тухбиева, Н.З. Дубкова, З.К. Галиакберов, А.Н. Николаев // Современное состояние и перспективы развития пищевой промышленности и общественного питания: Материалы III научно-практ. конф. с межд. Участием. Челябинск. 2009. - С.240

63. Тухбиева, Э.Х. Интенсификация процесса получения сухих порошков из расти-етьного сырья / Э.Х. Тухбиева, Н.З. Дубкова, И.А. Дубков, З.К. Галиакберов, А.Н. Николаев И Пищевые технологии и биотехнологии: материалы XI Международной конференции молодых ученых. Казань. 2010.-С.156.

64. Тухбиева, Э.Х. Вибрационная сушилка-мельница / Э.Х. Тухбиева, Н.З. Дубкова, .А. Дубков, З.К. Галиакберов, А.Н. Николаев // Пищевые технологии и биотехнологии:

материалы XI Международной конференции молодых ученых. Казань. 2010. - С.157.

65. Тухбиева, Э.Х. Движение загрузки в вибрационной мельнице / Э.Х. Тухбиева, Н.З. Дубкова, И.А. Дубков, З.К. Галиакберов, А.Н. Николаев // Пищевые технологии и

иогехнологии: материалы XI Международной конференции молодых ученых. Казань. 010.-С.160.

66. Тухбиева, Э.Х. Механизм отрыва мелющих тел от вибрирующего корпуса / Э.Х. ухбиева, Н.З. Дубкова, И.А. Дубков, З.К. Галиакберов, А.Н. Николаев // Пищевые техно-огии и биотехнологии: материалы XI Международной конференции молодых ученых. Ка-ань. 2010.-С.161.

67. Тухбиева, Э.Х. Непрерывная вибрационная сушилка-мельница / Н.З. Дубков< Э.Х. Тухбиева // Научный потенциал студенчества в XXI веке: материалы IV Междун родной научной конференции студентов, аспирантов, молодых ученых. Ставрополь. 201 -С. 505-508.

68. Дубкова, Н.З. Производство пищевых порошков из растительного сырья / Н. Дубкова, Э.Х. Тухбиева, А.Н. Николаев // Актуальные проблемы сушки и термовлажнос ной обработки материалов: материалы межд. научно-технического семинара. Вороне 2010.-С. 194-198.

69. Дубкова, Н.З. Методика технологического расчета вибрационной вакуумной су шилки-мельницы для получения порошка из растительного сырья / Н.З. Дубкова, З.К. Га лиакберов, Н.А. Николаев // Методическое пособие КГТУ, Казань, 2001. - 12с.

70. Дубкова, Н.З. Движение массива шариков в вибрационном аппарате с кругово траекторией колебания корпуса / Н.З. Дубкова, Э.Х. Тухбиева, З.К. Галиакберов, А.Н. Ни колаев // Математические методы в технике и технологиях: материалы XXIII международ ной научной конференции. Саратов. 2010. т. 3. - С. 108-111.

71. Дубкова, Н.З. Условие отрыва слоя жидкости от вибрирующей поверхности / Н. Дубкова, Э.Х. Тухбиева, З.К. Галиакберов, А.Н. Николаев // Математические методы технике и технологиях: материалы XXIII международной научной конференции. Саратов 2010. т.З.-С. 164-165.

72. Тухбиева, Э.Х. Непрерывная технология производства пищевых порошков и растительного сырья / Э.Х. Тухбиева, Н.З. Дубкова, З.К. Галиакберов, А.Н. Николаев // I международная научно-техническая конференция: «Новое в технике и технологии пище вых производств», Воронеж, 2010.- С.418-419.

73. Тухбиева, Э.Х. Получение пищевого порошка из свежезамороженной черники > вибро-вакуумной сушилке мельницы / Э.Х. Тухбиева, Н.З. Дубкова, З.К. Галиакберов, А.Н Николаев // II международная научно-техническая конференция: «Новое в технике и тех нологии пищевых производств», Воронеж, 2010.- С.420.

74. Тухбиева, Э.Х. Кинетика измельчения в вибрационной сушилке-мельнице пр производстве порошков из растительного сырья / Э.Х. Тухбиева, Н.З. Дубкова, З.К. Гали акберов, А.Н. Николаев // 3-я Всероссийская научно-практическая конференция: «Техно логии и оборудование химической, биотехнологической и пищевой промышленности» Бийск, 2010.- С.361-363.

75. Тухбиева, Э.Х. Технология пищевых порошков из отходов ликеро-водочног производства / Э.Х. Тухбиева, Н.З. Дубкова, З.К. Галиакберов, А.Н. Николаев // 3-я Все российская научно-практическая конференция: «Технологии и оборудование химической биогехнологической и пищевой промышленности», Бийск, 2010,- С.323-325.

76. Тухбиева, Э.Х. Непрерывная технология производства пищевых порошков из рас тигельного сырья / Э.Х. Тухбиева, Н.З. Дубкова, З.К. Галиакберов, А.Н. Николаев // V на учно-практическая конференция молодых ученых. Магнитогорск, 2010.- С.209-211.

Соискатель

Н.З. Дубкова

Заказ №

Тираж 120 экз.

Офсетная лаборатория Казанского национального исследовательского технологического университета 420015, Казань, К.Маркса, 68