автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.06, диссертация на тему:Автоматизация и управление процессом удаления влаги в вакуумных выпарных установках

На правах рукописи

ЕМЕЛЬЯНОВ КОНСТАНТИН АЛЕКСАНДРОВИЧ

АВТОМАТИЗАЦИЯ И УПРАВЛЕНИЕ ПРОЦЕССОМ УДАЛЕНИЯ ВЛАГИ В ВАКУУМНЫХ ВЫПАРНЫХ УСТАНОВКАХ

05.13.06 - Автоматизация и управление технологическими процессами и производствами (промышленность)

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

11 ОКТ 2012

Орел-2012

005052984

Работа выполнена в федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Государственный университет - учебно-научно-производственный комплекс»

Научный руководитель - доктор технических наук, профессор,

Емельянов Александр Александрович

Официальные оппоненты - Раков Владимир Иванович

доктор технических наук, доцент, ФГБОУ ВПО «Госуниверситет - УНПК», профессор кафедры «Информационные системы»

Трофимов Валерий Владимирович

доктор технических наук, профессор, заслуженный деятель науки РФ ФГБОУ ВПО «Санкт-Петербургский государственный университет экономики и финансов», заведующий кафедрой «Информатика»

Ведущая организация: ФГАОУ ВПО «Белгородский государственный

национальный исследовательский университет» (г. Белгород)

Защита состоится «30» октября 2012 г. в 16 ч 00 мин на заседании диссертационного совета Д212.182.01 при ФГБОУ ВПО «Госуниверситет - УНПК» по адресу: 302020, г. Орел, Наугорское шоссе, д. 29, ауд. 212.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГБОУ ВПО «Госуниверситет -УНПК».

Автореферат разослан «28» сентября 2012 г. Ученый секретарь

диссертационного совета Д212.182.01

кандидат технических наук, доцент —Волков Вадим Николаевич

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. В химической, фармацевтической, пищевой и перерабатывающей промышленности широко используется процесс удаления влаги, реализуемый при различных способах подвода энергии (конвективный, распылительный, сублимационный, электромагнитным полем и др.). Одним из перспективных способов удаления влаги является вакуумное выпаривание, протекающее при пониженных температурах и позволяющее минимизировать потери биологической ценности сырья и сохранять его природную влагу.

К настоящему времени достигнуты существенные результаты в области ресурсосберегающей переработки плодово-ягодного сырья. Разработаны устройства и методы выпаривания, исследованы физико-химические свойства обезвоженных соков, сухих выжимок и природной влаги. Однако выпаривание соков в вакууме исследовано не достаточно, методы пеноподавления и выпаривания не отработаны, сбор и обработка информации о состоянии процесса выпаривания осуществляются в ручном режиме, не автоматизированы основные технологические процессы. Использование современных средств автоматизации в процессе вакуумного выпаривания позволит повысить эффективность управления и качество продуктов переработки, сократит трудовые затраты, заложит основы для создания новых образцов техники. В связи с чем, разработка новых методов, средств автоматического управления и автоматизированного сбора и обработки информации, при выпаривании плодово-ягодных соков в вакууме является актуальной научной задачей.

Работа выполнена по приоритетному направлению развития науки, технологий и техники РФ «Технологии экологически безопасного ресурсосберегающего производства и переработки сельскохозяйственного сырья и продуктов питания» (утверждено указом Президента РФ от 21 мая 2006 года № Пр-842).

Проведенные исследования основаны на работах отечественных и зарубежных ученых: Л.П. Брусиловский, В.А. Домарецкий, A.B. Лыков, А.Г. Касаткин, Ю.В. Касьянов, Л.М. Мандельштейн, С.П. Рудобашта и др.

Объектом исследования является технологический процесс удаления влаги в вакуумных выпарных установках.

В качестве предмета исследования выступают алгоритмы, методы и средства автоматизации процесса выпаривания соков в вакууме.

Целью работы является повышение производительности и улучшение качества готовой продукции в процессе удаления влаги в вакууме.

Для реализации поставленной цели решаются следующие задачи:

- анализ средств автоматизации технологических процессов удаления влаги в вакууме;

- математическое моделирование выпаривания соков в вакууме;

- разработка экспериментальной установки и исследование процесса выпаривания в вакууме;

- разработка методов реализации вакуумного выпаривания;

- разработка устройств автоматического пеноподавления и выпаривания соков в вакууме;

- разработка программно-технического комплекса автоматизированного сбора и обработки данных управления процессом выпаривания.

Методы и средства исследования. При решении поставленных задач использовались теории автоматизированных систем управления технологическими процессами, алгоритмов и структур данных, объектно-ориентированного программирования и технологии разработки программного обеспечения и баз данных.

Научная новизна

1. Предложена математическая модель процесса выпаривания сока в вакууме, основанная на периодах постоянной и падающей скорости удаления влаги и отличающаяся использованием разных коэффициентов скорости выпаривания на периоде падающей скорости.

2. Разработан алгоритм управления выпариванием соков в вакууме, включающий операцию подавления пенообразования и отличающийся введением временных границ конденсации влаги.

3. Разработана методика оценки параметров процесса выпаривания на программно-техническом комплексе, основанная на контролировании уровня пенообразования, температуры в испарителе, давления в системе, поступления конденсата в процессе выпаривания плодово-ягодных соков.

Практическая значимость

Предложена структура и разработан программно-технический комплекс автоматизированного сбора и представления данных управления процессом удаления влаги в вакууме.

Разработаны программа и база данных (БД), повышающие эффективность управления выпариванием плодово-ягодных соков в вакууме (свидетельства о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2011615036 и БД № 2011620474). "

Разработаны устройства (патенты РФ №№ 2276314, 2316701, 2327092, 2432537, 2455596) и способы (патенты РФ М» 2328170, 2367863) выпаривания плодово-ягодных соков в вакууме с получением биологически активных продуктов переработки.

Достигнуто повышение качества готовой продукции в результате вакуумного выпаривания.

Реализация и внедрение результатов работы

Работа выполнена в рамках:

- Федеральной целевой программы «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» на 2009-2013 гг. по государственному контракту с Министерством образования и науки РФ № 14.740.11.0513 от 01.10.2010 г. «Исследование выпаривания плодово-ягодных соков в вакууме с разработкой автоматизированной системы сбора и обработки данных и устройства автоматического управления;

- Федеральной программы «СТАРТ 11» по государственному контракту с «Фондом содействия развитию малых форм предприятий в научно-технической сфере» № 9314р/15109 от 30.05.2011 «Разработка установки для глубокой переработки плодово-ягодного сырья с непрерывным циклом получения биологически активных пищевых продуктов».

Результаты работы использованы в научных исследованиях на кафедрах "Автоматизированные станочные и инструментальные системы", "Технология машиностроения и конструкторско-технологическая информатика", "Технология хлебопекарного, кондитерского и макаронного производства" ФГБОУ ВПО «Госуниверситет-УНПК» (г. Орел), "Технология мяса и мясных продуктов" ФГОУ ВПО ОрелГАУ (г. Орел), "Коммерция и товароведение" Воронежского филиала РГТЭУ (г. Воронеж).

Разработанные методы и устройства использованы в ЗАО НПО "ЕВРОПА-БИОФАРМ" (г. Волгоград) при вакуумном выпаривании сока мякоти арбуза с получением биологически активных пищевых продуктов. Ведутся работы по внедрению разработанных технических решений в ресурсосберегающую переработку бахчевых культур Волгоградской области.

Положения, выносимые на защиту:

1. Математическая модель процесса выпаривания плодово-ягодных соков в вакууме.

2. Алгоритм и устройство автоматического управления выпариванием соков в вакууме.

3. Методика оценки параметров процесса вакуумного выпаривания плодово-ягодных соков на программно-техническом комплексе.

Апробация работы. Основные результаты исследований, выполненных по теме диссертации, представлены на Международных и Всероссийских конференциях: XI и X Международные научно-практические конференции "Фундаментальные и прикладные исследования. Разработка и применение высоких технологий в промышленности", Санкт-Петербург, 2011 г., 2010 г.; Международная научно-практической конференция "Наука и техника в современном мире", Новосибирск, 2011 г.; Международная научно-практическая конференция "Инновационные технологии — основа модернизации отраслей производства и переработки сельскохозяйственной продукции", Волгоград, 2011 г.; XIV научно-техническая конференция "Вакуумная наука и техника", Сочи, 2009 г.; VI Международная научно-практическая конференция "Биотехнология. Вода и пищевые продукты", Москва, 2008 г.; VIII Международная научно-техническая конференция "Фундаментальные и прикладные проблемы в машиностроительном комплексе. Технология 2007", Орел - Helsinki, Finland, 2007 г.

Результаты исследований отмечены Почетной грамотой Министерства сельского хозяйства РФ, г. Москва, 2011 г.; благодарностью Орловского городского совета народных депутатов, г. Орел, 2010 г.; дипломами Правительства Орловской области, г. Орел, 2011 г.; Департамента экономики Орловской области, г. Орел, 2011 г.; конкурса инновационных проектов "Зворыкинская премия", г. Москва, 2010 г.; смены "Инновации и техническое творчество" Всероссийского молодежного образовательного форума "Селигер-2010", Селигер, 2010 г.; Международной НПК "Биотехнология. Вода и пищевые продукты", г. Москва, 2008 г.; Третьей Российской НТК "Вакуумная техника и технология", г. Казань, 2007 г.

Публикации. По результатам исследования опубликовано 19 работ, включая 3 статьи в журналах, входящих в перечень ВАК РФ, 7 патентов РФ на изобретения и 2 свидетельства о государственной регистрации программы для ЭВМ и БД.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка цитируемой литературы и приложений. Работа изложена на 188 страницах машинописного текста, включающего 39 рисунка, 4 таблиц, список литературы из 117 наименований и 9 приложений.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность работы, сформулированы её цель, задачи, научная новизна, практическая значимость и основные положения,' выносимые на защиту.

В первой главе выполнен обзор работ, посвященных выпарным и сушильным устройствам. Показана перспективность выпаривания натуральных соков в вакууме и необходимость повышения эффективности выпаривания путем автоматизации технологических процессов. Проведен обзор методов и средств автоматизации процессов вакуумного выпаривания.

Во второй главе рассмотрена математическая модель сушки. Область применения модели сушки расширена на процесс выпаривания плодово-ягодных соков в вакууме при неравномерном удалении влаги.

Рассмотрен процесс влагообмена при выпаривании плодово-ягодных соков в вакууме. Показано, что кривая скорости удаления влаги dU/dr = f(U), получаемая при вакуумном выпаривании, включает периоды постоянной и падающей скорости. В пренебрежении термовлагопроводностью и предположении перемещения влаги с постоянным коэффициентом влагообмена ят= const в одном направлении, равномерности распределения влаги по сечению и постоянной интенсивности испарения с поверхности уравнение влагообмена для периода постоянной скорости выпаривания принимает вид:

dU__ д2Ц дт ~°m

U(0,x) = UH, (1)

dU

~am~r =PVn~Uр),

пов

где U = GJGq - влажность материала, определенная отношением массы Gm,

содержащейся в нем влаги, к массе Gc сухого вещества; UH, Un, Up - начальная]

поверхностная и равновесная влажности, соответственно; р - коэффициент влагопроницаемости.

В результате интегрирования (1) получена продолжительность периода постоянной скорости выпаривания

(2)

где vj - скорость выпаривания периода постоянной скорости, UKl- первая критическая влажность.

Для периода падающей скорости продолжительность процесса выражена через экспериментально определяемый коэффициент К скорости выпаривания

При неравномерном процессе период падающей скорости представлен в виде суммы участков с разными коэффициентами скорости и разной

продолжительностью т, удаления влаги. В результате интегрирования (3) определена продолжительность участков периода падающей скорости:

г, = к;' ир'

к,=-

■и,

Р'

/-1

и^-и,

и.

Р'

/' = 2,... и-1,

(4)

(5)

(6)

ЦУК, = и,

где - начальная скорость г'-го участка; [/к - конечная влажность.

При неравномерном процессе общая продолжительность удаления влаги, определяемая суммой продолжительностей всех участков, рассчитывается по основным параметрам процесса

г = -

и„-и,

к1

Й и,-ип

(7)

''1 1=^ ^ р, Третья глава посвящена изучению объекта исследования.

Разработано вакуумное выпарное устройство (Рис. 1). На устройство получен патент РФ (№ 2276314).

17

Рис. 1. Блок схема вакуумного выпарного устройства: 1 - испаритель; 2 - паропровод; 3,5- конденсаторы; 4 - трубопровод; б - клапан, 7 - пъезодатчик; 8 - сборник конденсата; 9 - тензодатчик; 10 - датчик давления в системе; 11 - вентиль; 12 - насос; 13 - электронагреватель; 14 - брызгоуловитель; 15 - датчики температуры; 16 - датчик давления в камере испарителя; 17 - оптопара; 18 - рабочие тела; 19 - ячейка с двумя осями вращения; 20 - рукоятка; 21 - привод колебательного движения.

Выполнены исследования дистилляции воды в вакууме. Получены экспериментальные зависимости удельной скорости выпаривания ус = ¡У/У0, приведенной к объему загрузки У0, от времени и>(т) (Рис. 2). Показано, что шестикратное увеличение мощности нагрева в диапазоне 2,2 < N <13,2 кВт сокращает время запаздывания выпаривания в ~ 3 раза от 40 до 12 мин и время разгона в ~ 2,5 раза от 80 до 30 мин, повышает температуру выпаривания в ~ 1,8 раза от 32 до 59 °С.

Получены экспериментальные зависимости удельной скорости выпаривания от температуры при разных значениях мощности нагрева (Рис. 3).

Рис. 2. Кривые удельной скорости выпаривания Рис. 3. Удельная скорость выпаривания как функция при разных значениях подведенной мощности. температуры при мощности нагрева: / - 2,2; 2 - 4,4;

3 - 6,6; 4 - 8,8; 5 - 11; 6 - 13,2 кВт.

Установлено, что начальная температура выпаривания /н не зависит от подведенной мощности Ы, определяется остаточным давлением рн и составляет /н«28 °С. Начальная производительность м>„ возрастает в 4,75 раза от 4 до 19 %-часпри увеличении мощности от 2,2 до 13,2 кВт. Конечная температура зависит от мощности N и возрастает в 1,8 раза от 32 до 59 °С при увеличении мощности от 2,2 до 13,2 кВт. Превышение мощностью критического значения, составившего N«8 кВт, сопровождается выходом кривых в область

насыщения. Ширина участков насыщения возрастает с увеличением мощности от 8,8 до 13,2 кВт, что указывает на ограниченность производительности установки пропускной способностью участка паропровод - горизонтальный конденсатор. В установившемся режиме производительность определена мощностью нагрева. Шестикратное увеличение мощности N от 2,2 до 13,2 кВт обеспечивает шестикратный рост производительности от 10 до 60 %-час"1.

Оптимизирован режим выпаривания. Достигнута максимальная производительность по выпаренной влаге м>/Ы = 5%(кВт-час)~' (Рис. 4).

Увеличение мощности N от 2,2 до 8 кВт повышает производительность выпаривания на величину от 4,5 до 5 %(кВт'час) '. Повышение обеспечено более эффек-

тивным использованием подведенной мощности за счет снижения потерь в окружающую среду. Дальнейшее увеличение мощности нагрева от 8 до 13,2 кВт снижает удельную производительность на 11 % из-за роста потерь в окружающую среду.

Выполнены исследования выпаривания плодово-ягодных соков в вакууме. Разработаны устройства охлаждения дистиллята (патент РФ № 2316701) и защиты конденсата от брызг кипящего продукта (патент РФ № 2327092). Предложен метод подавления пены в вакууме, возникающей при выпаривании плодово-ягодных соков. Метод основан на контроле уровня пены и регулировании остаточного давления в испарителе при отключенном нагреве. Техническая реализация метода защищена патентом на изобретение (патент РФ № 2328170). Предложен способ удаления влаги в вакууме (патент РФ № 2367863), использующий предварительный нагрев сока и создание импульса разрежения.

Определены параметры математической модели при выпаривании черносмородинового сока. Экспериментальная кривая скорости выпаривания сока черной

1С

ЛГ' кВ 5,5

5,0

4,5

4,0

кат ик С/,з ик2 ил 4 и» 6 и

• Рис. 4. Удельная производительность в Рис. 5. Кривая скорости выпаривания сока черной

установившемся режиме как функция мощности смородины в вакууме,

нагрева.

Начальная, критические и конечная влажности, а также начальные скорости участков для кривой у([/) составили: С/н = 5,0; £/к1 = 2,7; 1/^=1,6; £/к3 = 1,4; ?УК = 0,18; у,=2,4час"'; у2=1,1час-1; у3 = 0,03час"'. По перепадам влажности и начальным скоростям рассчитаны коэффициенты скорости выпаривания, час-1: К2 = 2,2; А'3 = 5,5; К4 = 0,024, - и продолжительности выпаривания участков, час: т, = 0,96; г2 = 2,0; г3 = 0,63; г4 = 196. Общая продолжительность выпаривания сока черной смородины, определяемая суммой продолжительностей выпаривания отдельных участков, составила т = 200час. Результаты расчетов удовлетворяют экспериментальным данным с относительной погрешностью менее 5 %.

Интенсивность испарения влаги т = Свл / Р'т, определяемая средней скоростью испарения с единицы поверхности /•', на отдельных участках процесса составила, кг/(м2-час): тх = 63; т2= 10,2; т3=5,7; т4 = 8,5 -10"3. Интенсивность испарения в период постоянной скорости выпаривания (участок 1) существенно выше интенсивности в период падающей скорости. На периоде падающей скорости наблюдаются участки с разными скоростями, когда превышение составляет от 6-кратного на участке 2 до четырех порядков величины на участке 4.

В четвертой главе разработаны алгоритм управления и устройства автоматического пеноподавления и выпаривания, структура программно-технического комплекса автоматизированного сбора и обработки данных.

Разработана методика оценки параметров процесса выпаривания плодово-ягодных соков в вакууме, включающая сбор, обработку, представление и хранение данных. Методика включает алгоритм управления процессом выпаривания, работу с устройствами автоматического управления пеноподавлением и выпариванием, устройством сбора и обработки данных, по программе ЭВМ с использованием базы данных результатов эксперимента.

На рис 6. представлена структурная схема автоматизированной системы управления процессом выпаривания.

Рис. 6. Структурная схема автоматизированной системы управления процессом выпаривания.

Предложена двухуровневая система, с помощью которой можно решить функциональные задачи управления технологическим оборудованием. К нижнему уровню относится техническое обеспечение: система датчиков, система исполнительных механизмов, устройства автоматического пеноподавления и

выпаривания, устройство сбора и обработки данных. К верхнему уровню относятся программное обеспечение и база данных. Оператор получает информацию о состоянии процесса выпаривания, анализирует информацию и принимает меры по изменению управляющих воздействий.

Управление процессом выпаривания осуществляется по алгоритму, состоящему из трех этапов:

1. Прогрев продукта, сопровождаемый пенообразованием. Успешный прогрев возможен при непрерывном контроле и регулировании уровня пены в испарителе.

2. Удаление свободной влаги при контроле температуры в камере испарителя.

3. Удаление связанной влаги при контроле температуры рабочей жидкости в рубашке испарителя.

Алгоритм управления процессом выпаривания приведен на рис. 7.

Рис. 7. Алгоритм управления процессом выпаривания.

Параметры алгоритма: рщ6 - рабочее давление в системе; /пд - предельно допустимая температура сока; /,и(2 - температуры сока и рабочей жидкости в рубашке испарителя, соответственно.

В исходном состоянии клапан закрыт, нагревательные элементы отключены, температура в системе равна температуре окружающей среды. Переводом клапана в открытое состояние подключают вакуумный насос к системе. После достижения рабочего разрежения рра6 происходит включение электронагревателя. Если >= г

нагрев отключается. При превышении пеной критического уровня отключается нагрев и отсекается насос от испарителя. Появление конденсата характеризует завершение этапа прогрева и начало этапа удаления свободной влаги. На этапе удаления свободной влаги контролируют температуру сока в испарителе . На этапе удаления связанной влаги контролируют температуру рабочей жидкости /2- При ¿2 >= ¿пд отключаются нагрев. Прекращение конденсации характеризует завершение процесса выпаривания.

Для каждого этапа характерен набор параметров процесса выпаривания, основные из которых - температура, давление и время. Для поддержания параметров процесса разработаны устройства автоматического пеноподавления и выпаривания.

Разработано устройство автоматического подавления пенообразования при выпаривании плодово-ягодных соков в вакууме (патент РФ № 2432537). В качестве датчика уровня пены использована оптопара, по сигналу которой блок управления воздействует на вакуумный клапан с электромагнитным приводом и электронагреватель, обеспечивая регулирование остаточного давления и температуры в испарителе. Проведены испытания устройства при выпаривании сока черной смородины.

Разработано устройство автоматического управления выпариванием плодово-ягодных соков в вакууме (патент РФ № 2455596), внешний вид которого представлен на рис. 8.

Рис. 8. Внешний вид блока автоматического управления выпариванием.

Устройство управления включает в свой состав устройство автоматического пеноподавления, пьезодатчик ЗП-1-1 и преобразователь манометрический термопарный ПМТ-2, сигналы которых обеспечивают включение и выключение электронагревателей. Испытания устройства, проведенные при выпаривании яблочного сока, показали повышение эффективности процесса управления за счет перехода от ручного режима к автоматическому режиму.

Разработан программно-технический комплекс средств автоматизированной системы сбора и обработки данных управления процессом выпаривания (Рис. 9). Показания с датчиков температуры - ДТ1, ДТ2 (ДТС-024); давления - ДД1, ДД2 (ПМТ-2 и ОМР-331); веса - ДВ (Мерадат К-10-А); пенообразования - О (светодиод АП1107А, фотодиод ФД265) передаются в устройство предварительного сбора и

обработки данных, оснащенное портами ввода/вывода, 24-битным аналогово-цифровым преобразователем (АЦП), жидкокристаллическим дисплеем, преобразователем интерфейса Я8232-ШВ (ПИ), блоком питания (БП) и микроконтроллером (А1те1 АЬпе§а32).

Разработана программа ЭВМ (свидетельство о государственной регистрации № 2011615036), осуществляющая сбор, хранение и графическое представление информации процесса выпаривания. Хранение данных осуществляется в ХМЬ-структуре.

Разработана база данных процесса выпаривания влаги в вакууме (свидетельство о государственной регистрации № 2011620474).

Рис. 9. Структурная схема автоматизированной системы сбора и обработки данных процесса выпаривания.

Проведены испытания устройств автоматического пеноподавления и управления выпариванием при удалении влаги из черносмородинового и яблочного соков. Достигнуто повышение эффективности процесса пеноподавления и управления выпариванием. Оценка эффективности по отношению к ручному режиму показала повышение качества обезвоженного сока, содержание витамина С в соке черной смородины выросло в 3,9 раза от 53 мг/100 г до 207 мг/100 г.

Испытания аппаратной части комплекса технических средств устройства автоматизированного сбора и представления данных управления процессом выпаривания проведены при одновременной обработке информации программной частью. Визуализация показаний измерительных преобразователей и автоматизация устройства сбора данных повысили эффективность управления процессом выпаривания за счет исключения человеческого фактора.

Предложенные в диссертационной работе устройства автоматического пеноподавления, управления выпариванием, программно-технический комплекс сбора и обработки данных при соответствующей модификации моделей и алгоритмов пригодны для обеспечения технологий аналогичной ориентации и использования в выпарных устройствах.

Основные результаты работы

В диссертационной работе решена актуальная научно-техническая задача повышения эффективности управления процессом выпаривания плодово-ягодных соков в вакууме. Получены следующие результаты:

1. Разработана математическая модель процесса выпаривания плодово-ягодных соков в вакууме. Период падающей скорости представлен в виде участков с разными коэффициентами скорости удаления влаги, определены начальная, критические и конечная влажности, а также начальные скорости участков процесса. Рассчитана общая продолжительность процесса выпаривания. Результаты расчетов удовлетворяют экспериментальным данным с относительной погрешностью менее 5%.

2. Разработана экспериментальная установка, обеспечивающая вакуумное выпаривание при пониженных температурах. Выполнены исследования дистилляции воды и выпаривания плодово-ягодных соков в вакууме.

3. Установлено, что шестикратное увеличение мощности нагрева от 2,2 до 13,2 кВт уменьшает время запаздывания процесса выпаривания в ~ 3 раза от 40 до 12 мин, время разгона в ~ 2,5 раза от 80 до 30 мин, повышает температуру выпаривания в ~ 1,8 раза от 32 до 59 °С. Обнаружены участки насыщения на зависимостях удельной скорости выпаривания от температуры 1с(/). Определен оптимальный режим выпаривания, обеспечивающий максимальную удельную производительность по выпаренной влаге и/ТУ ® 5%-(кВт-час)-1.

4. Предложены алгоритм управления и устройства автоматического пеноподавления и выпаривания плодово-ягодных соков в вакууме. Устройство, управления выпариванием отличается использованием пьезодатчика в качестве датчика начала конденсации и оптопары в качестве датчика уровня пены в испарителе.

5. Проведены испытания устройства автоматического управления выпариванием при удалении влаги из плодово-ягодных соков. Достигнуто повышение эффективности процесса выпаривания за счет перехода от ручного режима управления к автоматическому режиму. Оценка эффективности показала повышение качества обезвоженного сока, содержание витамина С в соке черной смородины выросло в 3,9 раза от 53 мг/100 г до 207 мг/100 г.

6. Разработана методика оценки параметров процесса выпаривания плодово-ягодных соков в вакууме на программно-техническом комплексе, использующая контролирование уровня пенообразования, температуры в испарителе, давления в системе и включающая сбор, обработку, представление и хранение данных.

7. Разработан программно-технический комплекс автоматизированной системы сбора и представления данных, реализующий методику оценки параметров процесса выпаривания.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах: Публикации в изданиях, рекомендованных ВАК РФ:

1. Емельянов, К.А. Устройство автоматического выпаривания жидкого сельскохозяйственного сырья в вакууме [Текст] / Ю.К. Сотников, К.А. Емельянов //

Автоматизация и современные технологии, 2012. - № 3. - С. 13-16 (Личное участие 50%).

2. Емельянов, К.А. Устройство автоматического пеноподавления при выпаривании жидкого сельскохозяйственного сырья в вакууме [Текст] / Ю.К. Сотников, К.А. Емельянов, A.C. Тимаков // Автоматизация и современные технологии, 2011. - № 1. - С. 3-6 (Личное участие 30%).

3. Емельянов, К.А. Вакуумный дистиллятор [Текст] / A.A. Емельянов, В.В. Долженков, К.А. Емельянов // Приборы и техника эксперимента, 2008. - № 5. - С. 146-149 (Личное участие 30%).

Прочие публикации

4. Emelyanov, К.А. A novel method of fruit raw material reprocessing [Текст] / A.A. Emelyanov, К.А. Emelyanov // Engineering (USA), 2010. - V. 2. - № 12. - P. 962968. (Личное участие 50%).

5. Емельянов, К.А. Параметры процесса сушки сока черной смородины [Текст] / A.A. Емельянов, А.Г. Золотарёв, В.В. Долженков, К.А. Емельянов // Хранение и переработка сельхозсырья, Москва, 2010. - № 11. - С. 10-11. (Личное участие 25%).

6. Емельянов, К.А. Установка для концентрирования и сушки жидких пищевых продуктов в вакууме [Текст] / A.A. Емельянов, В.В. Долженков, К.А. Емельянов // Известия вузов. Пищевая технология, Москва, 2009. - № 4. - С. 84-87. (Личное участие 30%).

7. Емельянов, К.А. Подавление пены при выпаривании жидкого сельскохозяйственного сырья в вакууме [Текст] / A.A. Емельянов, К.А. Емельянов // Пиво и напитки, Москва, 2009. -№ 1. - С. 38-39. (Личное участие 50%).

8. Емельянов, К.А. Исследование режимов выпаривания влаги в вакууме [Текст] / A.A. Емельянов, В.В. Долженков, А.Г. Золотарёв, К.А. Емельянов // Известия ОрелГТУ "Фундаментальные и прикладные проблемы техники и технологии", Орел, 2007. - № 1/265(531). - С. 94-97. (Личное участие 25%).

9. Емельянов, К.А. Автоматизация сбора и представление данных о температуре выпаривания жидкого сельскохозяйственного сырья в вакууме [Текст] / К.А. Емельянов // Сборник статей одиннадцатой международной научно-практической конференции "Фундаментальные и прикладные исследования, разработка и применение высоких технологий в промышленности", Санкт-Петербург, 2011. -т. 3. - С. 255-256. (Личное участие 100%).

10. Емельянов, К.А. Разработка устройства автоматического сбора и программы обработки данных процесса выпаривания плодово-ягодных соков в вакууме [Текст] / К.А. Емельянов // Материалы международной заочной научно-практической конференции "Наука и техника в современном мире", Новосибирск, 2011. - С. 86-90. (Личное участие 100%).

11.Патент № 2455596 RU, С1. Устройство для удаления влаги в вакууме [Текст] / A.A. Емельянов, К.А. Емельянов, Ю.К. Сотников; заявитель и патентообладатель ОрелГТУ. - № 2010146670/06; заявл. 16.11.10; опубл. 10.07.12, Бюл. № 19. - 8 е.: ил. (Личное участие 30%).

12.Патент № 2432537 RU, С1. Устройство для удаления влаги в вакууме [Текст] / A.A. Емельянов, К.А. Емельянов, Ю.К. Сотников, A.C. Тимаков; заявитель

у-1

и патентообладатель ОрелГТУ. - № 2010112173; заявл. 29.03.10; опубл. 27.10.11, Бюл. № 30. - 7 е.: ил. (Личное участие 25%).

13.Патент № 2367863 RU, С1. Способ удаления влаги в вакууме [Текст] A.A. Емельянов, К.А. Емельянов; заявитель и патентообладатель ОрелГТУ. -№ 2008132231/06; заявл. 04.08.08; опубл. 20.09.09, Бюл. № 26. - 5 е.: ил. (Личное участие 50%).

14.Патент № 2328170 RU, С1. Способ удаления влаги в вакууме [Текст] A.A. Емельянов, К.А. Емельянов, В.В. Долженков, А.Г. Золотарев; заявитель и патентообладатель ОрелГТУ. -№ 2007105775; заявл. 15.02.07; опубл. 10.07.08, Бюл. № 19. — 3 е.: ил. (Личное участие 25%).

15.Патент № 2327092 RU, С1. Устройство для удаления влаги в вакууме [Текст] / A.A. Емельянов, К.А. Емельянов, В.В. Долженков, А.Г. Золотарев; заявитель и патентообладатель ОрелГТУ. - № 2006140581; заявл. 16.11.06; опубл. 16.11.06, Бюл. № 17. - 4 е.: ил. (Личное участие 25%).

16.Патент № 2316701 RU, С1. Устройство для удаления влаги в вакууме [Текст] / A.A. Емельянов, К.А. Емельянов, А.Г. Золотарев; заявитель i патентообладатель ОрелГТУ. -№ 2006122340; заявл. 22.06.06; опубл. 10.02.08, Бюл. №4.-3 е.: ил. (Личное участие 30%).

17.Патент № 2276314 RU, С1. Устройство для удаления влаги в вакуум! [Текст] / A.A. Емельянов, К.А. Емельянов, Я.А. Морозов; заявитель i патентообладатель ОрелГТУ. -№ 2004136365; заявл. 14.12.04; опубл. 10.05.06, Бюл № 13. — 4 е.: ил. (Личное участие 30%).

18.Емельянов, К.А. Автоматизированная система сбора и представлени: данных процесса низкотемпературного удаления влаги в вакууме. [Текст] / К.А. Емельянов - Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВ\ № 2011615036 Федеральной службы по интеллектуальной собственности, патентал и товарным знакам от 28.06.2011. (Личное участие 100%).

19. Емельянов, К.А. Автоматизированная система сбора и представлени) данных процесса низкотемпературного удаления влаги в вакууме. [Текст] / К.А. Емельянов - Свидетельство о государственной регистрации базы данны: № 2011620474 Федеральной службы по интеллектуальной собственности, патентаи и товарным знакам от 28.06.2011. (Личное участие 100%).

ЛР ИД № 00670 от 05.01.2000 г. Подписано к печати «25» сентября 2012 г. Усл. печ. л.1 Тираж 100 экз. Заказ № 155

Полиграфический отдел ФГБОУ ВПО «Госуниверситет - УНПК» 302030, г. Орел, ул. Московская, 65

ВВЕДЕНИЕ.

1 Обзор методов переработки плодово-ягодного сырья и средств автоматизации вакуумного выпаривания.

1.1 Классификация и принцип действия выпарных и сушильных устройств

1.2 Вакуумные выпарные и сушильные устройства.

1.3 Кинетика выпаривания и сушки.

1.4 Исследования средств автоматизации выпаривания в вакууме.

1.5 Выводы и задачи исследования.

2 Моделирование процесса выпаривания плодово-ягодных соков в вакууме.

2.1 Влагообмен при выпаривании.

2.2 Математическая модель процесса выпаривания плодово-ягодных соков в вакууме.

3 Процесс вакуумного выпаривания как объект исследования.

3.1 Вакуумная выпарная установка.

3.2 Оценка производительности процесса выпаривания.

3.3 Методы подавления пены в вакууме.

3.3.1 Подавление пены давлением.

3.3.2 Подавление пены температурой.

3.3.3 Импульс дополнительного разрежения.

3.4 Способы и устройства подавления пены в вакууме.

3.4.1 Способы подавления пены давлением.

3.4.2 Дефлегматор.

3.4.3 Импульс дополнительного разрежения.

3.4.4 Предварительный нагрев и импульс разрежения.

3.5 Апробация математической модели.

4 Разработка автоматизированной системы управления выпариванием.

4.1 Структурная схема автоматизированной системы управления выпариванием.

4.2 Алгоритм управления процессом выпаривания.

4.3 Аппаратные средства.

4.3.1 Устройство автоматического пеноподавления.

4.3.2 Устройство автоматического выпаривания.

4.3.3 Устройство автоматического сбора и обработки данных.

4.4 Разработка программы ЭВМ обработки данных процесса выпаривания в вакууме.

4.4.1 Структура программы.

4.4.2 Информационная база автоматизированной системы.

4.4.3 Диалог пользователя с приложением.

4.5 Методика оценки параметров процесса вакуумного выпаривания на ПТК.

4.6 Оценка эффективности использования программно-технического комплекса процесса выпаривания соков в вакууме.

Актуальность темы. В химической, фармацевтической, пищевой и перерабатывающей промышленности широко используется процесс удаления влаги, реализуемый при различных способах подвода энергии (конвективный, распылительный, сублимационный, электромагнитным полем и др.). Одним из перспективных способов удаления влаги является вакуумное выпаривание, протекающее при пониженных температурах и позволяющее минимизировать потери биологической ценности сырья и сохранять его природную влагу.

К настоящему времени достигнуты существенные результаты в области ресурсосберегающей переработки плодово-ягодного сырья. Разработаны устройства и методы выпаривания, исследованы физико-химические свойства обезвоженных соков, сухих выжимок и природной влаги. Однако выпаривание соков в вакууме исследовано не достаточно, методы пеноподавления и выпаривания не отработаны, сбор и обработка информации о состоянии процесса выпаривания осуществляются в ручном режиме, не автоматизированы основные технологические процессы. Использование современных средств автоматизации в процессе вакуумного выпаривания позволит повысить эффективность управления и качество продуктов переработки, сократит трудовые затраты, заложит основы для создания новых образцов техники. В связи с чем, разработка новых методов, средств автоматического управления и автоматизированного сбора и обработки информации, при выпаривании плодово-ягодных соков в вакууме является актуальной научной задачей.

Работа выполнена по приоритетному направлению развития науки, технологий и техники РФ «Технологии экологически безопасного ресурсосберегающего производства и переработки сельскохозяйственного сырья и продуктов питания» (утверждено указом Президента РФ от 21 мая 2006 года № Пр-842).

Проведенные исследования основаны на работах отечественных и за4 рубежных ученых: Л.П. Брусиловский, В.А. Домарецкий, A.B. Лыков, А.Г. Касаткин, Ю.В. Касьянов, Л.М. Мандельштейн, С.П. Рудобашта и др.

Объектом исследования является технологический процесс удаления влаги в вакуумных выпарных установках.

В качестве предмета исследования выступают алгоритмы, методы и средства автоматизации процесса выпаривания соков в вакууме.

Целью работы является повышение производительности и качества готовой продукции в процессе удаления влаги в вакууме.

Для реализации поставленной цели решаются следующие задачи:

- анализ средств автоматизации технологических процессов удаления влаги в вакууме;

- математическое моделирование выпаривания соков в вакууме;

- разработка экспериментальной установки и исследование процесса выпаривания в вакууме;

- разработка методов реализации вакуумного выпаривания;

- разработка устройств автоматического пеноподавления и выпаривания соков в вакууме;

- разработка программно-технического комплекса автоматизированного сбора и обработки данных управления процессом выпаривания.

Методы и средства исследования. При решении поставленных задач использовались теории автоматизированных систем управления технологическими процессами, алгоритмов и структур данных, объектно-ориентированного программирования и технологии разработки программного обеспечения и баз данных.

Достоверность и обоснованность результатов подтверждается сравнением расчётных данных с результатами натурного эксперимента.

Научная новизна

1. Предложена математическая модель процесса выпаривания сока в вакууме, основанная на периодах постоянной и падающей скорости удаления влаги и отличающаяся использованием разных коэффициентов скорости выпаривания на периоде падающей скорости.

2. Разработан алгоритм управления выпариванием соков в вакууме, включающий операцию подавления пенообразования и отличающийся введением временных границ конденсации влаги.

3. Разработана методика оценки параметров процесса выпаривания на программно-техническом комплексе, основанная на контролировании уровня пенообразования, температуры в испарителе, давления в системе, поступления конденсата в процессе выпаривания плодово-ягодных соков.

Практическая значимость

Предложена структура и разработан программно-технический комплекс автоматизированного сбора и представления данных управления процессом удаления влаги в вакууме.

Разработаны программа и база данных (БД), повышающие эффективность управления выпариванием плодово-ягодных соков в вакууме (свидетельства о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2011615036 и БД №2011620474).

Разработаны устройства (патенты РФ №№ 2276314, 2316701, 2327092, 2432537, 2455596) и способы (патенты РФ №№ 2328170, 2367863) выпаривания плодово-ягодных соков в вакууме с получением биологически активных продуктов переработки.

Достигнуто повышение качества готовой продукции в результате вакуумного выпаривания.

Реализация и внедрение результатов работы

Работа выполнена в рамках:

- Федеральной целевой программы «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» на 2009-2013 гг. по государственному контракту с Министерством образования и науки РФ № 14.740.11.0513 от 01.10.2010 г. «Исследование выпаривания плодово-ягодных соков в вакууме с разработкой автоматизированной системы сбора и обработки данных и устройства автоматического управления;

- Федеральной программы «СТАРТ 11» по государственному контракту с «Фондом содействия развитию малых форм предприятий в научно-технической сфере» № 9314р/15109 от 30.05.2011 «Разработка установки для глубокой переработки плодово-ягодного сырья с непрерывным циклом получения биологически активных пищевых продуктов».

Результаты работы использованы в научных исследованиях на кафедрах "Автоматизированные станочные и инструментальные системы", "Технология машиностроения и конструкторско-технологическая информатика", "Технология хлебопекарного, кондитерского и макаронного производства" ФГБОУ ВПО «Госуниверситет-УНПК» (г. Орел), "Технология мяса и мясных продуктов" ФГОУ ВПО ОрелГАУ (г. Орел), "Коммерция и товароведение" Воронежского филиала РГТЭУ (г. Воронеж).

Разработанные методы и устройства использованы в ЗАО НПО "ЕВ-РОПА-БИОФАРМ" (г. Волгоград) при вакуумном выпаривании сока мякоти арбуза с получением биологически активных пищевых продуктов. Ведутся работы по внедрению разработанных технических решений в ресурсосберегающую переработку бахчевых культур Волгоградской области.

Положения, выносимые на защиту:

1. Математическая модель процесса выпаривания плодово-ягодных соков в вакууме.

2. Алгоритм и устройство автоматического управления выпариванием соков в вакууме.

3. Методика оценки параметров процесса вакуумного выпаривания плодово-ягодных соков на программно-техническом комплексе.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения и списка цитируемой литературы. Работа изложена на 188 страницах машинописного текста, включающего 39 рисунков, 4 таблицы, список литературы из 117 наименований и 9 приложений.

Выводы

Предложена автоматизированная система управления процессом выпаривания, определены структура, техническое и программное обеспечение.

Разработан алгоритм управления выпариванием и устройства автоматического пеноподавления и выпаривания плодово-ягодных соков в вакууме. Устройство управления выпариванием отличается использованием пьезодат-чика в качестве датчика начала конденсации и оптопары в качестве датчика уровня пены в испарителе. Достигнуто повышение эффективности процесса выпаривания за счет перехода от ручного режима управления к автоматическому режиму. Оценка эффективности показала повышение качества обезвоженного сока, содержание витамина С в соке черной смородины выросло в 3,9 раза от 53 мг/100 г до 207 мг/100 г.

Разработана автоматизированная система сбора и обработки данных состоящая из технического и программного обеспечения. Техническое обеспечение использует МК для сбора, первичной обработки и передачи данных с измерительных устройств на ЭВМ. Программная часть, разработанная на языке С#, осуществляет сбор, графическое представление и хранение данных процесса выпаривания в формате XML.

Предложена методика оценки параметров процесса выпаривания плодово-ягодных соков в вакууме на ПТК, использующая контролирование уровня пенообразования, температуры в камере испарителя, давления в системе и включающая сбор, обработку, представление и хранение данных.

Разработан программно-технический комплекс автоматизированной системы сбора и представления данных, реализующий методику оценки параметров процесса выпаривания.

В диссертационной работе решена актуальная научно-техническая задача повышения производительности и улучшение качества готовой продукции в процессе удаления влаги в вакууме. Получены следующие основные результаты:

1. Разработана математическая модель процесса выпаривания плодово-ягодных соков в вакууме. Период падающей скорости сушки представлен в виде участков с разными коэффициентами скорости, получены аналитические выражения для определения коэффициентов скорости и продолжитель-ностей отдельных участков и всего процесса удаления влаги. Экспериментально подтверждена справедливость применения математической модели сушки к процессу выпаривания плодово-ягодных соков в вакууме. Выявлены особенности и установлены параметры процесса выпаривания. Определены начальная, критические и конечная влажности, а также начальные скорости участков процесса. Рассчитаны продолжительности отдельных участков и общая продолжительность процесса выпаривания. Результаты расчетов удовлетворяют экспериментальным данным с относительной погрешностью менее 5 %.

2. Разработана и модифицирована экспериментальная установка, обеспечивающая вакуумное выпаривание при пониженных температурах. Выполнены исследования дистилляции воды и выпаривания плодово-ягодных соков в вакууме.

3. Установлено, что при изменении подведенной мощности в диапазоне 2,2 < N < 13,2 кВт производительность выпарного устройства изменяется в 6 раз 10 < 60%-час"1. Шестикратное увеличение мощности нагрева уменьшает время запаздывания процесса выпаривания в ~ 3 раза от 40 до 12 мин и время разгона в ~ 2,5 раза от 80 до 30 мин, повышает температуру выпаривания в ~ 1,8 раза от 32 до 59 °С. Обнаружены участки насыщения на кривых зависимости удельной скорости выпаривания от температуры, что указывает на ограничение производительности установки.

4. Установлено наличие оптимального режима, обеспечивающего максимальную удельную производительность по выпаренной влаге уу/И ® 5%-(кВт-час)~1. Показано, что выпаривание плодово-ягодных соков в вакууме может быть реализовано при пониженных температурах, обеспечивающих минимальные потери биологической ценности сырья.

5. Предложены методы подавления пены, сопровождающей выпаривание плодово-ягодных соков в вакууме. Методы основаны на регулировании остаточного давления и температуры в испарителе путем его отсечки от насоса и отключения нагрева, а также на воздействии на пенообразование импульса дополнительного разрежения. Метод подавления пены давлением при контроле уровня пенообразования реализован в разработанном устройстве автоматического пеноподавления. Устройство отличается использованием оптопары в качестве датчика уровня пены в испарителе. Проведены испытания устройства при удалении влаги из сока черной смородины. Достигнуто повышение эффективности процесса пеноподавления за счет замены ручного режима регулирования автоматическим режимом.

6. Предложен алгоритм и разработано устройство автоматического управления выпариванием плодово-ягодных соков в вакууме. Устройство, отличается использованием пьезодатчика в качестве датчика начала конденсации. Проведены испытания устройства при удалении влаги натурального сока. Достигнуто повышение эффективности процесса выпаривания за счет перехода от ручного режима управления к автоматическому режиму. Оценка эффективности показала повышение качества обезвоженного сока, содержание витамина С в соке черной смородины выросло в 3,9 раза от 53 мг/100 г до 207 мг/100 г.

7. Разработана автоматизированная система сбора и обработки данных состоящая из технического и программного обеспечения. Техническое обеспечение использует МК для сбора, первичной обработки и передачи данных с измерительных устройств на ЭВМ. Программная часть, разработанная на языке С#, осуществляет сбор, графическое представление и хранение данных процесса выпаривания в формате XML.

8. Предложена методика оценки параметров процесса выпаривания плодово-ягодных соков в вакууме на ПТК, использующая контролирование уровня пенообразования, температуры в камере испарителя, давления в системе и включающая сбор, обработку, представление и хранение данных.

9. Разработан программно-технический комплекс автоматизированной системы сбора и представления данных, реализующий методику оценки параметров процесса выпаривания.

1. Общая технология пищевых производств Текст. / Л.П. Ковальская [и др.]. М.: Колос, 1993.-384 с.

2. Технология пищевых производств Текст. / Л.П. Ковальская [и др.] -М.: Колос, 1997.-752 с.

3. Малахов, H.H. Процессы и аппараты пищевых производств Текст.: учебник / H.H. Малахов, Ю.М. Плаксин, В.А. Ларин. Орел: Изд-во ОрелГТУ, 2001.-687 с.

4. Плаксин, Ю.М. Производство и применение добавок из нетрадиционного растительного сырья Текст.: учеб. пособие / Ю.М. Плаксин, М.Г. Куликова. М.: Изд-во МГУПП, 2006. - 120 с.

5. Сушка измельченного хлеба инфракрасным облучением Текст. / Н.М. Галин, В.В. Красников, С.Г. Ильясов, Ю.М. Плаксин // Хлебопекарная и кондитерская промышленность, 1976. № 2. - С. 25-26.

6. Плаксин, Ю.М. Научно-практические основы пищевой теплотехноло-гии при ИК энергоподводе Текст.: дис. . д-ра техн. наук / Ю.М. Плаксин. М., 1993. - 704 с.

7. Гензелев, М.Б. Моделирование процесса сушки жидких продуктов в псевдоожиженном слое инертных частиц и разработка аппарата с регулируемым гидравлическим сопротивлением газораспределителя Текст.: дис. . канд. техн. наук. Л., 1984. - 158 с.

8. Арбатская, Н.И. Сушка растворов казеината Текст. / Н.И. Арбатская,

9. JI.H. Анохина, Р.Ф. Бедненко // ЦНИИТЭИмясоомлпром. Маслодельная и сыродельная промышленность. -1981. № 1. - С. 3-12.

10. Васенков, П.Т. Модернизация сушильной установки Текст. / П.Т. Васенков, П.А. Кука // Молочная промышленность. 1983. - № 12.-С. 30-31.

11. Дерней, И. Производство быстрорастворимых продуктов Текст. / И. Дерней; пер. с вент, под ред. А.С.Гинзбурга. М.: Легкая и пищевая промышленность, 1983. - 184 с.

12. Жидко, В.И. Сушка картофельной крупки в кипящем слое Текст. / В.И. Жидко, B.C. Ковалев // Изв. ВУЗов. Пищевая технология. 1971. -№ 1.-С. 12-14.

13. Сушка картофельной крупки в однозонной сушильной установке непрерывного действия с кипящим слоем Текст. / B.C. Ковалев, В.Я. Гаврилов, В.И. Жидко, Н.И. Сморчков // Консервная и овощесу-шильная промышленность. 1973. - № 8. - С. 25-27.

14. Котехов, В.П. Сушилка для казеина Я1-ОСА не прерывного действия Текст. / В.П. Котехов, О.Б. Цабай // ЦНИИ-ТЭИмясомолпром. Маслодельная и сыродельная промышленность. -1981.-№4.-С. 7-8.

15. Куцакова, В.Е. Сушка раствора белкового гидролизата в вихревом слое движущихся металлических шаров Текст. /В.Е. Куцакова, Ю.В. Уткин, А.Н. Богатырев // Мясная индустрия СССР. 1984. - № 2. - С. 40-42.

16. Яровой, B.JI. Исследование процесса сушки молочного сахара в псевдоожиженном слое и создание аппарата новой конструкции Текст.: автореф. дис. . канд. техн. наук/B.JI. Яровой. -Киев, 1981. 151 с.

17. А.с. 463845 (СССР). Установка для сушки растворов, суспензий и паст Текст. / И.Буханько [и др.] Опубл. Бюл. № 10.

18. Сушеные овощи и фрукты Текст. /под общ. ред. В.Н. Гуляева. М.: Пищевая промышленность, 1980. - 126 с.

19. Продукты из обезжиренного молока, пахты и молочной сыворотки Текст. / под ред. А.Г. Храмцова, П.Г. Нестеренко. М.: Легкая и пищевая промышленность, 1982. - 296 с.

20. Мальцев, Г.П. Разработка интенсивных способов и устройств производства кондитерских изделий на основе пищевых порошков Текст.: дис. . канд. техн. наук / Г.П. Мальцев. Воронеж, 2004. - 162 с.

21. Структурообразование кондитерских дисперсных систем на основе пищевых порошков Текст. / Г.О. Магомедов, Г.П. Мальцев, А.Я. Олейникова, В.Н. Колодежнов; ВГТА. Воронеж, 2001. - 204 с.

22. А.с. 1576125 СССР, МКИ5 А 23 В 7/04, А 23 /2/00. Способ переработки плодового, ягодного и овощного сырья Текст. / Л.Ф. Смирнов, И.Г. Чумак, В.Ф. Колякова, Ф.С. Железо (СССР). № 4397142/30-13.

23. Вода в пищевых продуктах Текст.: пер. с англ. / под ред. Р.Д. Даку-орта. М.: Пищевая промышленность, 1980. - 376 с.

24. Monzini, A. Production von Fiuchtssaften in Pulverform ohne Zusatz von Hilfssoffen durch Vakiiumbandtrochni.ing Text. / Monzini A., Maltini E. // Flusssig Obst. 1990. - Vol. 57. - № 2. - P. 74-80.

25. Кавецкий, Г. Д. Процессы и аппараты пищевых производств Текст. / Г.Д. Кавецкий, А.В. Королев, // Учебник. М.: Агропромиздат, 1991.-432с.

26. Стабников, В.Н. Процессы и аппараты пищевых производств Текст. / В.Н. Стабников, В.М. Лысянский, В.Д. Попов // М.: Агропромиздат, 1985.-503 с.

27. Веркин, В.И. Способ консервирования растительного сырья Текст. /

28. B.И. Веркин, В.М. Дмитриев, Г.И. Максименко // Пищевая промышленность. 1989. - № 1. - С. 27-28.

29. Гришин, М.А. Установки для сушки пищевых продуктов Текст. / М.А. Гришин, В.И. Анганазевич, Ю.Г. Семенов. М.: Агропромиздат, 1989.-214 с.

30. Kovacova, S. Progressivne sposoby susenia ovocia a zeieniny Text. / Sona Kovacova // From. Portavin- 1990. Vol. 41. - № 10.-P. 539-541.

31. A.c. 1576125 СССР, МКИ5 A 23 В 7/04, A 23 /2/00. Способ переработки плодового, ягодного и овощного сырья Текст. / Л.Ф. Смирнов, И.Г. Чумак, В.Ф. Колякова, Ф.С. Железо (СССР). № 4397142/30-13.

32. Качярова, Л.Т. Порошкообразные смеси на основе виноградного сока Текст. / Л.Т. Качярова // Пищевая промышленность. 1990. - № 2.1. C. 35-36.

33. Порошкообразная плодоовощная продукция Текст. // Food Engineering International. 1985. - Vol. 10. - № 10.

34. Новые продукты для детей раннего возраста Текст. / С.С. Хованская, H.A. Калашникова, Н.Е. Хохлова, Е.С. Короткова, Л.М. Субботина // Пищевая промышленность. 1991. - № 7. - С. 49-51.

35. Сухой фруктозный продукт Текст. // F.O. Lichtas International Sugar Report. 1986. - Vol. 118.-№ 14.

36. Лыков, M.B. Распылительные сушилки Текст. / M.B. Лыков, Б.И. Леончик. М.: Машиностроение, 1966. - 331 с.

37. Гинзбург, A.C. Основы теории и техники сушки пищевых продуктов Текст. / A.C. Гинзбург. М.: Пищевая промышленность, 1973. - 528151с.

38. Блох, А.Г. Некоторые общие закономерности формирования дисперсного состава капель при распыливании жидкости Текст. / А.Г. Блох, С.М. Базаров, Ю.В. Нахмап // Теплоэнергетика. 1967. - № 7. - С. 1517.

39. Витман, A.A. Распыливание жидкостей форсунками Текст. / A.A. Витман., В.Д. Кацнельсон, И.И. Палеев. М.: Госэнергоиздат, 1962.- 120 с.

40. Распыливание жидкостей Текст. / Ю.Ф. Дитякин, J1.A. Кпячко, Б.В. Новиков, В.Н. Ягодкин. М.: Машиностроение, 1977. - 207с.

41. Пажи, Д.Г. Распыливающие устройства в химической промышленности Текст. / Д.Г. Пажи, A.A. Корягин, Э.Л. Ламм. М.: Химия, 1975. -200с.

42. Лыков, A.B. Явление переноса в капиллярно-пористых телах Текст. / A.B. Лыков. М.: Технико-теоретическая литература, 1954. - 296 с.

43. О сушке капель коллоидных растворов Текст. / Ю.В. Космодемьянский, A.C. Гинзбург, A.A. Михайленко, H.A. Лукин // Изв. вузов СССР. Пищевая технология. 1976.-№ 1. — С. 101-105.

44. Гельперин, Н.И. Основные процессы и аппараты химической технологии Текст. / Н.И. Гельперин. М.: Химия, 1981. - 812 с.

45. Пат. (США), № 3633283, 1972.

46. Магомедов, М.Г. Разработка способа получения порошкообразного свекловичного полуфабриката и кондитерских изделий на его основе Текст.: дис. . канд. техн. наук / М.Г. Магомедов. Воронеж, 2006. -150 с.

47. Попов, Г.П. Защитные токопроводящие и сверхпроводящие пленки для электронной техники и консервного производства Текст. дис. . д-ра техн. наук / Г.П. Попов. Воронеж, 2002. - 168 с.

48. Кац, З.А. Производство сушеных овощей, картофеля и фруктов

49. Текст. / З.А. Кац. М.: Легкая и пищевая промышленность, 1984. -215 с.

50. Павлюк, Р.Ю. Быстрорастворимые фруктовые криопорошки Текст. / Р.Ю. Павлюк, Л.М. Соколова, Ю.И. Попова // Пищевая промышленность. 1989.-№ 4. - С. 31-32.

51. Бурсиан, А.К. Сушка жидких пищевых продуктов во вспененном состоянии Текст.: овощесушильная и пищеконцентратная промышленность / А.К. Бурсиан. ЦНИИТЭИпищепром. - 1976. - № 3. - С. 1-15.

52. Дремина, Н.В. Концентраты сладких блюд, высушенных во вспененном состоянии Текст. / Н.В. Дремина, М.М. Орлова // Консервная и овощесушильная промышленность. 1983. - № 2. - С. 38-40.

53. Емельянов, A.A. Сухие натуральные соки: пасты, гранулы, порошки Текст. / A.A. Емельянов // Пиво и напитки. 2008. - № 2. - С. 36.

54. A.c. 1193399 СССР, МКИ F 26 В 5/04. Вакуумная сушилка для сыпучих материалов Текст. / В.П. Андрианов, Р.Г. Сафин, В.А. Лабутин, Л.Г. Голубев, В.А. Лашков, Г.А. Хасанов, Б.С.Колесов.

55. A.c. 1460562 СССР, F 26 В 5/04 3/08. Вакуумная сушилка для сыпучих и комкующихся материалов Текст. / P.A. Садыков, Ф.Р. Бахтияров, И.Л. Певзнер, Д.Г. Победимский, A.M. Карпов, Э.С. Вернер.

56. A.c. 1334005 СССР, F 26 В 5/04, 11/14, 17/18. Вакуумная сушилка Текст. / А. Рыжичков, М.А. Семеновский, Н.М. Плотникова.

57. A.c. 1695082 СССР, F 26 В 5/06, 5/04. Установка для вакуум-сублимационной сушки непрерывного действия Текст. / С.Т. Антипов, Ю.А Завьялов, С.В. Шахов.

58. A.c. 1784088 СССР, F 26 В 5/04. Вакуумная сушилка Текст. / Л.М. Либерчук, М.М. Гуфан, В.Э. Юркевич.

59. Пат. RU 2059951 С1. Способ вакуумной сушки Текст. / Л.К. Ковалев, И.З. Метельский; заявитель и патентообладатель НЭО «Эльтрон». -№ 93054160/06; заявл. 02.12.93; опубл. 10.05.96, Бюл. № 13. 3 с.

60. Пат. RU 2062417 С1. Способ вакуумной сушки органических веществ Текст. / JI.K. Ковалев, И.З. Метельский; заявитель и патентообладатель НЭО «Эльтрон». № 93038298/06; заявл. 21.07.93; опубл. 20.06.96, Бюл. № 17.-3 с.

61. Пат. RU 2055281 С1. Вакуумная сушилка барабанного типа Текст. / Г.М. Касиров, Ф.Г. Секисов; заявитель и патентообладатель НИИВН при ТПУ. № 93049395/06; заяв. 30.09.93; опуб. 27.02.96, Бюл. № 6. -3 с.

62. Пат. RU 2120589 С1. Вакуумная сушилка барабанного типа Текст. / Г.М. Касиров, Ф.Г. Секисов, В.Б. Шнейдер, А.И. Шебалин; заявитель и патентообладатель НИИВН при ТПУ. № 96103742/06; заяв. 26.02.96; опуб. 20.10.98, Бюл. № 29. - 3 с.

63. Пат. RU 2134854 С1. Способ низкотемпературного обезвоживавния веществ в вакууме Текст. / JI.K. Ковалев, E.JI. Веселова, А.Ф. Крайнев; заявитель и патентообладатель ТОО НЭО «Эльтрон». № 97113310/06; заявл. 01.08.97; опубл. 20.08.99, Бюл. № 13. -3 с.

64. Томбаев, Н.И. Справочник по оборудованию предприятий молочной промышленности Текст. / Н.И. Тобмбаев. М.: Пищевая промышленность, 1972 - 544 с.

65. A.c. 2106889 СССР, В 01 D 3/10, 1/00. Вакуум-выпарная установка Текст. / JI.A. Мерцалов, P.A. Гараев, Ю.Г. Афонин, 1995, опубл. 20.03.1998, Бюл. №8.-7 с.

66. Лыков, A.B. Теория сушки Текст. / A.B. Лыков. М.: Энергия, 1968. -472 с.

67. Касаткин, А.Г. Основные процессы и аппараты химической технологии Текст. / А.Г. Касаткин. 9-е изд. - М.: Химия, 1973. - 854 с.

68. Гришин, М. А. Установки для сушки пищевых продуктов Текст. / М. А. Гришин, В. И. Анганазевич, Ю. Г. Семенов. М.: Агропромиз-дат, 1989.-214 с.

69. Вальков, В. M. Автоматизированные системы управления технологическими процессами Текст. / В.М. Вальков, В.Е. Вершин. 3-е изд., перераб. и доп. - JL: Политехника, 1991. - 269 с.

70. Мишель, Ж. Программируемые контроллеры: Архитектура и применение: пер. с фр. / Ж. Мишель; ред. Б. И. Лыткин. М.: Машиностроение, 1992. - 320. - На рус. яз. - ISBN 5-217-00974-8: 62.50 .

71. Аристова, Н. И. Промышленные программно-аппаратные средства на отечественном рынке АСУТП Текст. / Н.И. Аристова, А.И. Корнеева М.: Наутехлитиздат, 2001. - 402 с.

72. Андреев, Е.Б. SCADA-системы: взгляд изнутри Текст. / Е.Б. Андреев, Н.А. Куцевич, О.В. Синенко. М.: РТСофт, 2004 - 176 с.

73. Сот and Dcom: Microsofit's Vision for Distributed Objects Roger Sessions (John Wiley & Sons, 1997) ISBN: 04711938IX, 480 c.

74. Octagon Systems Электронный ресурс. Режим доступа: http://www.octagonsystems.com. - Систем, требования: ПК 486 или выше; 8 Мб ОЗУ; Windows 3.1 или Windows 95; SVGA 32768 и более цв.; 640x480; Internet Explorer 4.0 и выше. - Загл. с экрана.

75. Advantech Электронный ресурс. Режим доступа: http:// www.advantech.com. - Систем, требования: ПК 486 или выше; 8 Мб ОЗУ; Windows 3.1 или Windows 95; SVGA 32768 и более цв.; 640x480; Internet Explorer 4.0 и выше. - Загл. с экрана.

76. Analog Devices Электронный ресурс. Режим доступа: http:// www.analog.com. - Систем, требования: ПК 486 или выше; 8 Мб ОЗУ; Windows 3.1 или Windows 95; SVGA 32768 и более цв.; 640x480; Internet Explorer 4.0 и выше. - Загл. с экрана.

77. GE Intelligent Pletforms Электронный ресурс. Режим доступа: http:// www.ge-ip.com. - Систем, требования: ПК 486 или выше; 8 Мб ОЗУ; Windows 3.1 или Windows 95; SVGA 32768 и более цв.; 640x480; Internet Explorer 4.0 и выше. - Загл. с экрана.

78. Rockwell Automation Электронный ресурс. Режим доступа: http:// www.rockwellautomation.ru. - Систем, требования: ПК 486 или выше; 8 Мб ОЗУ; Windows 3.1 или Windows 95; SVGA 32768 и более цв.; 640x480; Internet Explorer 4.0 и выше. - Загл. с экрана.

79. Schneider Electric Электронный ресурс. Режим доступа: http:// www.schneider-electric.com. - Систем, требования: ПК 486 или выше; 8 Мб ОЗУ; Windows 3.1 или Windows 95; SVGA 32768 и более цв.; 640x480; Internet Explorer 4.0 и выше. - Загл. с экрана.

80. Siemens Электронный ресурс. Режим доступа: http:// www.siemens.com. - Систем, требования: ПК 486 или выше; 8 Мб ОЗУ; Windows 3.1 или Windows 95; SVGA 32768 и более цв.; 640x480; Internet Explorer 4.0 и выше. - Загл. с экрана.

81. Елизаров И.А., Мартемьянов Ю.Ф., Схиртладзе А.Г., Фролов С.В. Технические средства автоматизации. Программно-технические комплексы и контроллеры: Учебное пособие. М.: «Издательство Машиностроение 1», 2004. - 180 с.

82. Пат. RU 2276314 С1. Устройство для удаления влаги в вакууме Текст. / A.A. Емельянов, К.А. Емельянов, Я.А. Морозов; заявитель и патентообладатель ОрелГТУ. № 2004136365/06; заявл. 14.12.04; опубл. 10.05.06, Бюл. № 13. - 3 с.

83. Патент № 2316701 RU, С1. Устройство для удаления влаги в вакууме Текст. / A.A. Емельянов, К.А. Емельянов, Золотарев А.Г. заявитель и патентообладатель ОрелГТУ. № 2006122340/06; заявл. 22.06.06; опубл. 10.02.08, Бюл. №4.-3 е.: ил.

84. Патент № 2327092 RU, С1. Устройство для удаления влаги в вакууме Текст. / A.A. Емельянов, К.А. Емельянов, Долженков В.В., Золотарев А.Г. заявитель и патентообладатель ОрелГТУ. № 2006140581/06; заявл. 16.11.06; опубл. 20.06.08, Бюл. № 17. -4 е.: ил.

85. Патент № 2338979 RU, С1. Устройство для удаления влаги в вакууме

86. Текст. / A.A. Емельянов, К.А. Емельянов, В.В. Долженков, А.Г. Золотарев; заявитель и патентообладатель ОрелГТУ. № 2007123069/06; заявл. 19.06.07; опубл. 19.06.07, Бюл. № 32. - 4 е.: ил.

87. Патент № 2346216 RU, С1. Устройство для удаления влаги в вакууме Текст. / A.A. Емельянов, К.А. Емельянов, В.В. Долженков, А.Г. Золотарев; заявитель и патентообладатель ОрелГТУ. № 2007134790/06; заявл. 18.09.07; опубл. 10.02.09, Бюл. №4.-3 е.: ил.

88. Емельянов К.А. Вакуумный дистиллятор Текст. / A.A. Емельянов, В.В. Долженков, К.А. Емельянов // Приборы и техника эксперимента,2008.-№5.-С. 146-149.

89. Емельянов, К.А. Установка для концентрирования и сушки жидких пищевых продуктов в вакууме Текст. / A.A. Емельянов, К.А. Емельянов, Долженков В.В. // Известия вузов. Пищевая технология, М.,2009.-№4.-С. 84-87.

90. Ривкин, С.Л., Термодинамические свойства воды и водяного пара. Справочник Текст.: / С.Л. Ривкин, A.A. Александров. М.: Энергия, 1984.-80 с.

91. Патент № 2327356 RU, С1. Способ вакуумной сушки Текст. / A.A. Емельянов, К.А. Емельянов, В.В. Долженков; Золотарев А.Г. заявитель и патентообладатель ОрелГТУ. № 2006139619/13; заявл. 08.11.06; опубл. 27.06.08, Бюл. № 18. -4 е.: ил.

92. Патент № 2328170 RU, С1. Способ удаления влаги в вакууме Текст. / A.A. Емельянов, К.А. Емельянов, В.В. Долженков, А.Г. Золотарев; заявитель и патентообладатель ОрелГТУ. № 2007105775; заявл.1502.07; опубл. 10.07.08, Бюл. № 19. 3 е.: ил.

93. Патент № 2338977 RU, С1. Способ удаления влаги в вакууме Текст. / A.A. Емельянов, К.А. Емельянов, В.В. Долженков, А.Г. Золотарев; заявитель и патентообладатель ОрелГТУ. № 2007123036/06; заявл. 19.06.07; опубл. 20.11.08, Бюл. № 32. - 4 е.: ил.

94. Патент № 2346215 RU, С1. Способ удаления влаги в вакууме Текст. / A.A. Емельянов, К.А. Емельянов, В.В. Долженков; заявитель и патентообладатель ОрелГТУ. № 2007143849/06; заявл. 26.11.07; опубл. 10.02.09, Бюл. №4.-3 е.: ил.

95. Патент № 2367863 RU, С1. Способ удаления влаги в вакууме Текст. / A.A. Емельянов, К.А. Емельянов; заявитель и патентообладатель ОрелГТУ. № 2008132231/06; заявл. 04.08.08; опубл. 20.09.09, Бюл. № 26. - 5 е.: ил.

96. Емельянов, К.А. Параметры процесса сушки сока черной смородины

97. Текст. / A.A. Емельянов, А.Г. Золотарёв, В.В. Долженков, К.А.i

98. Емельянов // Хранение и переработка сельхозсырья, Москва, 2010. -№ 11.-С. 10-11.

99. Емельянов, К.А. Порошки и пасты из натуральных соков, полученные при пониженных температурах в вакууме Текст. / A.A. Емельянов, А.Г. Золотарёв, В.В. Долженков, К.А. Емельянов //ВТФПИО. Т. 10: Сб. трудов IV МНПК ИРПВТП. С-Пб. ПТУ. 2007. - С. 188-189.

100. Емельянов К.А. Устройство автоматического пеноподавления при выпаривании жидкого сельскохозяйственного сырья в вакууме Текст. / Ю.К. Сотников, К.А. Емельянов, A.C. Тимаков // Автоматизация и современные технологии, 2011. № 1. - С. 3-6.

101. Патент № 2432537 RU, С1. Устройство для удаления влаги в вакууме Текст. / A.A. Емельянов, К.А. Емельянов, Ю.К. Сотников, A.C. Ти-маков, заявитель и патентообладатель ОрелГТУ. № 2010112173/06; заявл. 29.03.10; опубл. 27.10.11, Бюл. № 30. - 7 е.: ил.

102. Емельянов К.А. Устройство автоматического выпаривания жидкого сельскохозяйственного сырья в вакууме Текст. / Ю.К. Сотников, К.А. Емельянов // Автоматизация и современные технологии, 2012. -№3.- С. 13-16.

103. Патент № 2455596 RU, С1. Устройство для удаления влаги в вакууме Текст. / A.A. Емельянов, К.А. Емельянов, Ю.К. Сотников, заявитель и патентообладатель ОрелГТУ. № 201014667/06; заявл. 16.113.10; опубл. 10.07.12, Бюл. № 19. - 8 е.: ил.

104. Рогов, В. А. Средства автоматизации производственных систем машиностроения Текст. / В.А. Рогов, А.Д. Чудаков. М.: Высшая школа, 2005. - 399 с.

105. Клюев A.C. Проектирование систем автоматизации технологических процессов Текст.: справочное пособие / A.C. Клюев, Б.В. Глазов, А.Х. Дубровский, А.А Клюев; под ред. A.C. Клюева. М.: Энерго-атомиздат, 1990. - 464 с.

106. Андреев, Е.Б. SCADA-системы: взгляд изнутри Текст. / Е.Б. Андреев, H.A. Куцевич, О.В. Синенко. М.: РТСофт, 2004. - 176 с.

107. Бурмистров, A.B. Сбор и передача данных в системах автоматизации объектов электроэнергетики Текст. / A.B. Бурмистров // Автоматизация и IT в энергетике. 2009. - № 4. - С. 34 - 39.

108. С# Электронный ресурс. Режим доступа: http://ru.wikipedia.org/ wiki/CSharp. - Систем, требования: ПК 486 или выше; 8 Мб ОЗУ; Windows 3.1 или Windows 95; SVGA 32768 и более цв.; 640x480; Internet Explorer 4.0 и выше. - Загл. с экрана.

109. Соммервилл И. Инженерия программного обеспечения Текст. / И. Соммервилл; пер. с англ. М.: Издательский дом «Вильяме», 2002. -624 с. - ISBN 5-8459-0330-0 (рус.)

110. Вирт, Н. Алгоритмы и структуры данных Текст. / Н. Вирт; пер. с160англ. Д.Б. Подшивалова. М.: Мир, 1989. - 360 с.

111. Топп, Уильям. Структуры данных в С++ Текст. / Уильям Топи, Уильям Форд. М.: БИНОМ, 1999. - 816 е.: ил. - ISBN 5-7989-0017-7.

112. Принципиальная схема блока автоматического управления пеноподавлением§)-с=Н

113. Принципиальная схема блока автоматического управления выпариванием

114. Внешний вид блока автоматического управления выпариванием

115. Внешний вид устройства автоматического управления выпариванием1. Нагрев

116. Принципиальная схема устройства сбора и обработки данных

117. Внешний вид устройства сбора и обработки данных

118. DateTime StartTime = new DateTime();int CCounter = 0;

119. Режим моделирования технологического процессаprivate void ModTemp(int pointCount) {