автореферат диссертации по технологии продовольственных продуктов, 05.18.12, диссертация на тему:Инфракрасное облучение и сушка дыни с использованием солнечной энергии

ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ РФ ПО ВЫСШЕМУ ОБРАЗОВАНИЮ

Московская ордена Трудового Красного Знамени Государственная Академия пищевых производств

* J \

На правах рукописи

ХАИТОВ РауфАрифович

УДК: 664.047.085.1:635.611 (043.3)

ИНФРАКРАСНОЕ ОБЛУЧЕНИЕ И СУШКА ДЫНИ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ СОЛНЕЧНОЙ ЭНЕРГИИ

Специальность 05.18.12 -Процессы, машины и агрегаты

пищевой промышленности

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ РФ ПО ВЫСШЕМУ ОБРАЗОВАНИЮ

Московская ордена Трудового Красного Знамени Государственная Академия пищевых производств

На правах рукописи

ХАИТОВ РауфАрифович

УДК: 664.047.085.1:635.611 (043.3)

ИНФРАКРАСНОЕ ОБЛУЧЕНИЕ И СУШКА ДЫНИ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ СОЛНЕЧНОЙ ЭНЕРГИИ

Специальность 05.18.12-Процессы, машины и агрегаты

пищевой промышленности

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Работа выполнена на кафедре физики Московской ордена Трудового Красного Знамени Государственной академии пищевых производств.

Научный руководитель Официальные оппоненты

- доктор технических наук, профессор Ильясов С.Г.

- заслуженный деятель науки и техники РФ доктор технических наук, профессор Рудобашта С.П.

- кандидат технических наук Мануйко Л.И.

Ведущая организация -ВНПО консервной промышленности

Защита диссертации состоится декабря 1993 г.в.

_ час.на заседании Специализированного Совета К 063.51.07

Московской ордена Ттудового Красного Знамени Государственной академии пищевых производств по адресу: 125080, Москва, Волоколамское шоссе, 11.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке академии.

Отзывы на автореферат в двух экземплярах, заверенные печатью учреждения, просьба направлять по,указанному адресу.

Автореферат разослан ".^0 пНО< Д.1993 года.

Учений .секретарь специализированного Совета кандидат технических наук, доцент

Савина И.М.

ОНЦАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Для приоритетного развития перерабатывающих отраслей агропромышленного комплекса требуются внедрение прогрессивной техники и реконструкция всей индустрии переработки, хранения и транспортировки сельскохозяйственного сырья и пищевой продукции.

Продукция бахчеводства, в частности, плоды дыни, предотав-ляет собой незаменимый источник важнейших физиологических активных веществ - Еитаминов, углеводов и минеральных веществ, необходимых для нормальйой жизнедеятельности человека. Вместе о тем, в условиях жаркого летнего периода массового созревания и уборки плоды дыни могут сохраняться недолго. Длительное хранение их возможно только пооле оушки, химической обработки - окуривания оер-нистым ангидридом и последующей обработки в заводских уоловиях. Готовые продукты, -обработанные сернистым ангидридом требуют постоянного 'Контроля над его содержанием.

Б связи с этим, разработка высокоэффективных способов обработки, исключающих применение химических препаратов и сушки плодов дыни, основанных на применении новых методов энергоподвода, обеспечивающих интенсификацию процесса сушки и повышение начеот-ва продукции является актуальной задачей для перерабатывающих отраслей южных регионов СНГ.

Цель работы. Установление закономерностей термообработки дыни ИК-облучениеы и интенсификации процесса конвективной и оол-нвчной оушки, обоснование рациональных режимов ИК-обработки и оушки.

Научная новизна. Определены теплофизическпе, терморадиационные и оптические характеристики дыни. Установлены закономерности переноса энергии излучения КК-генератора в слое плодов дкни и определены оптимальные условия облучения дыни при КК-обработке. Получены решения уравнения теплопроводности о внутренними источниками тепла, обусловленными поглощением проникающего ИК-излуче-ния, определены закономерности и разработана методика аналитического расчета процесса ИК-нагрева слоя материала при различных условиях облучения. На основе планирования многофакторных экспериментов и оптимизации пршесса по методу Бокса-Уилсона получены уравнения регрессии' описывающие пропесс ИК-обработки дыни. Получены закономерности тепломассопереноса в процессе Ж-обработ-ки, конвективной и солнечной сушки дыни. Предложено обобщение процесса ИК-обработки плодов дыни, дано аяалитическое описание нестационарных полей температуры при ИК-облучении. Установлено определяющее влияние начальной ИК-обработки на интенсификацию пршесса сушки и улучшение качества конечного продукта.

Разработан способ производства сушеной дыни о предварительной ИК-бланшировкой.

Практическая ценность. Определены рациональные режимы процесса ИК-обработки и сушки плодов дыни; предложен способ конвективной сутки дыни о предварительной ИК-бланшировкой,апробирован-ный в производственных условиях и рекомендованный к промышленному использованию. Разработана методика инженерного расчета энер-гоподЕода и продолжительности ИК-обработки и сушки плодов дыни, увязанная с кинетикой процесса. Расчитаны поля облученности в установке с инфракрасным энергоподЕОдом для ИК-обработки плодов дыни. Разработаны исходные требования и создана эксперименталь-

нал ИК-облучательная установка, испытанная в МАП "Тадкикот" при БуэОТШиЛП.г.Бухара.

Апробация работы. Материалы диссертации докладывалиоь на Седьмой Всесоюзной конференции по радиационному теплообмену "Теория и практика комплексной оптимизации радиационного теплообмена и горения при сжигании органических топлив в энергетике и промышленности" - Ташкент, 1991г.; на конференциях вузов: ШИЛИ, БузОЖШП и СКЩ, 1991-1993 гг.

Структура п объем диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти глав, выводов, списка литературы и приложений. Работа изложена на 200 страницах, основного текста 129 отр., таблиц 18 и рисунков 25 , приложения к диссертации на 26 страницах.

СОДЕРКШЕ РАБОТЫ Во введении обоснованы актуальность темы, цель и задачи исследования, дана краткая характеристика рйботы, показана новизна и практическая ценность диссертации.

В первой главе дана краткая характеристика дынп, как объекта оушки. Приведен анализ современных способов сушки плодов. Отмечено, что в развитие теории и техники сушки плодов большой вклад внесли А.С.Гинзбург, М.А.Гришин, С.А.Генин, В.Н.Гуляев, М.А.Громов, М.Дерпбере, В.П.Душенко, Б.Е.Зозулевич, З.А.Каи, Н.Ф.Наместников,' А.П.Рыцин, А.А.Силич, Г.Г.Умаров, Г.К.Филонен-ко и др. Анализ опубликованных работ показал, что промышленная

сушка плодов в зонах произрастания осуществляется в основном, воздушно-солнечным способом, а на крупных и средних перерабатывающих предприятиях - конвективным способом с использованием ленточных, туннельных и камерных сушилок. Изучение патентной и научно-технической информации позволило определить основные тенденции развития техники и технологии сушки плодов в СНГ и других странах. Установлено, что вопросу подготовки плодов дыни к прсмессу сушки уделяется недостаточное внимание. Еместе с тем интенсификация процесса может быть достигнута тупем повышения массообыенных характеристик материала на основе применение спеилалыюй предварительной обработки.

Показана целесообразность создания технологии обработки и сушки плодое дыни с использованием ИК-облучения, позволяющей существенно интенсифицировать внутренний и внешний тепломассопере-нос.

На основании проведенного анализа сформулированы иель и задачи исследования.

Бо второй главе приведены результаты исследовании теплофи-зических (ТФХ), гигроскопических и структурных по данным Г.Г.Ума-рова, а также спектральных, интегральных терморадиационных характеристик (ТРХ) и индикатрис рассеяния дыни..Исследования характеристик проведены по разработанным в ЫГАПП методам С.Г.Ильясова, Б.Б.Красникова, Е.П.Тюрева, А.С.Панина.

Определены закономерности изменения коэффициентов температуропроводности ■ (I , теплопроводности Л и Ср дыни от £ в процессе нагрева. Установлено, что ТФХ во многом определяются неоднородной структурой мякоти плодов, а такко ее изменением в процессе тепловой обработки. Зависимости й и ^ от 6

имеют вид:

¿= 20+60^ а =(9,2+0,0851 1о,46).10-8, М2/с (I)

Л =0,43+0,002£ -0,019, ВтАм-к) (2)

1 = 65+809? а =(18-0,05б1 ¿0,1).Ю"8, иР/о (3)

А =0,62-0,00]±±0,011, ВтАм-к) (4)

Приведены гигроскопические характеристики по данным Г.Г.Ума-рова при температуре 50Яз и относительной влажности воздуха

I'р = 0,1+0,8. Установлено, что изотерма десорбшш дыни имеет типичную для коллоидно-капнллярнопористых материалов форму. На основе сорбиионных измерений по уравнению Кельвина рассчитаны статистические интегральные функции распределения объема пор по размерам.

Исследованы спектральные тсрморадиашюнные характеристики -отражательная ^ и пропускательная 7д способности дыни в области спектра 0,4+5,0 мкм, Установлено, что характер изменения Их и 7д от длины волны для образцов дыни различной толщины примерно одинаков и наибольшая пропускательная способность наблюдается в области спектра 0,55+1,2 мкм. С помошью экспериментально-аналитического метода рассчитаны на ЭВМ двуполу-сферические ТРХ , Т) » Я\оо 15 оптические характерис-

тики д'д , и 5л дыни.

Осреднением по спектру падающего потока Еп от выбранного излучателя КГТ-220-1000 прп различных температурах накала спирали Тц определены интегральные терморадиаппонные и оптические характеристики дыни (табл.1), согласно которым по классификации С.Г.Ильясова и В.В.Красникова ее можно отнести к сильно-

Д _ О ^

рассеивающим материалам (криторий Шустера с 0,7),

-

со слабым поглощением (удельное поглощение ^ —g—<1,0),

Таблица I.

% = 2600 К I ! X = 2400 К

К.М-1 L ,м~1 S,м-1 Я)м> | К.*-1. L ,м~15 ,м~1 /?х«>

401 1070 1225 0,45 440 II39 1255 0,44

Установлено, что индикатрисы рассеяния элементарного слоя мякоти дыни для длин волн, соответствующих максимуму спектра ИК-генсратора ( А = 1,1 ыкм) и полосе поглощения воды ( Л = 1,2 ыкм) сильно вытянуты в направлении распространения падающего излучения, на основании чего к ним применена теория переноса энергии излучения в светорассеивающих материалах.

В третьей глайе приведены установленные закономерности переноса энергии спектрального и интегрального излучения ИК-гонера-тора в слое плодов дыни при облучении диффузным потоком, дано обоснование рациональных режимов работы 1!К-излучателей типа КГТ 220-10.0 при облучении дыни, получены аналитические решения для расчета теплопероноса в слое материала при различных условиях облучения.

На основа расчета на ЭВМ переноса энергии монохроматического излучения ( Я = I,1 мкм) в слое дыни при различных условиях облучения (одно- и двухсторонне облучение диффузным и направленными потоками при % = 2400 К и 2600 К) и анализа полученных закономерностей определен способ наиболее эффективного воздействия НК-излучения на плоды дыни. Установлено, что для обеспече-

ния быстрого и равномерного прогрева плодов дыни наиболее целесообразно применять двухстороннее симметричное облучение диффузными потоками.

Для выбранного условия облучения с помощью ЭВМ рассчитаны величины спектралыюы пространственной облученности , плотности результирующего потока и поглощенного питока энергии bf\ с учетом спектрального состава падающего излучения рт ИК-генератора типа КГТ-220-1СХ.0. Показано, что при распространении интегрального излучения в слое плодов дыни, вследствие ■> их селективных поглощающих и рассеивающих свойств происходит изменение спектрального состава подавшего потока. Методом интегрирования по споктру.с помощью ЭВМ рассчитаны интегральные оптические характеристики и поля излучения в слое плодов при двухстороннем облучении диффузными потоками для излучения ИК-генератора типа КГТ-220-1000 при Ти = 24СЮ К и 2600 К (рис.1).

Для аналитического описания процесса КК-обработки плодов решена задача переноса тепла в критериальной форма с внутренними источниками тепла, обусловленными поглощением проникающего ИК-излучення, при различных условиях облучения. Для выбранного случая - двухстороннего облучения слоя диффузными потоками критерий Померанцева, учитывающий реальное распределение по слою поглощенного потока энергии Vi {X ), установлен в виде

где: £=LR - безразмерная величина коэффициента эффективного ослабления; (у а R^expf-Lf)

Получено решение уравнения теплопереноса в обобщенных переменных с учетом 45) (при ):

хС01А[/~ ехр(-^Го)]} + Кг[ Го- {а-зх2) -(чп) -§3 соупх- ехр (-/¿Го)]

ГЫ "п

Решение (6) учитывает проникновение излучения через характерный размер слоя Я.-С/2 и его влияние на величину температурного потенциала 6 (X,р0 ) в пршессе ИК-облу-чения. Установлено, что наибольшее влияние проникающего излучения наблюдается в центре слоя,- причем с увеличением Я> и уменьшением & это влияние возрастает.

Анализ полученных с помощью ЭВМ данных позволил определять при ПК-нагреве условие оптической бесконечности слоя (7), при выполнении которого можно пренебречь с погрешностью не более 5% проникающим через толщину Л ИК-излучением:

,0р361 . ехр (1,844 ^ (7)

где (ъ - безразмерное время протекания процесса ИК-нагрева.

Б работе также получены решения уравнения теплопроводности для других основных способов ПК-облучения - одностороннее облучение диффузным потоком олоя конечной толщины и облучение слоя направленным под некоторым углом потоком.

Реализация на ЭВМ полученных решрний позволила определить закономерности ИК-нагрева при рязлкчинх условиях облучения. Аналитически подтверждена возможность аномального распределения температурного поля в слое материала для случая только терыорадиа-ционного нагрева ( 0) при облучении направленным потоком.

Установлено, что наличие максимума температурного потенциала 0 (Х,/ъ ) на некоторой глубине слоя Хт , обусловленного аномальным распределением поглощенной энергией излучения

Ш' (X ) при направленном облучешш, возможно только на начальной стадии процесса ИК-нагрена (при малых (ъ ). Координата

Хт и величина относительного максимума с течением времени изменяются так, что с увеличением р0 величина Хт смешается к поверхности слоя и аномалии температурного поля не наблюдается.

На основании проведонных исследований по распространению ИК-излучения в слоо материала и анализа полученных решений разработана методика расчета процесса нагрева материалов при ИК-эве-ргоподводе. Для расчета пршесса ИК-обработки плодов дыни при двухстороннем облучении дана апроксимация интегральной функции иг (X ) по разработанной методике и использовано решение (6).

Четвертая глава посвящена исследованию механизма тепломас-сопереноса, оптимизации и обобщению процесса ИК-обработки и сушки плодов дыни. Рассмотрены конвективный и солнечный способы сушки.

Определены основные закономерности ннтенсифккгции пршесса сушки плодов дыни при предварительной ИК-обработки. На основе особенностей ИК-анергоподвода обоснована целесообразность применения ИК-облучения в качестве начального импульса внешнего во-

здойствия на влажный материал. Приведены результаты исследования сушки плодов дыни по технологии, включающей этапы кратковременного ИК-облученил и последующей сушки. Установлено, что целенаправленное воздействие ИК-излучения на плоды дыни перед сушкой характеризуется повышением- движущих сил тепломассопереноса на этапе ИК-обработки, а также увеличением массообменных кинетических характеристик материала, способствующих ускорению последующей суши

Исследования показали, что ИК-обработка дыни, как первоначальный импульс, определяется но только количественной мерой произведения движущей силы процесса ( Ел ) на время ее воздействия ( Г^ ), но их различным соотношением, которое даже при одинаковых дозах облучения С Еп'Т0бр ) существенно сказывается на эффективности применения ПК-обработки.

Для нахождения рациональных релшмов ИК-бланшировки дыни, при которых достигается наиболее эффективное воздействие ИК-излучения, использован план полного факторного эксперимента ПФЭ 2^. Установлено, что наиболее значимыми факторами, определяющими процесс ЦК-обработки и оказывающими влияние на ускорение процесса сушки дыни и качество готовой продукции являются: плотность потока ИК-излучения - Еп , толщина слоя образца - С , Ере-ма первого импульса ИК-обработки - Т, , продолжительность периода осциллирования (при условии ■ = 0,6) - Тг ,

Го«Гл

В качестве параметра оптимизации принят параметр Р , который рассчитывается по уравнению (8):

Р-ИТ'0 (8)

где А --4^-- относительный показатель качества готовой

1 Ав

продукции;

То/р

отношение продолжительности конвективной сушки без предварительной ИК-обработки к продолжительности сушки обработанных ИК-

излучением, при температуре сушильного агента £ = 55+60^.

та

Ообр

относительное количество затрат электроэнергии на I кг испаренной влаги.

В результате статистической обработки проведенных по плану экспериментов получены уравнения регрессии, которые после приведения к линеаризованному виду пспользоеэны для оптимизации процесса по схеме Бокса-Уилсона. Согласно этой схеме проведено "крутое восхождение" в околооптимальную область процесса и получены соответствующие уравнения регрессии. В результате реализации центрального композиционного унифоры-ротатабельного плана второго порядка, учитывающего квадратичные эффекты взаимодействия Факторов получено уравнение адекватно описывающее оптимальную область процесса ИК-обработки дыни:

Р = 376,4+11,64Х|+4,02X2+4,87X3-2 ,72Х12-3,01Л22-1 ,73Х32 (9)

Для определения оптимальных условий проведения процесса найден экстремум функции (9). На основании проведенной оптимизации процесса ИК-обработки дыни установлены следующие рациональные диапазоны варьирования факторов:

£„ = 23+25 кВт/м2; 14+16 мм; 1,= 90+25 с;

Тг = 190 сек.

На основе анализа закономерностей кинетики сушки дыни, характеризующих конечные результаты предварительной ИК-обработки, оп-

ределена эффективность воздействия КК-импульса на влажный материал. Приведены результаты экспериментальных исследований влияния ИК-обработки на продолжительность конвективной, моделированной солнечной и воздушно-солнечной сушки дыни. Установлено, что скорость сушки для образцов, обработанных ИК-излучением, в периодах постоянной и убывающей скорости сушки выше, чем для необработанных (рис.2). Показано, что применение ИК-обработки, проведенной в рапионалышх режимах, позволяет сократить продолжительность сушки дыни в 1,5-2,0 раза при улучшении качества готоеои продукции.

Установлено, что наибольший эффект Достигается в случае ИК-обработки при равномерном нагреве есого объема ломтиков дыни в осциллирующем режиме. Скорость нагрева плодов дыни определяется плотностью падающего потока Еп . Общая продолжительность осциллирующего режима ИК-обработки изменяется в пределах 2,0-4,5 мин, в зависимости от сорта дыни и определяется условиями ИК-об-лучения и предельно допустимой температурой нагрева.

Экспериментальное изучение температурных полей кинетики нагрева является одним из надежных методов анализа механизма процесса ИК-обработки. Показано, что проиесс ИК-обработки дыни целесообразно проводить в осциллирующем режиме: на первой стадии - облучение 30с .температура ооразца непосредственно под поверхностью в слое достигает 71^, на глубине 5 мм от поверхности 434^3 и в середине лштика-42сЪ. Центральные слои ломтиков дыни прогреваютоя слабо. С пелью выравнивания поля температуры по слою и увеличения температуры в центре производится прекращение ИК-облучения (отле-жка) образца в течение 40с.-При этом температура поверхности быстро падает до 63°С. На следующем этапе ломтики дыни вновь облучают-

оя в течение 60с до. достижения температуры поверхности образца бО^с. При этом температура центральных слоев продолжает плавно возрастать, а температура в центре ломтика достигает 59°С. Для того, чтобы выравнить поле температуры по слою и увеличить температуру в центре обраэиа, дается вторая отлежка в течение 30с. Б кониа второй отлежки температура поверхностных слоев составляет 77°С. Для достижения необходимой температуры поверхностного слоя продукт вновь облучается (третий импульо) в течение 60о. При этом температура поверхностных слоев достигает 91 °С. А температура в центре слоя составляет 74^С (рис.3)'.

Сравнение усредненных экспериментальных и расчетных данных полей текпературы (ркс.З) показывает их удовлетворительную сходимость, что свидетельствует об адекватности выбранной математической модели пршесса ИК-нагрева.

Исследования показали, что высокая эффективность процесса удаления влани на этапе ИК-обработки, а также сокращение длительности дальнейшей сушки приводит к снижению общих энергозатрат при обезвоживании дыни на 25+30$.

В пятой главе приводятся практические рекомендации по режимам ведения процесса ИК-обработки, представлен расчет полей облученности в рабочей камере ИК-устаноЕки, разработаны иоходные требования и описана созданная экспериментальная ИК-установка, приведена методика инженерного расчета энергоподвода и процесса ИК-обработки и сушки дыни.

Приводится описание разработанного способа интенсификации воздушно-солнечной сушки дыни, основанного на применении предварительной ИК-обработки. По данному способу плоды дыни очитают

от корок и семян, режут на ломтики толщиной 15мм. Подвергают обработке ИК-иэлучениом при плотности потока 23+25 кВт/м2 в течение 210с в оошшшрующек рехшмо. На поверхности ломтиков образуются подсушенные слои, цвет которых в процессе сушки мало изменяется. Б результате ИК-обработкн и охлаждения ломтики дыни теряют до 22% содержащейся в них влаги. Обработанные таким образом ломтики дыни подвергают конвективной или солнечной сушке. Применение предварительной ИК-обработки позволяет интенсифицировать процесс сушки дыни в 1,5+2,0 раза, сократить энергозатраты и улучшить качество готового продукта.

Получена зависимость, позволяющая рассчитать поля энергетического облучения на поверхности ломтиков дыни. Максимальный поток излучения, падающий на поверхность облучаемых образцов наблюдается напротив излучателя с параболическим рефлектором. Применение параболического рефлектора позволяет значительно Сна 52$) увеличить энергётичэскую освещенность ломтиков дыни.

Приводится методика инженерного расчета энергоподвода и продолжительности ПК-обработки, увязанная с кинетикой процесса нагрева дыни.

Па основе анализа экспериментальных данных и изучения общих закономерностей двухстороннего ИК-облучения проведено обобщение процесса ИК-обработки дыни.и получено следующее выражение:

-= с'= со пи (Ю)

ИЬЕП

где: ДИ!к- Д№£<!> + А\Д4ЛЛ ; Убыль влаги непосре-

дственно в процессе ПК-обработки;

ДИ^д- убыль влаги в результате охлаждения материала до начальной температуры .

Соотношение (10) получено при варьировании параметров в широком диапазоне: = 600+1000$; Еп= Т1+30 кВт/м2;

^ = 10+25 мм; То{р = 40+410 с.

Используя метод Г.К.Филоненко с учетом полученных закономерностей процесса ЙК-обработки и обобщенной зависимости (10), получено выражение, позволяющее рассчитать продолжительность процесса сушки дыни после обработки при различных режимах КК-облучения:

г^Ы^г^^^^М ад (П)

где коэффициенты А и р определяются по методике Г.К.Филоненко.

На основе проведенных исследований разработаны исходные требования и создана экспериментальная ИК-облучательная установка, на которой реализован предложенный способ. Производственные испытания и приемка нового технологического процесса производства сушеной дыни проведены в МАП "Тадкикот" при БухТИПиЛП г.Бухара в оезоне 1993 года. Испытания показали высокую эффективность процесса, сокращение длительности сушки дыни в 1,65+1,95 раза при значительном улучшении качества готовой продукции. Процесс рекомендован к промышленному использованию.

БЫЕОЕЫ

I. Экспериментально определены закономерности изменения теплофизичеоких и термодинамических характеристик дыни при ИК-облучении в диапазоне температур 25+80^. В области спектра 0,4+5,0 мкм определены оптические и терморадиаиионнне характеристики дыни, установлена область наибольшего пропускания ИК-излу-чения - 0,55+1,2 мкм. Показана применимость к дыне теории перено-

са энергии излучения в селективно поглощающих и светорассеиваю-щих материалах, имеющих сильно вытянутую вперед индикатрису рао-сеяния.

2. С помощью ЭВМ рассчитаны спектральные и интегральные поля излучения в слое дыни, определены интегральные функции распределения по слою внутренних источников тепла, обусловленных поглощением проникающего излучения, и оптимальные условия облучения плодов дыни при ИК-обработке. Установлена целесообразность применения ИК-излучателя КП-220-1000 с температурой накала спирали 2600 К.

3. Получены решения уравнения теплопроводности о внутренними источниками тепла, позволяющие рассчитать процесс НК-нагрова слоя материала при различных условиях облучения. Аналитически определены условия оптической бесконечности слоя при двухстороннем диффузном облучении и уоловия аномального распределения температуры при облучении направленным потоком. Установлены закономерности и разработана методика расчета процесса ПК-нагрева материала при различных условиях облучения.

4. Обоснован метод предварительной ИК-обработки плодов, позволяющий значительно интенсифицировать процесс сушки и улучшить качество готовой продукции. На основе математического планирования ыногофакторных экспериментов и оптимизации процесса по методу Бокса-Уилсона определены рациональные режимы ИК-обработки плодов

с учетом качества готовой продукции и технико-экономических показателей процесса ИК-облучения и сушки: плотность падающего потока 23+25 кВт/м^; толщина ломтиков 14+16 мм; время первого импульса ИК-обработки 90+95 с; общая продолжительность периода осцилли-

гг

рования (при условии г0п7А = 0,6 с) - 190 с.

4о&

5. Экспериментально установлены закономерности тепломассопе-роноса в процессах ИК-обработки, конвективной и солнечной сушки дыни. Показано, что сокращение процесса сушки в 1,5+2,0 раза

при снижении энергозатрат на 25+30$ и улучшении качества готовой продукции достигается в результата увеличения кинетических коэффициентов влажного материала и повышения движущих сил процесса удаления влаги на этапе ИК-обработки.

6. На основе предложенного обобщения процесса ИК-обработки дано аналитическое описание нестационарных полей температуры в слов плодов дыни, адекватность которого подтверждается результатами экспериментов.

7. Предложена методика и&женериого. расчета энергоподвода и продолжительности ИК-обработки и сушки плодов дыни, увязанная о кинетикой процесса. Рассчитаны поля энергетической облученнооти в рабочей камере ИК-установки.

8. Разработаны исходные требования и создана экспериментальная облучательйая ИК-уотановка, на которой в производственных условиях реализован предложенный способ. Испытания показали высокую эффективность процесса сушки при сокращении продолжительности в 1,65+1,95 раза-и улучшении качества готовой продукции.

СШССК ШУБЛИКСВАНШХ РАБОТ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Ильясов С.Г., Киракосян Ю.Р., Избасаров Д.С., Хаитов P.A. Сушка дыни с предварительной обработкой ИК-излучением. Деп. в КазгосИНТИ, ß 4535-Ка93. -Алматы, I9S3, -8с.

2. Ильясов С.Г., Избасаров Д.С., Солиев А.Х,, Ангеробах Н.И., Хаитов P.A. Способ термообработки и качественные показатели плодов, винограда и дыни. Деп. в КазгосИНТИ, № 4336-Ка93. -Алыаты, 1993, -4с.

3. Ильясов С.Г., Ангеробах Н.И., Ангеробах А.К., Избасаров Д.С., Хаитов P.A., Киракосян Ю.Р. Энергосберегающая технология микробиологической обработки плодов, винограда и дыни инфракрасным излучением перед сушкой. Деп. в КазгосИНТИ, М338-Ка93. - Алматы, IS93, -4с.

4. Ильясов С.Г., Избасаров Д.С., Киракосян Ю.Р., Методов К Д., Хаитов P.A. Оптимизация процесса и выбор рациональных режимов ИК-обработки плодов дыни. Деп. в КазгосИНТИ, М364-Ка93.

- Алматы, 1933, -22с.

Рис.1. Распределение интегральных оптических характеристик (а) и характеристик поля излучения (б) в слое дыни при двухстороннем диффузном облучении лампами КГТ-220-1000. I - Т„ = 2600 К; 2 - Тн = 2400 К.

У1Л#

800

600

400 200

0 2 00 4 00 600 800 М

о

15'

40

10

15

2'

V/1 2>Д

с/г ч'

3418

800

80 400

40

200

2040

г40

Г . час

л.

б40 Время суток

10

20

16

Г

а _ б

Рис.2. Кинетика конвективной (а) и моделированной солнечной (б) сушки дкниГ

1,1 - необработанные; 2,2 - обработанные (а) при Е = 24 яВт/ы2 в режиме

Гобл = 180[120К-З0>+З0с-З0>+З0] ( #=15мм). 2 - обработанный (б) при Е = 24 кБт/ы2 б режиме С I = 10ым)

обл

90(-30)+60(-30)+30

1»

\

V 2

V —ч, >

{О

го

12 Время суток

&

80

60

40

20

п>

и" ю - | | |

0 60 120 180 240 Г с

«о

ЮС

10

ю

в

у-} //I .А и ] Ар

\\ /7 Г5> /} /у

1 -ч 5 УТЛ

/ У

г

Г

0,25 0,50 0,75

I

со СО

Рис.3. Кинетика нагреиа различных слоен ломтика (а) и усредненные экспериментальные и"расчетные поля температур в слое (б) дыни "Шакар-дадак" е пропессе ПК-облегчения лампами К1Т-220-1СЮ0 при Тн= 2600 К, £„= 24 кВт/1?:

а : I - х = 1,шы (сиерху); 2 - х = 5мм: 3 - х = 7.5ш: 4 - х = 10мм: 5 - х = 14ш. б: в меренг Еремени г,с: I - 30; 2 - 75; 3,3 г 120; 4,4 - 165; 5 -510; 6 - 255. 1-6 - усредненные экспериментальные и 3' , 4 - расчетные данные.