автореферат диссертации по технологии продовольственных продуктов, 05.18.12, диссертация на тему:Интенсификация тепломассообменных процессов сушки при производстве препарата "Бифидумбактерин"

00346950Э

ЕРМОЛАЕВ Виталий Витальевич

ИНТЕНСИФИКАЦИЯ ТЕПЛОМАССООБМЕННЫХ ПРОЦЕССОВ СУШКИ ПРИ ПРОИЗВОДСТВЕ ПРЕПАРАТА «БИФИДУМБАКТЕРИН»

Специальность 05.18.12 - Процессы и аппараты пищевых производств

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Воронеж-2009

1 • им тз

003469509

Работа выполнена в Федеральном государственном учреждении высшего профессионального образования «Астраханский государственный технический университет» (ФГОУ ВПО АГТУ) на кафедре «Технологические машины и оборудование» (ТМО)

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор

Алексанян Игорь Юрьевич (ФГОУ ВПО «Астраханский государственный технический университет»)

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Кравченко Владимир Михайлович (ГОУ ВПО «Воронежская государственная технологическая академия»)

доктор технических наук, доцент Ангелюк Валентин Петрович (ФГОУ ВПО «Саратовский государственный аграрный университет имени Н.И. Вавилова»)

Ведущая организация: Московский государственный университет прикладной биотехнологии (МГУПБ)

Защита состоится 4 июня 2009 года в 12— ч. на заседании диссертационного совета Д 212.035.01 при ГОУ ВПО «Воронежская государственная технологическая академия» по адресу: 394000, г. Воронеж, проспект Революции, 19, конференц-зал.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке и на сайте ВГТА.

Автореферат разослан_апреля 2009 года.

Ученый секретарь совета по защите докторских и кандидатских диссертаций Д 212.035.01

д.т.н., профессор 7 Г.В. Калашников

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы.

На сегодняшний день для лечения и профилактики заболеваний всё большее применение находят сухие пищевые биологически активные добавки и препараты. Традиционные способы обезвоживания термолабильных материалов характеризуются высокой длительностью процесса, сложностью оборудования и управления процессом, высокой энергоемкостью. Поэтому целесообразность разработки оригинальных методов влагоудаления, поиск рациональных режимных параметров при сохранении лечебно-профилактических свойств готового сухого биологически активного препарата актуален.

Настоящая диссертационная работа выполнена в рамках Перечня критических технологий Российской Федерации, утвержденного Президентом Российской Федерации В.В. Путиным 21 мая 2006 г. Пр-842 (п. «Технологии экологически безопасного ресурсосберегающего производства и переработки сельскохозяйственного сырья и продуктов питания»), Федеральной целевой программы «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно -технологического комплекса России на 2007- 2012 годы» (распоряжение Правительства Российской Федерации от 6 июля 2006 г. № 977-р.), а также в соответствии с координационным планом НИР АГТУ, на кафедре ФГОУ ВПО АГТУ «Технологические машины и оборудование».

Целью работы является разработка рационального энерго- и ресурсосберегающего способа сушки препарата «Бифидумбактерин», обеспечивающего высокие интенсивность процесса и качество готового продукта, а также конструкции сушильной установки.

Задачи работы:

- анализ способов сушки и конструкций установок для обезвоживания микробиологических препаратов с учетом энергозатрат, интенсивности процесса и свойств объекта обработки для обеспечения высокого качества конечного продукта;

- исследование механизма взаимодействия препарата «Бифидумбактерин» с водой, аппроксимация гигроскопических характеристик препарата, анализ термодинамики внутреннего массопереноса при взаимодействии препарата с водой;

- изучение, обобщение и аппроксимация теплофизических (ТФХ), структурно-механических (СМХ), и пеноструктурных характеристик препарата «Бифидумбактерин» для моделирования и анализа механизма вакуумной сушки в пене при объемном энергоподводе;

- расчет распределения поглощенной энергии в оптически тонком слое продукта на базе изучения оптических характеристик (ОХ) препарата для выбора режима инфракрасного (ИК) подвода энергии и типа генератора излучения при сушке;

- экспериментальное исследование влияния основных факторов на интенсивность влагоудаления, исследование механизма внутреннего тепломассопе-реноса на основе анализа экспериментальных данных кинетики обезвоживания

препарата методом вакуумной пеносушки;

- получение расчетной зависимости для проектирования сушильной аппаратуры: скорости вакуумной пеносушки при ИК энергоподводе в обобщенных координатах;

- разработка и реализация математической модели тепломассообмена при вакуумной пеносушке «Бифидумбактерина» для анализа температурных полей в слое продукта;

- выработка рекомендаций по реализации технологических и конструкторских результатов исследований.

Научная новизна. Впервые обобщены и рассчитаны ТФХ, СМХ, а также терморадиационные (ТРХ) и ОХ препарата «Бифидумбактерин». Получены их зависимости для диапазонов влажности и температуры в процессе сушки.

Проанализирована термодинамика взаимодействия препарата с водой для оценки гигроскопичности, учета энтропийной составляющей свободной энергии сорбции. Подтвержден специфический механизм ориентации воды в объекте обработки.

Рассчитаны рациональные значения влияющих на процесс сушки факторов с учетом технологических требований. Получены эмпирическая зависимость для определения величины удельного съема сухого продукта, полиномиальная зависимость скорости сушки в реальном диапазоне влажности препарата от варьируемых факторов, а также уравнение в обобщенных координатах процесса вакуумной пеносушки препарата «Бифидумбактерин».

Проведен анализ ТРХ и ОХ исследуемого препарата при различной влажности, на основе экспериментальных и литературных данных рассчитана объемная плотность поглощенной энергии излучения по глубине слоя. Выбран рациональный режим работы и тип ИК генераторов, а также оптимальная толщина слоя для высокоинтенсивной вакуумной сушки.

Реализована математическая модель определения температурных полей в процессе сушки для препарата «Бифидумбактерин», проведен их анализ, показано, что предлагаемые режимы применимы к термолабильным препаратам.

Экспериментально подтверждена возможность применения метода вакуумной пеносушки для обезвоживания массы бифидобакгерий, содержащихся в препарате, с точки зрения их выживаемости.

Практическая значимость работы:

Результаты исследований предназначены для совершенствования процесса сушки препарата «Бифидумбактерин», выбора рационального режима обезвоживания и его аппаратурного обеспечения.

Впервые получены математические зависимости удельного съема сухого продукта, скорости сушки в реальном диапазоне изменения влажности при обезвоживании препарата «Бифидумбактерин» от влияющих факторов и уравнение, описывающее процесс обезвоживания препарата в обобщенных координатах, которые позволяют рассчитывать и проектировать сушильные аппараты для вакуумной пеносушки бифидопрепаратов.

Аппроксимированы зависимости теплофизических характеристик и плотности препарата в зависимости от его влажности и температуры для оперативного

использования в инженерных расчетах.

Модернизирована оригинальная опытная установка для изучения процесса сушки в вакууме во вспененном состоянии и скорректирована методика проведения экспериментов.

Предложен рациональный способ вакуумной пеносушки, определены и обоснованы режимные параметры процесса влагоудаления (заявка на изобретение № 2008112966/20(014020), приоритет от 03.04.2008). Предложена оригинальная конструкция вакуумной пеносушильной установки.

Апробация работы. Основные результаты работы доложены и обсуждены на Всероссийских и международных научных конференциях: Международная научно-практическая конференция «Биотехнология. Вода и пищевые продукты» (Москва, 2008 г.); III Международная научная конференция «Проблемы динамики и прочности исполнительных машин и механизмов» (г. Астрахань, 2007 г.); 51-ая и 52-ая научно-практические конференции профессорско-преподавательского состава Астраханского Государственного Технического Университета (Астрахань, 2007, 2008 г.); I Международная научно-практическая конференция «Биотехнологические процессы и продукты переработки биоресурсов водных и наземных экосистем» (г. Астрахань, 2008 г.).

По результатам исследований получены следующие награды: диплом первой степени Каспийского инновационного форума (г. Астрахань, 2009 г.), золотая медаль VIII Московского международного салона инноваций и инвестиций (г. Москва, 2008 г.), золотая медаль 12-ого Московского международного салона промышленной собственности «Архимед» (г. Москва, 2009 г.).

Публикации: По теме диссертационной работы опубликовано 12 научных работ, в том числе 5 по перечню ВАК России.

Структура и объем диссертации: Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, общих выводов и заключения, списка литературы и приложений. Основное содержание работы изложено на 143 страницах машинописного текста, в том числе 5 таблиц, 36 рисунков, 25 страниц приложений, список литературы из 170 наименований работ отечественных и зарубежных авторов.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность развития техники и технологии низкотемпературной сушки лечебно-профилактических бифидосодержащих препаратов.

В первой главе «Перспективы совершенствования тепломассообменных процессов при производстве препарата «Бифидумбакгерин» изучено современное положение в области обезвоживания микробиологических препаратов. Так как процесс сушки в технологической цепочке является заключительным и самым энергоемким этапом, проведен анализ рациональных конкурентоспособных низкотемпературных способов сушки и конструкций установок для бактериологических лечебно-профилактических продуктов. Проведенный анализ учитывал основополагающие труды по переработке, а также обезвоживанию микробиологических и лечебно-профилактических продуктов следующих исследователей: A.B. Лыкова, A.C. Гинзбурга, И.А. Рогова, П.Д. Лебедева, В.К.

Тихомирова, С.Г. Ильясова, И.Т. Кретова, С.Т. Антипова, А.Н. Острикова, И.Ю. Алексаняна и многих других. Определены рациональные элементы, схемы организации процесса влагоудаления, а также конструктивные особенности сушильной установки для препарата «Бифидумбактерин». Экспериментально подтверждена возможность применения метода вакуумной пеносушки для обезвоживания микроорганизмов нормофлоры, выявлены факторы, влияющие на выживаемость бифидобактерий при обезвоживании.

Таблица 1

Результаты исследования содержания живых микробных клеток в биомассе из штамма Bifidobacterium bifidum 1 после обезвоживания методом вакуумной пеносушки (£, кВт/м2 - плотность теплового потока; т, с - длительность процесса обезвоживания;

Ьсус, КОЕ/мл - биологическая концентрация клеток в сухой биомассе. Содержание

живых микробных клеток в объекте обезвоживания Ь00, КОЕ/мл, находилось в ___пределах 1,0-Ю9...2,0-Ю9 КОЕ/мл.)_

Показатель № образца

1 2 3 4 5 6 7 8 9

Е, кВт/м2 0,75 1,15 1,55 1,71 1,87 2,10 2,33 2,69 3,05

т, с 474 362 243 221 207 206 200 179 170

Ьсух> КОЕ/мл 4,4107 6,2107 1,8108 2,65108 4,5108 6,58108 7,1108 1,68107 8,97107

Обоснована цель и задачи исследований.

Во второй главе «Исследование термодинамики взаимодействия препарата «Бифидумбактерин» с водой на основе изучения его физико-химических характеристик» исследовались гигроскопические характеристики препарата, проанализирован процесс взаимодействия препарата с водой, рассмотрены результаты обобщения экспериментальных исследований и литературных данных по ТФХ, СМХ, ОХ, ТРХ и пенострукгурным характеристикам препарата «Бифидумбактерин».

Для получения зависимости и =/(А ), где Vр, кг/кг - равновесная влажность препарата, А„ - активность воды, использовался тензометрический метод Ван Бамелена. Относительная ошибка при измерении А„ не превышала 5 %. На рис. 1 представлены изотермы сорбции препарата «Бифидумбактерин» при различных значениях температуры.

При аппроксимации зависимости Ак от температуры Т, К и ир имеем выражение: А„ = (аТ+Ь)и,р + {сТ+4)и2р + (кТ+1'р1>+(тТ+п), где а = 0,996213; Ъ = -277,502185; с = -0,508124; й = 136,169640; к = 0,075023; / = -16,399454; т = -0,000507; п = 0,086437 - эмпирические коэффициенты, полученные экспериментально.

Так как при сушке препарата определенный диапазон влажности находится в гигроскопической области, в значительной мере форма и энергия связи влаги с препаратом определяет механизм массопереноса при обезвоживании.

Движущей силой сорбции является разность химических потенциалов Ди переноса влаги, которая зависит от ир и Г в гигроскопической области.

Рис. 1. Изотермы сорбции воды препарата «Бифидумбактерин» Пренебрегая работой расширения пара, Ди равна дифференциальному изменению свободной энергии Гельмгольца Д^ При условии, что пар

подчиняется закону идеальных газов величина | ^ в термодинамике необратимых процессов приблизительно пропорциональна 1пА1=Л• Г• V 1пА .

Энергия связи влаги с материалом Е, Дж/кг, равна £ = -

дАГ

ди„

ее можно принять потенциалом влагопереноса. Продифференцировав уравне-

ние Гиббса

эд^"

ди

р / т.р

аде

ди.

Гельмгольца 'злу4

АР = Д£-Г-Д5

по

ип

получим

ди,

, где Д£; А5 соответственно изменения в зависи-

Р 1т,Р

мости от 1]р при Р,Т=сот( внутренней энергии (энтальпии) и энтропии, Дж/кг. Продифференцировав по Т последнее выражение, получаем уравнение для дифференциального изменения энтропии связанной воды:

д г > дМ? ( \ дЬ£

дТ ди ди , учитывая

\ р т^ \ р т?

ЭД£

ди

р )тг

\ дТ

Выражение

8АЕ

ди \ р

, Дж/кг, определяет дифференциальное изменение

внутренней энергии (теплового эффекта) сорбции:

ЭДЕ

ди

р

дЫ?

ди

V р

. На

рис. 2 для препарата «Бифидумбактерин» представлены соответственно зави-

симости

дАР

ди.

И Г-

сИ5

Теплота парообразования г, Дж/кг при удалении влаги, связанной с материалом, определится как сумма теплоты парообразования свободной воды г\

Дж/кг, находящейся в продукте, и теплоты смачивания гс„, Дж/кг, которая численно равна работе отрыва одного моля воды от материала при Т = const. Функция г' = f(T) линейна при Т = 297...313 К. Принимая во внимание

г'=-2286,66-Г + 3118458,1 и г =——(-ЛГ1пД,) = -55.(5)-RT\nAw, имеем вы-

~ 0.018 v

ражение для значения количества тепла для испарения 1 кг влаги с учетом энтропийной составляющей:

r = r'+r +г - 3118.4581-10' - 2286.66 • Т - 55,5 -RT In А +55,5 Г-

8U

Для анализа движущих сил в процессе сорбции с целью выбора оптимальных режимов энергоподвода получена функциональная зависимость от 1!р термоградиентного коэффициента массопереноса 8Р, 1/К.

8 является составляющей относительного коэффициента термодиффузии

Р

5,1/К и равен ему в случае отсутствия влагообмена, т.е. при гигротермическом

, , (зи~]

равновесии: 5 =с • —— I , где: с' = - - удельная изотермическая

' " КдТ )им - 1дАи)т.^„

влагоемкость материала. Таким образом: 5 (рис.3).

о V 8Т )и {дА/1)т

Рис. 2. Зависимость свободной и

DA1 Ы

8AF

(I), Т

, BAS

SU.

(И),

Рис. 3. Зависимость термоградиентного коэффициента ¿р, 1/К or Up при сорбции препарата «Бифидумбактерин»

связанной энергий I -

Кг

кДж/кг от ир

Анализируя экспериментальные данные, можно сделать следующие выводы: при обезвоживании препарата «Бифидумбактерин» нецелесообразно использовать кондуктивный энергоподвод ввиду быстрой усадки, стеклования и высокой адгезии и, как следствие, сложности отделения сухого продукта от поверхности «подложки». Выявленный термоосмотический эффект, способствующий быстрому разрушению структуры пены при кондуктивном энергоподводе, также говорит в пользу объемных способов энергоподвода.

Анализируя изменения термодинамических составляющих уравнения Гиб-бса-Гельмгольца, можно утверждать, что энтропийная составляющая свободной энергии играет значительную роль для данного вида продукта, что свиде-

тельствует о структурном и осмотическом механизме его взаимодействия с водой.

Были изучены зависимости от температуры и концентрации сухих веществ, с, кг/кг, коэффициента температуропроводности а, м2/с, теплопроводности Я, Вт/(м-К), и удельной массовой теплоемкости Ст, Дж/(кг-К), препарата «Би-фидумбактерин» с целью оценки влияния отдельных ТФХ на характер и продолжительность сушки. Для практического использования в численных расчетах температурных полей в процессе сушки и инженерных расчетах получены с использованием литературных данных аппроксимирующие уравнения функций СтХа = /(с, Т).

Зависимость удельной массовой теплоемкости С„, препарата от влияющих факторов имеет вид:

С„(с,Т)= (-12,502-с2 + 16,341с-9-10~' )-Г+ , 4> + (2.0352 105 • с2 - 6.0253 ■ 10' ■ с + 4.1891 ■ 105; ф ''

Коэффициент теплопроводности препарата «Бифидумбактерин» описан уравнением: Х(с,1) = 7-Ю"1 •/ + 0,44 -с -0.143 (рис. 5).

Cm Дж/(кг'К)

К Вт/(м'К)

с, кг/кг.

с, кг/Кг

Т, К

Рис. 4 Поле значений удельной массовой теплоемкости Ст, Дж/(кг-К) бифэдумбактерина для диапазонов 7 = 293...343 К, с = 0,05... 0,95 кг/кг

Рис. 5. Поле значений коэффициента теплопроводности Я, Вт/(м-К) бифидумбактерина для диапазонов Т= 293... 343 К, с = 0,05... 0,95 кг/кг Для практического использования получено аппроксимирующее уравнение зависимости плотности р, кг/м3 препарата от влияющих факторов (рис. 6): р(с, Т)=(0,054900 • Т1 - 31,577500 • Г+4.2473 • 103 )■ ( 1 - с)+ +( - 0.045300 ■ Т2 +31.226200 • Т - 3.1899 ■ 10J ; Коэффициент температуропроводности продукта определен по соотноше-Цс.Т)

нию: а(с,Т)-

(рис. 7).

Ст(с,Т)-р(с,Т)

Зависимость текущей кратности пены продукта /?„, кг3/кг3, от влияющих факторов имеет вид:

А-(с,А) = (-20,601-с4 +55,167-с3 -49,800-с2 +15,308-с)-■ (-0,025 • Д + 0,575 ■ Д + 0,525)

где: /?„, кг3/кг3 - кратность предварительно вспененного продукта перед подачей в вакуумную камеру. Остаточное давление целесообразно поддерживать в пределах Р = 20...30 мм. рт. ст. с точки зрения получения устойчивой пенострук-

туры.

м/с

ш

с, кг/к

с, кг/кг

Т, К

Рис. 6. Поле значений плотности р, кг/м препарата «Бифидумбактерин» для диапазонов Т= 293...343 К, с = 0,05... 0,95 кг/кг

Рис. 7. Поле значений коэффициента температуропроводности а, м /с препарата «Бифидумбактерин» для диапазонов Т = 293... 343 К, с = 0,05... 0,95 кг/кг В основе расчета тепломассообменных аппаратов с ИК энергоподводом лежат данные по ОХ и ТРХ объекта обработки и генератора излучения, на основе которых возможен рациональный выбор генератора излучения.

ОХ исследуемых образцов исследовались с помощью Фурье-спектрометра инфракрасного ФСМ 1201 с использованием литературных данных.

Для выбора генератора излучения и расчета полей температур с помощью дифференциально-разностного метода, получено распределение по толщине слоя объемной плотности поглощенной энергии излучения ш(х), Вт/м3 (рис. В) где х, м - толщина пенослоя. С этой целью были проведены вычисления оптических интегральных характеристик, которые справедливы для оптически тонкого слоя. При сушке слоя, имеющего конечную оптическую толщину, часть теплового потока рассеивается, часть пропускается пеноструктурой и часть многократно отражается от рабочей поверхности сушилки и поверхности продукта.

Распределение по толщине слоя объемной плотности поглощенной энергии излучения определяли исходя из выражения:

ш, Вт/м

7 (*) = *£„

1 + Д,-

ехр(- Ьх)- ехр(/, х)

где Я, = -

эффективная от-

Рис. 8. Поле распределения объемной плотности поглощенной

энергии излучения ш, Вт/м по

= 0,2...0,95 кг/кг

1-Я, (С

к*,-К

ражательная способность;

Я„- 0,54 - интегральная отражательная

способность подложки из нержавеющей

стали;

толщине слоя при у/ = Яксхр(- Ь- х)\

й, = -0,3742- н< + 0,2950 - отражательная способность слоя бесконечной оптической толщины в зависимости от влажности препарата м>, кг/кг;

к = £ ^—j - осредненный коэффициент поглощения; Е„, Вт/м2- плотность падающего теплового потока;

¿Я*; = -1,81689МО3 ^-53,420869;-ВД-8,266628-10] •» + 5,679540 10' - коэффициент эффективного ослабления.

В третьей главе «Исследование механизма внутреннего тепломассоперено-са на основе анализа экспериментальных данных обезвоживания препарата методом вакуумной пеносушки» проведены исследования кинетики сушки бифи-думбактерина.

Для обоснования рациональных режимов обезвоживания проведены эксперименты по оценке влияния основных факторов на эффективность тепломассо-переноса на экспериментальной установке (рис. 9).

а) б)

Рис. 9. Экспериментальная установка для изучения процесса вакуумной пеносушки: а) принципиальная схема, б) общий вид: 1 - смотровое окно, 2 - цилиндрическая обечайка, 3 - вакуумметр, 4 - насос вакуумный, 5 - щит управления, 6 - расходный бак исходного продукта, 7 - шестеренный насос, 8 - устройство для нанесен™ продукта на поверхность подложки, 9 - панель трубчатых ИК излучателей, 10-термопара, 11 -подложка, 12-весы, 13-видеокамера, 14 - потенциометр,

15 - персональный компьютер Установлено, что к основным факторам, влияющим на интенсивность процесса сушки, относятся начальная влажность препарата кг/кг, толщина пе-нослоя И, мм, плотность теплового потока Е„, кВт/м2. Границы варьирования факторов выбраны исходя из технологических ограничений и возможностей технического осуществления процесса сушки.

В качестве целевой функции выбран съем сухого продукта с единицы пло-

М / 2

щади в единицу времени: П = '"*% . кг/(м -с), где Мсух „„„,, кг - масса вы/ о * Т

сушенного препарата (> = 0,05 кг/кг); 5, м2 - площадь поверхности подложки; т, с - время сушки.

Статистический анализ и компьютерная обработка опытных данных позволили получить адекватную математическую зависимость удельного съема про-

■и2+

■и+

дукта от влияющих факторов:

(-0.320836500-2 +0.359540850-0.077701300)Е 2 + ц н 11

П(И,Е )= (0.132932250 + 0.226854200- IV -0.386080162) ■ Е + пн н н п

(-1.857103625-м> +3.050132900ЧУ -1.379700543) (1.788511887-И' 2 -2.059500260-1» +0.524571478)-Е 2 +

н н п

(-3.671196270-№ +3.377243315-1С -0.189321721)• Е + н н п

(4.707671080-№ -7.331127756-ус +3.169634402) н н

(0.283226327-IV 2 -0.296889286+ 0.060584361) - Е 2 +

н н /7

(0.093333300-и- -0.419419960-и- +0.310027230) Е + и

(-1.337617750+1.558377250-и/ -0.392471217) _ н н

На рис. 10 представлено поле значений удельного съема сухого продукта

при различных значениях толщины слоя, на рис. 11 поле значений удельного

съема при варьировании и-„ препарата.

№, кг/ке

кВт /м~

£,. кВт/м ■ ■

Ь, мм

Рис. 10. Поля значений удельного сьема сухого продукта Я, кг/(м2 ч): -й = 0,4 мм; 2-й = 0,8 мм;3-/г = 1,2 мм

Рис. И. Поля значений удельного съема сухого продукта Я, кг/(м2,ч): 1 - м>„ =0,8 кг/кг, 2 - м>н =0,7 кг/кг

Значительное увеличение показателя удельного съема сухого продукта с увеличением Е„ очевидно. Величину теплового потока следует поддерживать в пределах £„=0,82...3,06 кВт/м2, т.к. дальнейшее увеличение Е„ не приводит к существенному повышению съема сухого продукта и наблюдается перегрев продукта. Снижение Е„ ниже 0,82 кВт/м2 нецелесообразно ввиду резкого снижения Я.

Существенное влияние на величину показателя удельного съема сухого продукта оказывает начальная влажность продукта. Рост Я при уменьшении значения и>„ объясняется тем, что сокращается количество удаляемой влаги, следовательно, и продолжительность процесса сушки. Рациональной с точки зрения предварительной подготовки препарата к высушиванию, устойчивого пенообразования и получения высокого качества готового продукта является м„= 0,7...0,8 кг/кг.

Зависимость П от толщины слоя имеет экстремальный характер, что обусловлено двояким влиянием Л на целевую функцию: с одной стороны - снижение продолжительности сушки при уменьшении А и, с другой - возрастание съема сухого продукта при повышении значения к

В работах ряда исследователей произведен зональный расчет процесса сушки с использованием кинетических коэффициентов сушки, зависящих от режимов обезвоживания. Разбивка кривых на зоны, по большей части, связана с трудностями, возникающими при математической обработке данных.

В настоящей работе для описания кривых сушки был применен полином шестой степени вида т(м) = а-™6+Ь-цг5 +с-™А +с1-м>' +е-м>2 (1), где г, с -

время сушки, а, Ь, с, й, е, / g - эмпирические коэффициенты; м, кг/кг - влажность препарата. Во всех случаях величина достоверности аппроксимации Л2 составляла не менее 0,95.

Зависимость скорости сушки препарата «Бифидумбактерин» во вспененном состоянии от влияюших факторов получена дифференцированием уравнения (1):

'(а-Л2+£-Л + с)--и>5+(<*-Лг+е-А + /)-и'4+... Т' ... + (#-А2 + ЬА + /)-и>3+(;я-й2 +л-Л + о)- м<!+... ... + (р-й2 + ?-Л + г)-ч>+(5-/г2+*-й + и)

На рис. 12 представлены экспериментальные кривые сушки препарата «Бифидумбактерин».

На рис. 13, 14 представленьГкривые скорости сушки препарата «Бифидумбактерин» при различных режимных параметрах.

Анализируя кривые скорости сушки, можно сделать выводы о механизме переноса влаги. Перенос пара происходит в виде последовательных процессов конденсации пара и испарения влаги на жидких пленках с различной интенсивностью, по механизму движения пара через «закрытые» жидкостными менисками капилляры, где на одном мениске происходит испарение жидкости, а на другом - конденсация равного количества пара при очень малом перепаде температуры вдоль капиллярной поры, т.е. испарение и конденсация происходят при одинаковой температуре, количество испарившейся и сконденсировавшейся жидкости равно. Такой перенос пара внутри «закрытой поры» термодинамически равнозначен переносу жидкости. На мениске или пленке изменяется температура при изменении давления, что обуславливает большую интенсивность испарения по сравнению с конденсацией (отвод энергии), с одной стороны пленки, и подвод

Рис. 12. Экспериментальные кривые сушки препарата «Бифидумбактерин» при Е„ =0,82 кВт/м2: 1 - Л=0,5 мм, 2 - й=1,0 мм, 3 - й=1,5 мм

энергии, с другой.

\у, кг/кг

иV, кг/кг

Рис. 13. Кривые скорости вакуумной пеносушки препарата «Бифидумбактерин» при £„=2,3 кВт/м2: 1 - А=0,5 мм, 2 - Л=1,0 мм, 3 - й=1,5 мм

Рис. 14. Кривые скорости вакуумной пеносушки препарата «Бифидумбактерин» при й= 1,0 мм: 1 - £=3,2 кВт/м , 2 - £=2,6 кВт/м2, 3 - £=0,82 кВт/м2

При низкой влажности происходит плавный переход пленочной структуры в капиллярно-пористое тело из-за высыхания пленок и их растрескивания, в результате чего образуется сеть микрокапилляров, движение пара через которые осуществляется путем эффузии.

В четвертой главе «Зависимость скорости сушки от влияющих факторов в обобщенных координатах. Численный расчет полей температур в слое пены препарата «Бифидумбактерин» при влагоудалении методом вакуумной пеносушки» получено уравнение скорости сушки в обобщенных координатах, реализована математическая модель тепломассообмена вакуумной пеносушки препарата «Бифидумбактерин», т.к. для соблюдения качественных показателей препарата требуется соблюдение температурного режима сушки и необходимо знать распределение температуры в продукте в любой момент времени.

¿с

Анализ факторов, влияющих на скорость процесса сушки

А'

с позволяет

выделить основные: плотность теплового потока Еп, Вт/м2; плотность продукта р, кг/м3 и кратность пены Д м3/м3 (при обезвоживании продукта в пене плотность пенопродукта р„=р/Р)\ начальная и текущая концентрации сухих веществ соответственно с„, кг/кг и с, кг/кг; толщина слоя /г, м; длина волны излучения Л, м; остаточное давление в камере Р, Па.

Методом анализа размерностей получено уравнение в обобщенных переменных процесса вакуумной пеносушки препарата «Бифидумбактерин» из общей функциональной зависимости вида: — = /(Е„,Ь,Х,Р,с,,с,—). Зависимость

йх Р

— от влияющих факторов целесообразно представить в степенном виде: с/г

<к « и

ские коэффициенты.

, где а, х, у, г, к,1,т,п~ безразмерные эмпириче-

На основании 7г-теоремы Бэкингема уравнение связи можно представить в виде уравнения в обобщенных переменных, в которое входит 4 критерия подобия:

¿Ш'

N / \ с

/ рЧ \ ^ и с \ " )

или Кю=а■ К/ ■ К " • К* .

Для описания имеющихся кривых скорости сушки целесообразно провести зональную аппроксимацию, разбив весь диапазон обезвоживания на несколько участков. Принимая во внимание результаты исследований механизма взаимодействия препарата с водой и вид кривых скорости сушки, весь диапазон концентраций препарата был разбит на зоны 0,95<с<0,63 кг/кг и 0,63<с<0,2 кг/кг.

Статистическая обработка экспериментальных данных кинетики сушки позволила получить эмпирические коэффициенты уравнения в обобщенных переменных.

Получены уравнения для диапазона 0,2<с<0,63 кг/кг:

-ю

Кг = 1,166261-10 • кгт- кгш7 ■ и 0,63<с<0,95 кг/кг:

к, = 4,5303011-ю' • к™ ■ кГт ■ к;т.

На практике экспериментальное определение полей температур в пенос-лое - трудноосуществимая задача. Особенность объекта обезвоживания (пена), минимальные значения толщины пенослоя, высокая интенсивность процесса ставят задачу аналитического определения температурных полей.

Одномерное уравнение теплопереноса при объемном энергоподводе имеет вид:

с. (х, и1)-—=—[ Х(ч>,х, /)— У £ • г[м>,Х, г) р(\1',Х, А— + /), от дД дх) к ' 4 ' дт

д\\>

где ср,л,р— ТФХ и СМХ. Подставим вместо — изменение средней по слою

дт

Ш

влажности —.

дт

Принимая коэффициент фазовых превращений е= 1 и с„,Х,г,р^, не зависящими от х - координаты глубины слоя, м (перенос влаги в виде пара) при изотропности слоя по влажности вынесем за знак дифференциала и

разделим уравнение на с„(и>,/). Тогда:

Э/ _/ \ 9г/ г{уи,{)р{у/,{)Ш ч Циг.А , ,

— =а\н>,1)—-+-4 '——г > где а(и>,()= —- коэффициент дт дх с Д»е,/) дт с Дм',/) СДИ'.')

Ш

температуропроводности. Разделим выражение на — и получим:

дт

3/ а д2( , г-р я

— — — - - -1---Н-

дн> 8ц>/дхдх2 ср дш/дт-с^

Для данной задачи следует задать начальные условия, учитывая равномерное распределение температуры в нулевой момент времени: при влажности

равной начальной м = \и„а,„ кг/кг температура в каждой точке продукта равна начальной Т=Та, К, т.е. Т(х, м'шч)=Т0.

На подложке зададим однородные граничные условия 1-го рода. Т(хК011,м)=/(™), Т(хк0„,где хкои, м - конечная координата глубины слоя, а теплообмен на поверхности испарения (границе раздела фаз) - граничными условиями 2-го рода при облучении высокотемпературными источниками:

- 1{ъ)~=Е„ч,т+а(Т„рег.л„ - 71.,л^,,.)), где Токр.среды, К - температура окружаюсь

щей среды; Тх,о(„аарха^ К - температура поверхности слоя; Е„1ра,, Вт/м2 - падающий тепловой поток с учетом отраженного от поверхности внутри слоя теплового потока излучения при симметричном двухстороннем облучении; а, Вт/м2,-К - коэффициент теплоотдачи на границе среда - продукт.

При ИК сушке в окружающей среде осуществляется внешний конвективный теплообмен. В данном случае теплоотдача зависит от формы и размеров поверхности нагрева (или охлаждения), температуры этой поверхности, температуры среды, коэффициента объемного расширения и других ее физических свойств. Вместе с тем, скорость движения среды не оказывает влияния на теплоотдачу, она является функцией указанных выше независимых переменных. Поэтому критерий Рейнольдса исключается из обобщенного уравнения теплоотдачи при естественной конвекции, определяющими критериями подобия в котором являются критерии Грасгофа Ог и Прандгля Рг. Соответственно обобщенное уравнение коэффициента теплоотдачи выражается степенной функцией: Ш = С(рг?т)". Коэффициенты Сии зависят от режима движения жидкости, который определяется температурой поверхности продукта, разностью температур между ней и средой, а также плотностью теплового потока. Средняя температура пограничного слоя (Тсщ+Т^)/2, К - принята в качестве определяющей, где Т^ - температура подложки, К, Тж - температура продукта, К. Определить падающий тепловой поток с учетом отраженного от поверхности внутри слоя теплового потока излучения для одностороннего облучения слоя на холодной подложке можно исходя из выражения:

" Д,(к<}/(у1<,;*:=0)1

, / л ,/ ч 1+— , ч-- , где к„- интегральная от-

7?, (те) ]

ражательная способность подложки; Еп - плотность падающего потока. Решением уравнения является функция Т=/(х,т,тп,м>„ч).

Экспериментально подтвердить правильность решения представляется возможным лишь ориентировочно, измерив среднюю по слою конечную температуру препарата. Для этого в пенослой были введены хромель-копелевые термопары, показания температуры регистрировались автопотенциометром КСП-4.

Для удобства расчета и анализа заменим влажность те, кг/кг на концентрацию сухих веществ с, кг/кг. Таким образом, оба аргумента, по которым ведется дифференцирование, будут возрастать в процессе обезвоживания, учитывая

, , сЫ> дс ~ дТ а дг1 гр , го-формулу их связи: н>= 1-е; —=--. Тогда: —=-----—+-.

8т Вт дс дс/дтдх с„ дс/дт-с.

Метод конечных разностей широко применим для численного решения дифференциальных уравнений параболического типа в частных производных при заданных начальных и разнородных граничных условиях. В результате реализации математической модели тепломассообмена при вакуумной пено-сушке препарата «Бифидумбактерин» получена графическая аппроксимация температурного поля при оптимальных режимах, представленная на рис. 15.

Анализ полученных значений температурного поля при рациональных режимах сушки показывает, что практически по всей толщине слоя разность температур не превышает значения 7 °С, что подтверждает предположение о малых температурных градиентах при влагоудале-нии и обоснованность сделанных допущений. Наибольшее значение разности температур наблюдается прис= 0,35...0,36 кг/кг.

Наблюдается скачок Т в пограничном слое при сушке на подложке вследствие очень малых значений теплопроводности и температуропроводности за счет непосредственного контакта с поверхностью подложки. В течении процесса сушки температура препарата не превышает Т = 311,38 К при всех исследованных режимах, т.е. вакуумная пеносушка позволяет осуществить процесс обезвоживания в «мягких» режимах, обеспечивая равномерный прогрев продукта.

Экспериментальное подтверждение истинности решения показывает анализ средней по слою температуры продукта при конечной влажности препарата (с=0,05 кг/кг). Отклонение расчетных значений от данных, полученных экспериментально, составляет не более 5 %.

Таким образом, при данном способе обеспечиваются высокие интенсивность процесса и качество готового продукта, что подтверждено качественным анализом.

В пятой главе «Конструирование аппарата на основе выбора рациональных параметров процесса пеносушки препарата «Бифидумбактерин». Рекомендации по использованию основных результатов диссертационной работы» представлены практические рекомендации по использованию результатов диссертационной работы. На основе проведенного литературного анализа и расчетов, разработанных рациональных режимных параметров, предложены оригинальные способ вакуумной пеносушки препарата «Бифидумбактерин» и конструкция пеносушилки для его осуществления.

Предлагаемая сушилка является модернизированной конструкцией известной вакуумной пеносушилки [Пат. 2112184 Российская Федерация, МПК F26B17/10. Вакуумная пеносушилка [Текст] / Алексанян И.Ю., Буйнов A.A., Кромский Е.Д.; заявитель и патентообладатель Алексанян И.Ю. - № 5049018/06; заявл. 1992.04.29; опубл. 1998.05.27].

Рис. 15. Графическая аппроксимация температурных полей при сушке препарата «Бифидумбактерин»

Отличительной особенностью предлагаемой конструкции является горизонтальное расположение рабочего органа сушилки, что позволяет легко регулировать процесс нанесения пены, толщину и равномерность пенослоя. Регулирование подачи предварительно вспененного продукта осуществляется посредством регулировочного вентиля.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ И ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. Проанализированы методы обезвоживания продуктов, содержащих микроорганизмы, определены способы интенсификации процессов сушки, прогрессивные конструкции сушильных аппаратов.

2. Проведен анализ взаимодействия препарата «Бифидумбакгерин» с водой. Отрицательное значение свободной энергии во всей области активности воды свидетельствует о набухании и частичном растворении при больших значениях активности воды. Анализ термодинамики внутреннего массопереноса при взаимодействии препарата «Бифидумбакгерин» с водой позволил определить целесообразность использования объемных видов энергоподвода при его обезвоживании.

3. Получены аппроксимирующие зависимости ТФХ и СМХ препарата «Бифидумбакгерин» для оперативного использования в инженерных расчетах.

4. Исследованы и аппроксимированы ОХ и ТРХ препарата «Бифидумбакте-рин», получена функция распределения объемной плотности поглощенной энергии в слое, определена толщина оптически тонкого слоя, обоснован рациональный режим работы и выбор типа ИК генераторов (галогенные лампы типа КГТ или КИ-220-1000, длина волны /=1,16 мкм при напряжении тока ¿7=220 В).

5. Модернизирована оригинальная опытная установка, усовершенствована методика проведения экспериментов по изучению процесса вакуумной пено-сушки. Определены основные влияющие факторы на процесс вакуумной пено-сушки препарата «Бифидумбакгерин», исследована кинетика процесса. Получены функциональные зависимости удельного съема продукта, скорости сушки от влияющих факторов, уравнение в обобщенных переменных, описывающее процесс вакуумной пеносушки препарата « Бифидумбакгерин».

6. При реализации физико-математической модели тепломассообмена для препарата «Бифидумбакгерин» обоснованы краевые условия и получены поля температур в процессе сушки. Проведенный анализ температурных полей показал, что разработанный способ обеспечивает равномерный прогрев продукта, температура препарата в процессе сушки не превышает Т— 311,38 К.

7. Предложен новый рациональный способ сушки препарата «Бифидумбак-терин» (заявка на изобретение № 2008112966/20(014020)), определены рациональные значения режимных параметров процесса: толщина слоя продукта к= 1,1 мм, плотность теплового потока £=2,33 кВт/м2, начальная влажность и>„=0,7...0,8 кг/кг.

8. Экспериментально подтверждена возможность применения метода вакуумной пеносушки для обезвоживания массы бифидобактерий, содержащихся в

препарате, определены оптимальные варианты режимных параметров с точки зрения их выживаемости.

9. Предложена конструкция вакуумной пеносушилки для обезвоживания препарата «Бифидумбактерин». Основные результаты и выводы работы приняты к использованию на предприятиях ООО «Астраханьэкопродукт» и ООО «Биотехсинтез».

Основные положения, выводы и рекомендации работы отмечены грантом Российского фонда фундаментальных исследований 09-08-99046-р_офи «Создание оригинальных ресурсо- и энергосберегающих технологии и установки для сушки бактерисодержащих препаратов путем интенсификации тепломассообмена», грантом Фонда содействия развитию малых форм предприятий в научно-технической сфере (Программа «Участник молодежного научно-инновационного конкурса (У.М.Н.И.К.)»), проект № 8834.

ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ ДИССЕРТАЦИОННОЙ РАБОТЫ ОПУБЛИКОВАНЫ В СЛЕДУЮЩИХ РАБОТАХ:

Публикации в изданиях, рекомендованных ВАК России:

1. Ермолаев, В. В. Интенсификация тепломассообменных процессов при производстве препарата «Бифидумбактерин сухой» [Текст] / В .В. Ермолаев, В. В. Да-видюк, Л. Х.-А. Саипова // Весгаик АГТУ. -№ 4 (39). - 2007. - С. 197-202.

2. Ермолаев, В. В. Анализ механизма взаимодействия препарата «Бифидумбактерин сухой» с водой [Текст] / В. В. Ермолаев, И. Ю. Алексанян, В. В. Даввдюк // Вестник АГТУ. -№ 6(41). - 2007. С. 125-131.

3. Ермолаев, В. В. Влияние основных факторов на процесс вакуумной пено-сушки препарата га штамма «Bifidumbakterium bifidum №1» с добавлением защитной среды [Текст] / В. В. Ермолаев, Э. П. Дяченко, В. В. Давидюк// Известия высших учебных заведений. Пищевая технология. - № 4. - 2008. - С. 111.

4. Ермолаев, В. В. Высушивание бифидопрепаратов лечебно- профилактического действия [Текст] / В. В. Ермолаев, и др. // Известия высших учебных заведений. Пищевая технология. -№ 5-6. - 2008. - С. 114-115.

5. Ермолаев, В. В. Зависимость скорости сушки препарата «Бифидумбактерин» в обобщенных координатах от влияющих факторов при инфракрасном энергоподводе [Текст] / В. В. Ермолаев, А. Х.-Х. Нугманов, Ю. А. Максименко // Известия высших учебных заведений. Пищевая технология. - № 1. - 2009. - С. 122-123.

Статьи и материалы конференций:

6. Ермолаев, В. В. Исследование термодинамики внутреннего массопереноса при взаимодействии препарата «Бифидумбактерин» с водой [Текст] / В. В. Ермолаев, Э. П. Дяченко, С. В. Синяк // Международная научно-практическая конференция «Биотехнология. Вода и пищевые продукты» (Москва, 11-13 марта, 2008 г.): материалы межд. науч.-практ. конф., РХТУ им. Д.И. Менделеева. - М.: ЗАО «Экс-по-биохим-технологии», 2008. -С. 312-313.

7. Ермолаев, В. В. Интенсификация процесса сушки при производстве бифидо-содержащего препарата [Текст] / В. В. Ермолаев //1 Международная науч.-практ. конф. «Биотехнологические процессы и продукты переработки биоресурсов вод-

ных и наземных экосистем» (Астрахань, 30 сентября - 3 октября 2008 г.): Материалы I Международной науч.-практ. конф., посвященной 450-летию города Астрахани. - Астрахань: изд-во АГТУ, 2008. - С. 253-257.

8. Ермолаев, В. В. Обезвоживание микроорганизмов нормофлоры методом вакуумной пеносушки [Текст] / В. В. Ермолаев и др. //1 Международная науч.-практ. конф. «Биотехнологические процессы и продукты переработки биоресурсов водных и наземных экосистем» (Астрахань, 30 сентября - 3 октября 2008 г.): Материалы I Международной науч.-практ. конф., посвященной 450-летию города Астрахани. - Астрахань: изд-во АГТУ, 2008. - С. 257-259.

9. Давидюк, В. В. Интенсификация тепломассообменных процессов при производстве препарата «Бифидумбактерин сухой» [Текст] / В. В. Давидюк, В. В. Ермолаев // 51-я научно-практическая конференция профессорско-преподавательского состава Астраханского Государственного Технического Университета (23-27 апреля 2007 г.), Астраханский гос. техн. университет: тез. докл. В 2 т. Т.1. - Астрахань: изд-во АГТУ, 2007. - С.117.

10. Ермолаев, В. В. Анализ кинетики обезвоживания препарата «Бифидумбактерин» [Текст] / В. В. Ермолаев, И. Ю. Алексанян, А. В. Ревина // Вестник АГТУ. -№ 2 (43). - 2008. - С. 211-214.

11. Ермолаев, В. В. Высушивание микроорганизмов нормофлоры методом вакуумной пеносушки [Электронный ресурс] / В. В. Ермолаев, И. Ю. Алексанян, Н. А. Подледнева // 52-я научная конференция профессорско-преподавательского состава астраханского государственного технического университета (15-19 апреля 2008 г.): тез. докл. / Астрахан. гос. техн. ун-т. - Астрахань: Изд-во АГТУ, 2008. -Режим доступа: 1 СО-диск. - № гос. регистрации 0320802636.

12. Ермолаев, В. В. Исследование показателя удельного сьема сухого продукта препарата «Бифидумбактерин» [Электронный ресурс] / В. В. Ермолаев, И. Ю. Алексанян, Н. А. Подледнева // 52-я научная конференция профессорско-преподавательского состава астраханского государственного технического университета (15-19 апреля 2008 г.): тез. докл. / Астрахан. гос. техн. ун-т. - Астрахань: Изд-во АГТУ, 2008. - Режим доступа: 1 СБ-диск. -№ гос. регистрации 0320802636.

Типография ФГОУ ВПО «АГТУ» 414025 г. Астрахань, ул. Татищева, 16. Тираж 100 экземпляров. Заказ № 354 . Подписано в печать «.27». о4 .2009.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА

ПЕРСПЕКТИВЫ СОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ ТЕПЛОМАССООБМЕННЫХ ПРОЦЕССОВ ПРИ ПРОИЗВОДСТВЕ ПРЕПАРАТА

БИФИДУМБАКТЕРИН»

1.1 Проблемы экологии человека

1.2 Области использования препарата «Бифидумбактерин» с учетом биологических и физиологических свойств

1.3 Выбор перспективного способа обезвоживания и конструкторских решений для его осуществления 12 1.4Исследование возможности применения метода вакуумной пеносушки для обезвоживания микроорганизмов нормофлоры

1.5 Цель, задачи и структура исследования

ГЛАВА

ИССЛЕДОВАНИЕ ТЕРМОДИНАМИКИ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ

ПРЕПАРАТА «БИФИДУМБАКТЕРИН» С ВОДОЙ НА ОСНОВЕ

ИЗУЧЕНИЯ ЕГО ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК

2.1 Исследование механизма взаимодействия препарата с водой на основе анализа экспериментальных изотерм сорбции

2.2 Термодинамика внутреннего массопереноса при взаимодействии препарата с водой

2.3 Исследование структурно- механических и теплофизических параметров препарата

2.4 Исследование терморадиационных и оптических характеристик препарата

ГЛАВА

ИССЛЕДОВАНИЕ МЕХАНИЗМА ВНУТРЕННЕГО ТЕПЛОМАССОПЕРЕНОСА НА ОСНОВЕ АНАЛИЗА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ДАННЫХ ОБЕЗВОЖИВАНИЯ ПРЕПАРАТА МЕТОДОМ ВАКУУМНОЙ ПЕНОСУШКИ

3.1 Экспериментальное изучение процесса обезвоживания препарата «Бифидумбактерин»

Описание экспериментальной установки Планирование и погрешность экспериментов

Определение зависимости интенсивности сушки от влияющих факторов

3.2 Исследование процесса тепломассопереноса на основе анализа экспериментальных кривых сушки

Обработка экспериментальных данных по кинетике сушки, анализ механизма тепломассопереноса

ГЛАВА

ЗАВИСИМОСТЬ СКОРОСТИ СУШКИ ОТ ВЛИЯЮЩИХ ФАКТОРОВ В ОБОБЩЕННЫХ КООРДИНАТАХ.

ЧИСЛЕННЫЙ РАСЧЕТ ПОЛЕЙ ТЕМПЕРАТУР В СЛОЕ ПЕНЫ

ПРЕПАРАТА «БИФИДУМБАКТЕРИН» ПРИ ВЛАГОУДАЛЕНИИ

МЕТОДОМ ВАКУУМНОЙ ПЕНОСУШКИ.

4.1 Зависимость скорости сушки в обобщенных координатах от влияющих факторов при ИК- энергоподводе

4.2 Аналитический численный расчет температурных полей в слое пены при сушке в вакууме с ИК энергоподводом

ГЛАВА

КОНСТРУИРОВАНИЕ АППАРАТА НА ОСНОВЕ ВЫБОРА РАЦИОНАЛЬНЫХ ПАРАМЕТРОВ ПРОЦЕССА ПЕНОСУШКИ ПРЕПАРАТА «БИФИДУМБАКТЕРИН».

РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ИСПОЛЬЗОВАНИЮ ОСНОВНЫХ РЕЗУЛЬТАТОВ ДИССЕРТАЦИОННОЙ РАБОТЫ

Актуальность работы.

На сегодняшний день для лечения и профилактики заболеваний всё большее применение находят сухие пищевые биологически активные добавки и препараты. Традиционные способы обезвоживаиия термолабильных материалов характеризуются высокой длительностью процесса, сложностью оборудования и управления процессом, высокой энергоемкостью. Поэтому целесообразность разработки оригинальных методов влагоудаления, поиск рациональных режимных параметров при сохранении лечебно-профилактических свойств готового сухого биологически активного препарата актуален.

Настоящая диссертационная работа выполнена в рамках Перечня критических технологий Российской Федерации, утвержденного Президентом Российской Федерации В.В. Путиным 21 мая 2006 г. Пр-842 (п. «Технологии экологически безопасного ресурсосберегающего производства и переработки сельскохозяйственного сырья и продуктов питания»), Федеральной целевой программы «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно - технологического комплекса России на 2007- 2012 годы» (распоряжение Правительства Российской Федерации от 6 июля 2006 г. № 977-р.), а также в соответствии с координационным планом НИР АГТУ, на кафедре ФГОУ ВПО АГТУ «Технологические машины и оборудование».

Объект исследования. Тепломассообменные процессы при вакуумной сушке препарата «Бифидумбактерин» во вспенепном состоянии при инфракрасном (ИК) энергоподводе.

Достоверностьрезультатовисследования. Теоретической и методологической основой настоящего исследования являются анализ и обобщение известных отечественных и зарубежных работ по тепломассопереносу, а также проведение серии экспериментальных исследований. Экспериментальные данные получены с использованием современного оборудования и приборов, соответствующих требованиям точности существующих нормативных документов и Государственных Стандартов России. Для обработки экспериментальных данных были привлечены апробированные математические методы и программное обеспечение. Статистическая обработка результатов измерений подтверждает адекватность опытных данных. Ряд выявленных автором теоретических положений непосредственно согласуются с общепризнанными результатами в других областях науки и техники. Основные положения и рекомендации, данные автором, одобрены на обсуждениях всероссийских и международных научных конференциях, отмечены наградами на международных выставках за научную новизну и практическую ценность.

Научная новизна. Впервые обобщены и рассчитаны ТФХ, СМХ, а также терморадиационные (ТРХ) и ОХ препарата «Бифидумбактерин». Получены их зависимости для диапазонов влажности и температуры в процессе сушки.

Проанализирована термодинамика взаимодействия препарата с водой для оценки гигроскопичности, учета энтропийной составляющей свободной энергии сорбции. Подтвержден специфический механизм ориентации воды в объекте обработки.

Рассчитаны рациональные значения влияющих на процесс сушки факторов с учетом технологических требований. Получены эмпирическая зависимость для определения величины удельного съема сухого продукта, полиномиальная зависимость скорости сушки в реальном диапазоне влажности препарата от варьируемых факторов, а также уравнение в обобщенных координатах процесса вакуумной пеносушки препарата «Бифидумбактерин».

Проведен анализ ТРХ и ОХ исследуемого препарата при различной влажности, на основе экспериментальных и литературных данных рассчитана объемная плотность поглощенной энергии излучения по глубине слоя. Выбран рациональный режим работы и тип ИК генераторов, а также оптимальная толщина слоя для высокоинтенсивной вакуумной сушки.

Реализована математическая модель определения температурных полей в процессе сушки для препарата «Бифидумбактерин», проведен их анализ, показано, что предлагаемые режимы применимы к термолабильным препаратам.

Экспериментально подтверждена возможность применения метода вакуумной пеносушки для обезвоживания массы бифидобактерий, содержащихся в препарате, с точки зрения их выживаемости.

Использование результатов работы Результаты исследований предназначены для совершенствования процесса сушки препарата «Бифидумбактерин», выбора рационального режима обезвоживания и его аппаратурного обеспечения.

Впервые получены математические зависимости удельного съема сухого продукта, скорости сушки в реальном диапазоне изменения влажности при обезвоживании препарата «Бифидумбактерин» от влияющих факторов и уравнение, описывающее процесс обезвоживания препарата в обобщенных координатах, которые позволяют рассчитывать и проектировать сушильные аппараты для вакуумной пеносушки бифидопрепаратов.

Аппроксимированы зависимости теплофизических характеристик и плотности препарата в зависимости от его влажности и температуры для оперативного использования в инженерных расчетах.

Модернизирована оригинальная опытная установка для изучения процесса сушки в вакууме во вспененном состоянии и скорректирована методика проведения экспериментов.

Предложен рациональный способ вакуумной пеносушки, определены и обоснованы режимные параметры процесса влагоудаления (заявка на изобретение № 2008112966/20(014020), приоритет от 03.04.2008). Предложена оригинальная конструкция вакуумной пеносушильной установки.

Личный вклад автора. В диссертационной работе автором представлены только те результаты, которые получены им лично: постановка цели и задач исследования, методика проведения и планирование экспериментов, анализ и обобщение теоретических результатов, и проведение экспериментальных исследований, корректировка модели и ее численная реализация, разработка рационального способа и конструкции сушилки для осуществления процесса.

ВВЕДЕНИЕ

Микроэкологическая обусловленность многих заболеваний (язвенная болезнь, атеросклероз, мочекаменная и желчекаменная болезни, некоторые новообразования и аллергические проявления, изменения психоэмоционального статуса и др.) служит отправной точкой разработки новых пробиотиков - живых микроорганизмов, веществ микробного и иного происхождения, оказывающих благоприятное действие на организм человека через нормализацию его микрофлоры.

Создание производства биологически активных добавок, пробиотиков, сопровождается сравнительно небольшими затратами и быстро окупается. Этим объясняется ситуация, сложившаяся на отечественном рынке биологически активных добавок (БАД) - на сегодняшний день являются динамично развивающейся группой товаров. Доля БАД в структуре рыночных продаж постоянно возрастает, перечень БАД пополняется все новыми и новыми наименованиями.

В России широкое применение нашли отечественные пробиотики, содержащие живые бифидобактерии, лактобациллы. Одним из широкоизвестных отечественных пробиотиков является препарат «Бифидумбактерин», являющийся нормализующим микрофлору кишечника, иммуномодулирующим средством. Пробиотик «Бифидумбактерин» содержит высушенные живые бифидобактерии.

Ввиду невозможности длительного хранения препарата во влажном виде в технологическую схему его производства введён процесс сушки, напрямую влияющий на качество продукта и на его стоимость. В настоящее время, ввиду особенностей препарата (содержание живых бактерий), его сушка представляет собой длительный сложный и энергоемкий процесс.

Настоящая работа посвящена исследованию и разработке рационального высокоинтенсивного способа сушки препарата «Бифидумбактерин», режимных параметров проведения процесса и аппарата для его осуществления.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ И ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. Проанализированы методы обезвоживания продуктов, содержащих микроорганизмы, определены способы интенсификации процессов сушки, прогрессивные конструкции сушильных аппаратов.

2. Проведен анализ взаимодействия препарата «Бифидумбактерин» с водой. Отрицательное значение свободной энергии во всей области активности воды свидетельствует о набухании и частичном раствореиии при больших значениях активности воды. Анализ термодинамики внутреннего массопереноса при взаимодействии препарата «Бифидумбактерин» с водой позволил определить целесообразность использования объемных видов энергоподвода при его обезвоживании.

3. Получены аппроксимирующие зависимости ТФХ и СМХ препарата «Бифидумбактерин» для оперативного использования в инженерных расчетах.

4. Исследованы и аппроксимированы ОХ и ТРХ препарата «Бифидумбактерин», получена функция распределения объемной плотности поглощенной энергии в слое, определена толщина оптически тонкого слоя, обоснован рациональный режим работы и выбор типа ИК генераторов (галогенные лампы типа КГТ или КИ-220-1000, длина волны А=1,16 мкм при напряжении тока £7=220 В).

5. Модернизирована оригинальная опытная установка, усовершенствована методика проведения экспериментов по изучению процесса вакуумной пеносушки. Определены основные влияющие факторы на процесс вакуумной пеносушки препарата «Бифидумбактерин», исследована кинетика процесса. Получены функциональные зависимости удельного съема продукта, скорости сушки от влияющих факторов, уравнение в обобщенных переменных, описывающее процесс вакуумной пеносушки препарата « Бифидумбактерин».

6. При реализации физико-математической модели тепломассообмена для препарата «Бифидумбактерин» обоснованы краевые условия и получены поля температур в процессе сушки. Проведенный анализ температурных полей показал, что разработанный способ обеспечивает равномерный прогрев продукта, температура препарата в процессе сушки не превышает Т = 311,38 К.

7. Предложен новый рациональный способ сушки препарата «Бифидумбактерин» (заявка на изобретение № 2008112966/20(014020)), определены рациональные значения режимных параметров процесса: толщина слоя продукта /г=1,1 мм, плотность теплового потока Е=2,33 кВт/м2, начальная влажность >у„=0,7.0,8 кг/кг.

8. Экспериментально подтверждена возможность применения метода вакуумной пеносушки для обезвоживания массы бифидобактерий, содержащихся в препарате, определены оптимальные варианты режимных параметров с точки зрения их выживаемости.

9. Предложена конструкция вакуумной пеносушилки для обезвоживания препарата «Бифидумбактерин». Основные результаты и выводы работы приняты к использованию на предприятиях ООО «Астраханьэкопродукт» и ООО «Биотехсинтез».

Основные положения, выводы и рекомендации работы отмечены грантом Российского фонда фундаментальных исследований 09-08-99046-рофи «Создание оригинальных ресурсо- и энергосберегающих технологии и установки для сушки бактерисодержащих препаратов путем интенсификации тепломассообмена», грантом Фонда содействия развитию малых форм предприятий в научно-технической сфере (Программа «Участник молодежного научно-инновационного конкурса (У.М.Н.И.К.)»), проект № 8834.

1. Авраменко, В.Н. Инфракрасные спектры пищевых продуктов Текст. / В.Н. Авраменко, Н.П. Есельсон, A.A. Заика. М.: Пищевая промышленность, 1974,- 174 с.

2. Алексанян, И.Ю. Развитие научных основ процессов высокоинтенсивной сушки продуктов животного и растительного происхождения Текст. : автореф. дис. . доктора техн. наук : 05.18.12 / Алексанян Игорь Юрьевич.- М. : МГУПБ, 2001. 52 с.

3. Алексанян, И.Ю. Методика определения массо- и влагообменных характеристик различных пищевых продуктов Текст. / Материалы Международной научно технической конференции, посвященной 70-летию АГТУ, т. 2.- Астрахань, изд-во АГТУ 2000. С. 322-324.

4. Алексанян, И.Ю. Совершенствование процессов сушки сухих рыбных гидролизатов в технологии белковых концентратов Текст. : автореф. дис. . кандидата техн. наук : 05.18.12 / Алексанян Игорь Юрьевич.- М: 1988, ДСП.

5. Алексанян, И.Ю. Сравнительный анализ конечных продуктов полученных различными способами сушки Текст. / И.Ю. Алексанян //

6. Международная научная конференция "Прогрессивные пищевые технологии -третьему тысячелетию" :тез. докл.- Краснодар : Кубанский ГТУ, 2000. С. 193-194.

7. Алексанян, И.Ю. Теплофизические свойства растворов и пен рыбных гидролизатов Текст. / Процессы, аппараты; и машины пищевой технологии: Межвуз. сб. науч. тр. С.-Петербургской ГАХПТ. СПб., 1999. С. 173-179.

8. Алексанян, И.Ю. Высокоинтенсивная сушка пищевых продуктов. Пеносушка. Теория. Практика. Моделирование: Монография Текст. / И.Ю. Алексанян, A.A. Буйнов. Астрахань: АГТУ, 2004. - 380 с.

9. Алексанян, И.Ю. Механизм внутреннего тепломассопереноса при высокоинтенсивной сушке в тонких слоях Текст. / И.Ю. Алексанян, В.В Давидюк,

10. Алексанян, И.Ю. Теплофизические характеристики рыбных бульонов и гидролизатов Текст. / И.Ю. Алексанян, В.В. Давидюк / 40-я н,- техн. конф. профессорско-преподавательского состава Астрахань: Тезисы докладов -Астрахань: изд-во АГТУ, 1996. С. 176-177

11. Алексанян, И.Ю. Влияние направленного ввода газа на гидродинамические характеристики массообменного аппарата Текст. / И.Ю. Алексанян, P.A. Хайбулов. Вестник АИНиГ. Атырау. 2004. № 5. С. 89-94.

12. Алексанян, И.Ю. Анализ механизма тепломассопереноса при оптимизации процесса сушки экстракта корня солодки Текст. / И.Ю. Алексанян, P.A. Хайбулов, М.В. Голубятникова Вестник АГТУ. Научный журнал. № 2 , Астрахань: изд-во. АГТУ, 2005., 278 283 с.

13. Аминов, Э.Ш. Интенсификация и исследование процесса пеносушки пастообразных продуктов при комбинированном энергоподводе Текст. /: автореферат дисс. . канд. техн. наук. -М.: 1986. 25 с.

14. Аминова, A.C. Некоторые закономерности кинетики конвективной пеносушки Текст. / A.C. Аминова, А.К. Меребешвили, С.Г. Османов. Известия вузов СССР. Пищевая технология,-1980. -№6 с. 158-140.

15. Бородин, В.А. Влияние системы сгущения на процесс распылительной пеносушки обезжиренного молока Текст. / В.А. Бородин и др. / Известия вузов СССР. Пищевая технология 1980. - № 4 - с. 109-115.

16. Бородин, В.А. Пеносушка молока и перспективы ее развития Текст. / И.Л. Пономарева. Молочная промышленность, №9, 1969. С. 33-37.

17. Буйнов, A.A. Гигроскопические свойства рыбных белковых гидролизатов, высушенных во вспененном состоянии Текст. / A.A. Буйнов, A.C. Гинзбург, В.И. Сыроедов. Известия вузов СССР. Пищевая технология. 1977. - № 5. - С.87-90.

18. Буйнов, A.A. Исследование процессов пеносушки рыбных пищевых гидролизатов Текст.: автореферат дисс. . канд. техн. наук. -М: 1977. 29 с

19. Бурсиан, A.A. Сушка жидких пищевых продуктов во вспененном состоянии Текст. / Э.И. Хорошая, А.П. Ковалевский, А.П. Рысин, ЦНИИТЭИПищепром, №3, 1976. 11 с.

20. Вода в пищевых продуктах Текст. / под ред. Р.Б. Дакуорта. М: Пищевая промышленность, 1980. - 376 с.

21. Вольф-Тальбот А. Пудель Текст. / Вольф-Тальбот А. Пудель (Пер. с нем., предисл.и ред. Н.А.Маслениковой) М.: Лесн. Пром-сть, 1998.

22. Воловик, П.Н. Инфракрасная сушилка для плодов и овощей Текст. / П.Н. Воловик, Б.И. Вербицкий, Ю.П. Луцик // Всесоюзная научно-техн. конф. «Электрофизические методы обработки пищевых продуктов и с.-х. сырья»: тез. докл. М., 1989. - С. 393-394.

23. Воюцкий, С.С. Курс коллоидной химии Текст. / С.С. Воюцкий М: Химия, 1976.- 512 с.

24. Гал, С. Последние достижения в области методов определения изотерм сорбции Текст. / С. Гал Р.Б. Дакуорт Вода в пищевых продуктах: Пер. с англ. М; Пищевая промышленность, 1980. С.110-125.

25. Гамрекели, М.Н. Параметрические условия энергосбережения прираспылительной сушке Текст. / Известия вузов. Пищевая технология. Научно-технический журнал №1 (290), Краснодар, 2006. С. 74-79.

26. Генин, С.А. Новая установка для пеносушки продуктов Текст. / Консервная и овощесушильная промышленность. М: 1970. № 10.

27. Гинзбург, A.C. Теплофизические характеристики пищевых продуктов Текст. / A.C. Гинзбург, М.А. Громов, Г.И. Красовская М.: Пищевая промышленность, 1985, - 336 с.

28. Гинзбург, A.C. Спектральные характеристики генераторов излучения и облучаемых материалов Текст. / A.C. Гинзбург, В.В. Красников, Н.Г. Селюков. Электротермия В.48.1965. С.16-19

29. Гинзбург, A.C. Инфракрасная техника в пищевой промышленности Текст. / A.C. Гинзбург. М.: Пищевая промышленность, 1966. - 408 с.

30. Гинзбург, A.C. Основы теории и техники сушки пищевых продуктов Текст. / A.C. Гинзбург. М.: Пищевая промышленность, 1975. - 527 с.

31. Гинзбург, A.C. Расчет и проектирование сушильных установок пищевой промышленности Текст. / A.C. Гинзбург. М.: Агропромиздат, 1985. 336 с.

32. Гинзбург, A.C. Теплофизические характеристики картофеля, овощей и плодов Текст. / A.C. Гинзбург, М.А. Громов. М.: Агропромиздат, 1987. - 272 с.

33. Гинзбург, A.C. Массовлагообменные характеристики пищевых продуктов Текст. / A.C. Гинзбург, И.М. Савина. М.: Легкая и пищевая промышленность, 1982. - 280 с.

34. Глинка, Н. Влажность и её определение Текст. / Н. Глинка, А. Робинзон // Хранение зерна и зерновых продуктов, М.: Изд-во ин. лит-ры, 1956

35. ГОСТ Р 52349-2005. Продукты пищевые. Продукты пищевые функциональные. Термины и определения Текст. Введ. 2005-05-31. - М. : Изд-во стандартов, 2006. - VII, 8 с.Грановский, Р.Я.

36. Сушка жидких и полужидких пищевых продуктов во вспененном состоянии Текст. / Р.Я. Грановский // Сб. трудов ЦНИИТИПищепром, 1976.№3. С.136-138.

37. Грачев, Ю.П. Математические методы планирования экспериментов Текст. / Ю.П. Грачев. — М.: Пищевая промышленность, 1973. 200 с.

38. Гусынина, Е.Т. Исследование влияния режимов производства сухого картофельного пюре методом пеносушки на качество продукта Текст. : автореф. дис. канд. техн. наук: 05.18.12 / Е.Т. Гусынина -М., 1974.- 24 с.

39. Долинский, A.A. Оптимизация процессов распылительной сушки Текст. / A.A. Долинский, Г. К. Иваницкий. -Киев: Наук, думка, 1984. 104 с.

40. Егоров, Г.А. Термодинамические характеристики влажного крахмала и пшеницы Текст. / Г.А. Егоров, А.И. Щеголева // Изв. Вузов СССР. Пищевая технология.-1974.-№.4 С21 -24.

41. Ермолаев, В.В. Анализ механизма взаимодействия препарата «Бифидумбактерин сухой» с водой Текст. /В.В. Ермолаев, И.Ю. Алексанян, В.В. Давидюк // Вестник АГТУ. № 6(41). Астрахань: изд-во: АГТУ, 2007. С. 125 131с.

42. Ермолаев, В. В. Интенсификация тепломассообменных процессов при производстве препарата «Бифидумбактерин сухой» Текст. / В.В. Ермолаев,

43. B.В. Давидюк J1.X.-A. Саипова. // Вестник АГТУ. № 4(39). Астрахань: АГТУ, 2007.1. C. 197-202.

44. Жигонецкая, Б.Т. Производство сухих пенопродуктов из овощей и фруктов Текст. / Б.Т. Жигонецкая, В.Н. Залецкий. ЦНИИТЭИпищпром - М.: 1975.

45. Золотокопова, C.B. Теоретические представления о химических превращениях липидов Текст. / C.B. Золотокопова, И.А. Палагина, Е.П. Балашова // Известия вузов. Пищевая технология. Научно-технический журнал №1 (290), Краснодар, 2006. С. 21-23.

46. Иванец, Г.Е. Пенообразующие свойства молока при обработке его в роторно-пульсационном аппарате Текст. / Г.Е. Иванец, Е.В. Строева, Е.А. Светкина // Известия вузов. Пищевая технология. Научно-технический журнал №1 (290), Краснодар, 2006. С. 72-73.

47. Ильясов, С.Г. Тепломассообмен Текст. / С.Г. Ильясов, В.В. Красников.: — ММФ. Минск: ИТМО, 1988, с. 52—54.

48. Ильясов, С.Г. Физические основы инфракрасного облучения пищевых продуктов Текст. / С.Г. Ильясов, В.В. Красников. М.: Пищевая промышленность, 1978. 359 с.

49. Исследование процесса сушки некоторых жидких пищевых продуктов и белкового гидролизата в виброкипящем слое инертного зернистого материала. Текст. / Отчет о НИР III 93449 / ВНИЭКИПродмаш. Рысин А.П. 1982.

50. Исследование тепломассопереноса при сушке и термообработке капиллярно-пористых материалов Текст. / Сборник научных трудов. -Минск: ИТМО, 1985. 243 с.

51. Карпов, A.M. Теплофизические и физико-химические характеристики продуктов микробиологического синтеза: Справочник Текст. / A.M. Карпов, A.B. Саруханов. -М.: Агропромиздат, 1987.-224 е.: ил.

52. Касаткин, А.Г. Основные процессы и аппараты химической технологии Текст. / А.Г. Касаткин. М. «Химия», 1971. 783 с.

53. Кей, Р.Б. Введение в технологию промышленной сушки Текст. / Р.Б. Кей. Минск: Наука и техника, 1983.

54. Киселев, A.B. Экспериментальные методы в адсорбции молекулярной хроматографии Текст. / A.B. Киселев, В.П. Древина. -М.: МГУ, 1979. 447 с.

55. Коновалов, В.И. Расчет кинетики процессов сушки на базе соотношений теплопереиоса Текст. / В.И. Коновалов. Тамбов, 1978. - 32 с.

56. Коновалов, В.И. Фазовые кинетические характеристики массообменных процессов Текст. / В.И. Коновалов // Журн, прикл. химии. 1986. Т. 59. №9. С. 2096 2107.

57. Коновалов, В.И. Пропиточно-сушильное и клеепромазочное оборудование Текст. / В.И. Коновалов, A.M. Коваль. М.: Химия. 1989. 224с.

58. Красников, В.В. Текст. / В.В. Красников, O.JI. Данилов // Инж.-физ. журнал. 1966. Т. 11. №4.

59. Красников, B.B. Кондуктивная сушка Текст. / В.В. Красников. М.: Энергия, - 1973.-288 с.

60. Кремер, Ю.М. Пути повышения биологической активности белковых гидролизатов Текст. / Ю.М. Кремер, A.A. Шмидт /Вопросы питания 1961о-т 20. -№6-с,10-12.

61. Куц, П.С. Обобщенное уравнение кинетики процесса конвективной сушки влажных материалов Текст. / П.С. Куц, В.Я. Шкляр, А.И. Ольшанский // Инженерно-физический журнал. 1987. - Т. 53, № 1. - С. 90-96.

62. Лебедев, П.Д. Расчет и проектирование сушильных установок Текст. / П.Д. Лебедев. М.: Госэнергоиздат, 1963. 320 с.

63. Лебедев, П.Д. Теплообменные, сушильные и холодильные установки. Тепломассообменные и холодильные установки Текст. / П.Д. Лебедев. М.: Энергия, 1972. 320 с.

64. Лебедев, П.Д. Высокотемпературная сушка материалов под действием внутреннего градиента давлений пара Текст. / П.Д. Лебедев // Труды МЭИ. 1958. - вып.ЗО. - С. 169-178.

65. Лебедев, П.Д. Тепло- и массообмен в процессах сублимации в вакууме Текст. / П.Д. Лебедев, Т.Л. Перельман. М.: Энергия, 1973.

66. Локшин, К.Х. Текст. / К.Х. Локшин. Хим. пром-сть, 1990, № 4. с. 43—44.

67. Луцик, П.П. Физико-механические основы процессов сушки деформируемых твердых пористых тел Текст.: автореферат дисс. . докт. техн. наук. Киев. 1991. 32 с.

68. Лыков, A.B. Теория сушки Текст. / A.B. Лыков. М.: Энергия, 1968. -471 с.

69. Лыков, A.B. Тепломассобмен Текст. / A.B. Лыков. М.: Энергия, 1978.-478 с.

70. Лыков, М.В. Распылительные сушилки Текст. / М.В. Лыков, Б.И. Леончик. М:, Машиностроение. 1966 - 330 с.

71. Лыков, A.B. К исследованию динамики сушки. Уравнения диффузии влаги для плоских материалов в процессе сушки Текст. / A.B. Лыков // Известия ВТИ. 1933.-№3,-С. 20.

72. Лыков, A.B. Кинетика и динамика процессов сушки и увлажнения Текст. / A.B. Лыков. М: Гослегпром. 1938.

73. Лыков, A.B. Приближенный метод расчета кинетики процесса сушки Текст. / A.B. Лыков [и др.] // Инж.-физ. журнал. 1967. Т. 13. № 5. С.725 734.

74. Муштаев, В.И. Сушка дисперсных материалов Текст. / В.И. Муштаев, В.М. Ульянов. М.: Химия, 1988. - 352 с.

75. Никель, С.А. Моделирование кинетики вакуумной сушки в период внутреннего испарения Текст. / С.А. Никель, Ю.И. Шишацкий // Вестник ВГТУ. Сер. Энергетика. Воронеж, 2003. Вып. 7.3. С. 127-129.

76. Никитенко, Н.И. Динамика процессов тепломассопереноса, фазовых превращений и усадки при обезвоживании коллоидных капиллярно-пористых материалов Текст. / Н.И. Никитенко, Ю.Ф. Снежкин, H.H. Сороковая // Пром. теплотехника. 2003. Т.25 №3. С. 56-66.

77. Никитенко, Н.И. Теория тепломассопереноса Текст. / Н.И. Никитенко. Киев: Наукова думка. 1983. 352 с.

78. Никитина, JI.M. Термодинамические параметры и коэффициенты массопереноса во влажных материалах Текст. / J1.M. Никитина. М.: Энергия, 1968.-500 с.

79. Остроумова, T.JI. Закономерности формирования молочной пены в присутствии лактозы Текст. / T.JI. Остроумова, А.Ю. Просеков // Известия вузов. Пищевая технология. Научно-технический журнал №1 (290), Краснодар, 2006. С. 73-74.

80. Османов, С.Г. Повышение эффективности процессов пенообразования и сушки пищевых экстрактов Текст.: автореферат дисс. . канд. техн. наук. М., 1983 - 23.

81. Палагина, И. А. Индикаторный рефрактометрический метод определения количества гидратационной воды Текст. / И.А. Палагина. -Астрахань: АТИРПиХ, 1985. 19 с.

82. Палагина, И.А. Дисперсные системы в биосфере Текст. / И.А. Палагина. Астрахань: АГУ, 2003. - 130 с.

83. Пат. 2006126652 Российская Федерация, МПК7 В05В7/06. Распылительное устройство и способ грануляции псевдоожиженного слоя Текст. / Стевенс Р., Ванмарке Л., Элдерсон Р.; заявитель и патентообладатель «Яра

84. Интернэшнл аса» № 2006126652/12 ; заявл. 12.23.2003; опубл. 27.01.2008., Бюл. №33 (II ч.).- 1с.

85. Пат. 2006123030 Российская Федерация, МПК7 F26B17/00. Распылительная сушилка Текст. / Кочетов О.С. [и др.] ; заявитель и патентообладатель Кочетов О.С. № 2006123030/06; заявл. 29.06.2006.; опубл. 10.01. 2008., Бюл. № 14 (II ч.). - 1с.

86. Пат. 2112184 Российская Федерация, МПК F26B17/10. Вакуумная пеносушилка Текст. / Алексанян И.Ю., Буйнов A.A., Кромский Е.Д.; заявитель и патентообладатель Алексанян И.Ю. № 5049018/06; заявл. 1992.04.29; опубл. 1998.05.27, Бюл. № 15.- 1с.

87. Поверхностные явления и поверхностно-активные вещества: Справочник Текст. / Под ред. A.A. Абрамзона, Е.Д. Щукина. -JL: Химия, 1989. 392 с.

88. Подольский, В.М. Исследование кинетики процесса сублимационного высушивания препаратов крови Текст.: автореферат дисс. . канд. техн. наук. -М., 1963. 19 с.

89. Попков, С.П. Взаимодействие целлюлозных материалов с водой Текст. / С. П. Попков [и др.]. М.: Химия, 1976. - 211 с.

90. Пробиотики, пребиотики, синбиотики и функциональные продукты питания. Современное состояние и перспективы Текст. // Сб. матер, междунар. конф. под ред. В.А. Алешкина, 2-4 июня 2004 г. в Москве. М., 2004. - 242 с.

91. Пробиотические микроорганизмы современное состояние вопроса и перспективы использования Текст. // Сб. матер, междунар. науч.-практич. конф. памяти Г.И. Гончаровой под ред. В.А. Алешкина. - М., 2002. - 88 с.

92. Рогов, И.А. Физические методы обработки пищевых продуктов Текст. / И.А. Рогов, A.B. Горбатов. М.: Пищевая промышленность, 1974. 583 с.

93. Рогов, И.А. Сверхвысокочастотный и инфракрасный нагрев пищевых продуктов Текст. / И.А. Рогов, С.В. Некрутман. М.: Пищевая промышленность, 1976.-212 с.

94. Рудобашта, С.П. Исследование кинетики процесса конвективной сушки с учетом массопроводности Текст.: дисс. . канд. техн. наук / Степан Павлович Рудобашта. М.: МИХМ, 1967. - 136 с.

95. Рудобашта, С.П. Зональный метод расчета кинетики процесса сушки Текст. / С.П. Рудобашта, Э.Н. Очнев, А.Н. Плановский // Теоретические основы хим. технологии. 1975. - Т. 9, № 2. - С. 185-192.

96. Сажин, Б.С. Научные основы техники сушки Текст. / Б.С. Сажин, В.Б. Сажин. -М.: Наука, 1997. 448 с.

97. Сборник основных рецептур сахаристых кондитерских изделий Текст. / Сост. Н.С. Павлова СПб: ГИОРД, 2000. - 232 е.: ил.

98. Сборник тезисов Текст. / Всесоюзная научно-техническая конференция «Техника псевдоожижения (кипящего слоя) и перспективы ее развития». Черкассы: НИИТЭХим, 1988.

99. Смирнов, М.С. Влияние связывания влаги на процесс пеносушки пищевых продуктов Текст. / М.С. Смирнов [и др.] // Изв. Вузов. Пищ. Технология, 1983, №5.

100. Сушилки с псевдоожижеппым слоем. Проблема масштабирования Текст. / Экспресс-информация. Зарубежный опыт. Сер. ХМ-1. Химическое и нефтеперерабатывающее машиностроение. М.: ЦИНТИХимнефтемаш, 1984, № 10.

101. Технология пульсирующей микроволновой вакуумной сушки пищевых продуктов Текст. // Drying Technol. 1999. 17, №3. С. 395-412.- Англ.

102. Тихомиров, В.К. Пены. Теория и практика их получения и разрушения Текст. / В.К. Тихомиров. М: Высш. школа, 1985. 544 с.

103. Тихонов, А.И. Уравнения математической физики Текст. / А.И. Тихонов, A.A. Самарский. М: Наука, 1966. 724 с.

104. Тутова, Э.Г. Сушка продуктов микробиологического производства Текст. / Э.Г. Тутова, П.С. Куц. М.: Агропромиздат, 1987.-303 с.:ил.

105. Рогов, И. А. Установка для исследования термодинамических характеристик пищевых продуктов. Рациональное использование белка в мясной и молочной промышленности. Текст. / И.А. Рогов [и др.]. М., 1985. - С.5-14.

106. Филоненко, Г.К. Кинетика сушильного процесса Текст. / Г.К. Филоненко; Иван, энергет. ин-т им. В.И.Ленина. М. - Л.: Оборониздат, 1939. -140 с.

107. Фролов, В.Ф. Моделирование сушки дисперсных материалов Текст. / В.Ф. Фролов. Л.: Химия, 1987. - 207 с.

108. Хайбулов, P.A. Исследование теплофизических и массовлагообменных параметров вакуумной пеносушки экстракта корня солодки при инфракрасном энергоподводе Текст. : автореф. дис. . канд. техн. наук: 01.04.14 / P.A. Хайбулов Астрахань 2006. 20 с.

109. Хардман, Г.Ш. Измерение активности воды. Критическая оценка методов Текст. / Г.Ш. Хардман, под ред. Р.Девиса, Г.Берча, К.Паркера: пер. с англ. Пищевые продукты с промежуточной влажностью. М: Пищевая промышленность, 1980. 208 с.

110. Чижевский, А.Ф. Сушка керамических материалов и изделий Текст. / А.Ф.Чижевский. М.: Изд-во литературы по строительству. 1971. 169с.

111. Шаршов В.Н. Вакуумный способ сушки материалов и установка для его осуществления Текст. / В.Н. Шаршов // Материалы науч. конф. Воронеж, 1995г.- Воронеж, 1995.- с.136-138.

112. Шарафутдинов, X. Хим. и нефт. машиностр. Текст. / X. Шарафутдинов, Г.К. Кожевников. Хим. и нефт. машиностр. 1980, № 6, с. 1 - 2.

113. Шервуд, Т. Сушка твердых тел Текст. / Т. Шервуд. Переработанный перевод с англ. Под ред. Б.А. Поснова. Гослесиздат. 1936.

114. Шохина, В.Н. Инфракрасная сушка продуктов питания Текст. / В.Н. Шохина [и др.] // Тезисы междун. Науч. Коф. «Развитие научного академ. В.Н. Вавилова». Саратов: 1997 - С. 122-123.

115. Шубин, Г.С. Сушка и тепловая обработка древесины (вопросы теории, методы расчета и совершенствования технологии) Текст. : автореф. дис. . доктора техн. наук / Г.С. Шубин М.: 1985. 50 с.

116. Щуп, Т. Решение инженерных задач на ЭВМ Текст. / Т. Щуп М: Мир, 1982.-255 с.

117. Электрофизические, оптические и акустические характеристики пищевых продуктов. Справочник Текст. / под ред. И.А. Рогова М: «Легкая и пищевая промышленность», 1981. 288 с.

118. Aceto, К.С. Continnons vacuum drying of whol milk Foam Text. / K.C. Aceto [eng other] // «Jornal of Daily Science», v.45, №4, 1962.

119. Austr. J. Sei. Research Text. / K. Sutherland W. Ewers. A, Phys. Sei., 1952. - v. 5. - № 4. - P. 697—710.

120. Gampbell, G.H, U.S. Patent; №1250427, 1917. Cibson Pani Wand ober Pritcnclons foaming comositions and method to pripearing foamed proteinaclous products Text.-L.E.Stally Manufacturing C° Pat. USA № 4390450, MKI BOlx, 1983.

121. Hanrahan, F.P. Production and properties of spray-dril whole milk foam Text. / F.P. Hanrahan [eng other], «Jornal of Dairy Science"; v» 45, №1, 1962.

122. Harrison, W.B. Microwave processing, materials Text. / W.B. Harrison, M.P. Hanson // Symposium Reno: 1988, p. 279—286.

123. Holdsworths, S.D. Dehydration of food products. Text. / S.D. Holdsworths A reviw. «Journal of food Technology», v,6, №4, 1971.

124. EI-Bedawey, A. Effect of supplementation with fish protein concentrate on protein and amino acid content of salt biscuit Text. / A. El-Bedawey, EL-F. Zein G.N., El-Shevbinery. «Kahring», 1986. 308, №1, p.19-24.

125. Lefroy, G.A. The mechanics of spouted beds Text. / G.A. Lefroy, I.F. Davidson // Trans Inst. Chem. Eng. 1969. - V. 47, № 5.- P. 120.

126. Lewis, W. Ind. Eng. Chem. Text. / W. Lewis. Ind. Eng. Chem. -1921. V.13. № 5.

127. Mink, L.D. U.S. Patent Text., N 2189516, 1999.

128. Mink, L.D. U.S. Palest Text., N 2200963, 1940.

129. Mogeus, J. En sammenlignendl unders gels of mefoder til vandak-tivitetsmalind. A Comparative study of methods for water activity Measurement. Text. / J. Mogeus Nord. Veterinormed, 1978, 30, №.10, p. 435-450.

130. Newmann, A.B. Text. Chem. Mit. Eng. 1931. V. 38. P. 12.

131. Mordan, A.I. Technique .for Improving Instants Text. / A.I. Mordan [and other] «Food Engineering», N 9, 1959.

132. Rossi, M. Emulsifying and roaming properties of sunflower protein derivatives Text. / M. Rossi, E. Pagliarini, C. Peri: «Lebensm. Wiss Technol» 1985, v.18, N 5, p.293-299.

133. Sigg Philipp Непрерывная вакуумная сушка Text. / Philipp Sigg, Alex Koch. Chem. Technol. Eur, 1995. 2 №3 c.32-34

134. Sinnamon, H.I. The development of vacuum Foam dried Whole milk Text. / H.I. Sinnamon N.S. Aceto E.F. Schoppet. - «Food Technology», v.25, N 12, 1971