автореферат диссертации по технологии продовольственных продуктов, 05.18.12, диссертация на тему:Исследование кинетики процесса сушки яблок с использованием газоразрядных ламп

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ УКРАИНЫ Украинский Государственный Уштсрснтст шнцсвых тсяюлон)!'

Р Г Б ОД

1 Я 0;:!1

На прап? уко1»!сн

РОЖКО Вячеслав Степанович

Исследование кпнетикч процесса сушки яблок с пепользованлем газоразрздтшх ламп.

Спсциашгарть 05.18.12 -Процессы, машины и агрегаты пишеной промышленности

АВТОРЕФЕРАТ лисссрташш на соискание ученной стспспк кандидата технических наук

Киск -

"абота пополнена в Техническом Университете ?Л«.лцошл

Научные руководители -

доктор технических наук, профессор И.Ф.Малехснк;

кандидат технических наук, доцент А.СЛуиашко;

Официальные опонспгы -

доктор технических наук, профессор А.Ф.Будяндра;

доктор технических наук, Ю.Ф.Снежкин.

В едущая организация - Кишиневский консервный

завод

Защита состоится "¿с О шбш 1995 г. в ' ! часов на заседании специализированного "Совета Д G5S.17.04 Украинского Государсшсшюго Университета плщешх технологий по адресу: 252017, Киев, ул.Владимирская 68, корпус А., аудитория 311.

С диссертацией можно ознакомиться и библиотеке Государственного Университета пшцешлх технологий.

Автореферат разослан "Щ" 1994 г.

Ученый секретарь специализированного Сонета к андидат технических наук, доиенг

Н.И.Сороколит

ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы.

В услошшх приобретения независимости и республике Молдова большое: значение имеет уйеличени™. объема производства аграрного сектора, имеющего приоритетную значимость в товарообороте со странами СНГ. В снят с этим предусматривается значительное увеличение производства фруктов, шмяющихся сырьем для пшцепоИ промышленности.

Большчя часть фруктов перерабатывается пишсиоП промышленное!ыо п г.ысококачесгяешшЛ сушеный продукт, который является традиционным полуфабрикатом для приготовления компотов п зимнее время.

В связи с дальнейшим расширением производства сухофруктов, повышением требований к нх качеству и сопершенстиовапием технологии производства появляется необходимость в разработке новых способов сушки плодов, обеспечивающих высокое качество готового продукта, автоматизацию, механизацию и значительную интенсификацию процесса сушки.

В настоящее время сушка яблок осуществляется в основном конвективным методом, имеюишм ряд существенных недостатков: большую длительность сушки, неравномерный прогрев продукта по толщине слоя, ншкую производительность сушильных установок, громоздкость их конструкции, низкое качество высушенных яблок и др.

Определенные перспективы для устранения этих недостагков открывает способ сушки яблок Комбинированным методом конвекции с применением газоразрядных ламп (ГРЛ).

В настоящее время процесс сушки яблок с использованием газоразрядных ламп не изучен.

В связи с эгнм проведение исследований в области кинетики процесса сушки яблок комбинированным методом с использованием ГРЛ является актуальной народио-хозяПственно'1 задачей, имеющей большое прикладное энгление.

- э -

Цель и задачи исследования.

Целью исследовали* является теоретический анализ и экспериментальное исследование кинетики процесса сушки яблок комбинированным способом - конвекция с применением ГРЛ, работающих в режиме кратковременных импульсных разрядов, получение исходных данных для проектирования сушилки для колок с применением газоразрядных ламп.

Н соответствии с вышеуказанным были поставлены следующие задачи:

1. Проанализировать и определить способ использования газоразрядных ламп в процесса* сушки.

2. Исследовать кинетику процесса сушки яблок при различных способах подвода тепла: конвективном, комбинации конвективного с применением ГРЛ.

3. На основе экспериментальных исследований кинетики процесса сушки яблок с применением ГРЛ разработать конструкцию установки для термической обработки яблок с применением ГРЛ.

Научная новизна:

- доказана и обоснована возможность использования ГРЛ в области интенсификации процессов сушки плодов;

- исследована кинетика процесса сушки яблок различными способами энергоподвода: конвективный, сочетанием конвекции и ГРЛ;

- получены эмпирические з^нисммосга для определении ылачмкм относительной скорости сушки а разных периодах процесса сушки яблок; 1

- исследована зависимость времени процесса сушки яблок от напряжения на электродах лампы и расстояния лампы до поверхности облучения;

- определены режимные параметры процесса сушки яблок с использованием ГРЛ для обеспечения высокого качества выпускаемой продукции и сокращении продолжительности • процесса;

- определена экономическая эффективность комбинированного способа сушки.

Практическая ценность.

Н" основе теоретических н экспериментальных исследований разработана новая технология и установка для сушки яблок комбинированным способом нодкода темла - кочкскииеН и ГРЛ. Предлагаемая установка позволит

сократить длительность процесса сушкх, увдтмть выход готоис«. продукта, осуществить автоматизацию ведения процесса сушки, у¡учшить качество готового продукта.

Реализация работы.

Разработанная установка для сушки яблок внедрена на Кишиневском консервном заводе республики Молдова.

Апробация работы.

Основное содержание работы было доложено на НТК Технического университета Молдовы (бывший КПИ им. С.Лазо; (Кишинев, 1989-1994г.). 6-ой Всесоюзно» НТК (Москва, 1989г.), Республиканской НТК (Киев, 1989г.), 2-о# Всесоюзной НТК (Харьков, 1990г.), международна« НТК (Кишинев, 1993г.), конференции, посвященной 30-летию обрпзоьання ТУМ (Кишинев. 1994г.).

Публикации.

По теме диссертации опубяихопано И рзбот, ». т.ч. два авторских свидетельства.

Структура н объем работа.

Диссертация состоит m введения, семи гдая, иыподоп, списка использованной литературы, включающего наименования !62 отечественных и зарубежных источника и приложении.

Основное содержание работы изложено на 12? страшит машинописного текста.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

В персов главе "Современное состояние техники и технологии сушки яблок" предстанлсны основные положения современной теории тепло- и кассопереноса в процессе суюкл материалов с использованием лучистой энергии. Эти положения определены исследованиями A.B. Лыкова, Л .Д. Лебедева, А.С.ГншЗурга, К.А. Рогова, D.B. Красникова и др.

Проанализированы особенности конструкции и принципа деиеттжй установок для сушоа яблок, дана оценка гарсиекткшюетн развития та.сих cymiMiKs ix установок.

Omc^w-, что каибзлыасг ргеяво'лраиеьзд получили гслносушняки -в усяозйлх мелюс? и фермере»;*, яомЗст» и конвективные - в условиях

промышленим о производства. Были сделаны попытки, п частности КТИПП, использования ИК-лучей. .

Однако, псе типы сушилок, применяемых для сушки яблок обладают радом существенных недостатков:

1. Неравномерность прогрева материала, вследствие чего одна часть плодов не досушивается, другая пересушивается.

2. Большая продолжительности процесса сушки, что ухудшает качество готового продукта.

3 Сложность конструкции сушилок.

4. Большие потери

5. Наличие больших рабочих площадок для сушки.

6. Затруднена механизация и автоматизация процессов.

Укачаны основные направления совершенствования технологии и техники сушки яблок, а именно:

I. Усовершенствование применяемых технологии и оборудования.

И. Разработка новой технологии и оборудования для сушки яблок.

Указано, что наряду с традиционными методами подвода тепла в последнее время все, большее внимание уделяется высокоинтенснвным, таким как нагрев в условиях сильных видимых электромагнитных полей, работающих в импульсном режиме, т.е. использование ГРЛ.

Представляется перспективным использование этого метода в комбинации с, более дешевым методом, таким как конвекция.

Вторая глава аосвящсна вопросу определения возможности использования ГРЛ как источника электромагнитных волн для интенсификации технологических процессов.

ГРЛ является источником сильного светового импульса. Поэтому даны основные представлении электромагнитной теории света. Основоположником электромагнитной теори света является Д.К. Максвелл. Согласно этой теории, свет - корпускулярное и волновое перемещение электромагнитного ноля. При эгои, электромагнитные явления могут быть объяснены с помощью механического действия, передаваемого от одного тела к другому через иосредсгпо среды, находящейся в пространстве между телами.

Н Е. Таммом доказано, 'по световые полни, излучгемые ГРЛ, представляют собоЛ частный случай этек1ромаг'!1!Пи;ч "олн и отличаются от невидимых электромагнитных вол» лишь своей частотой или длиной волны.

- б -

Световой импульс в ГРЛ является результатом пробоя, возникающего в межэлектродном пространстве лампы. Пробои делятся на пять видоп. Наибольшее прикладное значение доя современных импульсных газоразрядных ламп имеет пробой, представляющий собой появление устойчивого основного разряда в газовой среде между основными электродами в результате нарастания лачинной ионизации при импульсных вторичных разрядах на электродах.

Импульсные лампы обычно представляют собой стеклянную (или кварцевую) колбу с впаянными в нее электродами, наполненную инертным газом. Большинство современных ГРЛ наполнены ксеноном, так как он дает наиболее высокую световую отдачу.

Существуют два основных типа ГРЛ: трубчатые н шаровые.

Приведена классификации ГРЛ в зависимости от различных (¡¡акторов: конструкции, вида наполнителя, давления в колбе и т.д.

Даны основные параметры ГРЛ. В частности отмечается, что ГРЛ характеризуются теми же световыми пли лучистыми, электрическими, энергетическими, геометрическими и эксплуатационными параметрами, что I! источники стационарного действия. Наряду с этим дополнительно вводят параметры, специфические для ГРЛ. К их числу следует отнести зависимости мгновенных значений величин от Бремени в течение импульса, максимальные значения измеряемой величины в течение импульса (сила тока, мощность излучения и т.п.), длительность импульса для различных величин, интегральные значения величин за время одной вспышки, частота вспышек и др.

Рассмотрено современное состояние развития и основные области применения ГРЛ. Отмечено, что в настоящее время выпускаются типы ГРЛ в зависимости от рода выполняемой оптической задачи. Всего таких родов для импульсных ламп пять.

Основной областью применения ГРЛ является искусственное освещение. ГРЛ используются также и в фотоосиетителыгой аппаратуре, кинематографии и телевидении, лазерах и мазерах (в качестве оптической накачки), в приборах передачи информации (маяки, аэродромные огни, самолетные бортовые огни и т.д.') и др.

3 третьей главе дан анализ некоторых физико-химических, технологических и других характеристик яблок как об7»екта сушки. Отмечено, что плоды яблок относятся к семейству разноцветных. Они состоят из кожицы, мякоти, семенного гнезда, чашечки, углублений.

Для сушки используют кислые и кпслосладкие сорта летних, осенних и зимних сортов яблок.

В качестве объекта сушки были использоват.. яблоки сортов "Пепин лондонский" я "Джонатан", как наиболее распространенные в условиях Молдоны.

Яблоки, как объект сушки, согласно классификации A.B. Лыкова следует агкссп; к коллоидным капиллярно-пористым телам. Их коллоидная структура обусловлена содержанием 5елков.

. В плодах яблок содержался до 86 % влаги. Для анализа характера связи клзгн с материалом используют, в основном, термографический метод М.Ф. Казанского и метод сорбции и дисорбцни. На основании полученных А.И. ЧупричоП изотерм сорбции и диссорбции выявлено, что для яблок характерно наличие влаш с физико-химической и физико- механической связью. Таким образом, удаление влаги из плодов яблок может осуществляться различными способами. 3 частности, для удаления капиллярно связанной влаги, обладающей фшико-мехаиичгской связью, можно использогагь механический способ (прессование, центрифугирование). Удаление жа адсорбшюнно связанной влаги достигается в большей степени тепловым способом (испарение).

Дан химический состав яблок и ссо ш.-.кненне. при температурном воздействии. Как изисстно, температурное поле, как врашшо, отрицательно действует на продукт.

Расчет любого теплового процесса, каким является сушха, а тлкад ею оптимизация во многом зависят ог знания тсплофызкческих характеристик плодов. К ним относятся теплоемкость с, теплопроводность X и температуропроводность а.

Для определена!» этих характеристик предложен ряд формул. Т»к к* яблоки представляют eoSaü вогнут гстерот??ш> систсму, оо-стокчлу." к3 «.меси различных компонентой. т<. л. ;«,"'ия -«сляс'!ишт.ск|;х xi<{W« • .¡-/ г.г«с продукта н целом, сскхпг.иаь, жв-т f. er tu« шьу ''«рачгермегл» «т\гдг-'-,н«х СОСТаВЛИЮШИХ.

Анализ предложсшшх формул показ;«, "П и;..'тола: Ол.пха к р-альнмм условиям формула В.З. Жадаи.ч:

с = 4190 + 3, 35пя + 1,25ц, - 27,65л (1)

Если содержание жиров п белков в продукте незначительна, то формула (1) уирошастся:

с = 4190-27,65п (2)

Теплопроводность яблок при суш ке определяется по формуле (при 0,24<\У<0,76):

X = 0,033 + 0,0565 0,411 (3)

По данным А С. Гннсбурга и М.А. Громова коэффициент теммратуро-проводности для яблок в процессе сушки выражается формулой (при 0,24<Л'/<0,7б):

а = (/,24 + 7,02\У) • 10"* (4)

Для проведения различных ипоп расчета, а таеже выяатення оптимальных уетеьнй режимов переработка плодов необходимо обладать информацией об их структурно-мсхзничгсзсйх свойствах. Это, в первую очередв, пластичность, вязкость, напряжение, с ременное сопротивление при сжатии и т.д.

А.В. Горбатовым предложена эмпирическая формула для определение временного сопротивления при сжатии яблок. Формула имеет вид: о, = а • 10"' (5)

Коэффициенты а и Ъ могут быть приняты рапными соотгстсгтнно 2,14 и 0.0048.

В скязн с кепользокшнем ГРЛ для кнтскссфнкашш процесса сушки большое значение ¡шест знание сптзисских характеристик плодов яблок.

Все газоразрядные лампы (ГРЛ) являются, как отмечено выше, источником саетопых эмктромагннпшх импульсов. Качественная картина спектрсв полного, шлучения импульсного разряда на протяжении ксей вспышки раскрыта в работах И.С. Маршака и Г Я Рохлина.

Устаноачено, что максимз.чьиая доля энергии, излучаемой большинством типов ГРЛ, лежит п сягхтре инфракрасного излучения.

Поэтому следует обратить ей шпине на оптические характеристики плоцоз в области икфрэграсных длин вегч при обработке их ГРЛ.

Дан анализ оптическим >:лрахтерисш>гг,ч плодов, таким к »к: спектральные |С02ффиий?нтк отраяаьш (отражательная способность) пропускания

(пронускателы'ая способность) Кх, поглощения (поглошательная способность) Ах и коэффициент экстннции (ослабление луча)Б. Знание этих характеристик необходимо для обоснования выбора ГРЛ-излучения, определения его мощности, глубины воздействия излучения и др.

Выявлено, что для сушки яблок излучением наиболее целесообразной является область спектра 1,2-2,5 мкм с оптимальной температурой "серого" источника 1800 "С и 1,6 мкм, так как и этой области спектра для «блок значение спектрального коэффициента отражения минимальное, значение спектрального коэффициента поглощения максимгшыюс и проникновение ИК-излучений наибольшее.

Представлены. основные требования, предъявляемые к показателям сушеных яблок. Высушенные яблоки оцениваются по отдельным иидам, т.е. вид сухофруктов с указанием сырья, из которого они изготовлены и тары, в которую они расфасовываются, а также по качественным показателям.

В четвертой главе представлено описание экспериментальной установки дня исследования кинетики процесса сушки яблок. Отмечается, что исследования проводились на установке, позволяющей сушить яблоки различными способами энергоподвода: конвехгивным и сочетанием конвективного с ГРЛ.

Установка для сушки (рии.1) состоит из сушильной камеры, системы воздухообеспечсния, в которую входит вентилятор, электрокалорифер и воздуховоды, систем автоматического, регулирования температуры воздуха и •' измерения убыли массы продукта в течение процесса сушки.

Для исключения погрешностей при регистрации убыли массы в условиях действия сильных импульсных электромагнитных полей в наших исследованиях были применены механические весы типа ВНЦ-200. Чувствительнодть весов составляла ±2г/дел, точность взвешивания - ±5%.

Подложка с высушиваемым материалом подвешивалась к весам специальными подвесками.

Температура материала измерялась хромель-копе л смой термопарой, горячий спай которой устанавливался непосредственно внутри высушшюемого образца. Показывающим и записывающим прибором служил потенциометр типа КСП-4М.

__ геплгтлп

15

Рис.1. Установка для сушки.

1- регулятор температуры;

2- центробежный вентилятор;

3- вертикал!мая планка;

4- контактный термометр;

5- вилка крепления лампы;

6- газоразрядная лампа;

7- механические весы;

8- рабочая камера;

9- штатив;

10- блок накачки;

11- продует;

12- микроманометр;

13- термопара;

14- перфорированная подложка;

15- патрубок;

16- потенциометр КСП-4М;

17- электрокалсрифер;

18- патрубок;

19- зеркальный отражатель.

Для измерения скорости воздуха в воздуховоде применялись дне нневмо.мстричехкие трубки внутренним диаметром 0,8 мм. Пневмометрическне 1 рубки укрепляются на специально сконструированных для них координатах и присоединяются при помощи резинового шланга к многопредельному чашечному микроманометру ММН 7, Заполнитель микроманометра -этнаовы" спирт с плотностью 809*5 кг/мЛ

li нашем случае и была постоянной и се значение равнялось 5,1 м/с.

В качестве источника сильного импульсного электромагнитного поля использовалась газоразрядная лампа типа ИФГ1-800. Напряжение на элгктродах лампы подавалось от "Блока накачки - 3000M".

Подготовка плодов яблок к эксперименту сводилась к следующему: отсортированные для сушки яблоки мылись в проточной воде, после чего разрезались n;i специально сконструированном приспособлении па кружочки толщиной 6-10 мм и в условиях монослоя помещалис1 па подложке. Предварительно определялась влажность яблок методом сушки до постоянной массы.

Методик;! проведения эксперимента осуществлялась в следующем порядке. На предварительно взвешенную подложку загружалось 200 г нарезанных кружочками яблок. Загруженная подложка помещалась в сушил оную камеру н подвешивалась к весам посредством специальных под! есок.

На расстоянии 20 мм до поверхности «блок над подложкой помещались ГРЛ, закрепленная ъ фокусе эллипсоидного отражателя. После чего начинал в камеру подаваться горячий воздух, а через определенный интервал времени происходил разряд ГРЛ,- таким образом начинался процесс сушки.

В процессе сушки яблок конвективным методом и сочетанием его с ГРЛ измерение убыли массы происходило непрерывно. Процесс сушки считался законченным, если содержание (шаги в яблоках достигло 14 %. Конечная масса готового продукта определялась заранее расчетным путем.

По полученным данным в процессе опытов были построены кривые сушки W = Г(т) и температур t = f(T).

aw

Кривые скорости сушки —~ - ф( W) строились по точкам, полученным

путем дисгрс! ною дн|}м|)йренциро1«ания табулированной функция V» - <р( X)

по Формуле:

-—(V/.) = --г----

0 А , (6)

п2,га

Ш»- Г

dW

гдг---значение скорости сушки для среднего мш«содержания

ат

материала \У0;

^ш" еГсД"се значение влагосодержашш материала п момент племени (с интервалом времени п) до и после момента времени, при котором плагоеодержанис было \У0;

ш - -2, -1, 0, 1,2.

В наших лсслгдопа!1И."ЗХ яри сушке конвекцией интернат времени п 5 мчи. При сушке комбинированным методом конвекцией и ГРЛ п — 1,5 мин.

Значение скорости сушки адя двух первых точек и двух последних определялось по известным формулам.

В пятой главе предеттленм результаты исследования кинетики процесса сушки яблок. Полученные результаты исследований процесса сушки яблок при конвективном подводе тепла (рис.2) и при сочетании конвективного подвода тепла с газоразрядными лампами (рнс.З) выявили, что плоды яблок являются сложным органическим продуктом. Поэтому обоснование метода сушки для таких случаев необходимо провожать с учетом всех особенностей, присущих данному виду продукта.

Исследования показали, что наиболее продолжительным является процесс сушки при конвективном подводе теп ль Так продолжительность обезвоживания яблок от влажности 85 % до 14 % при конвективном подводе тепла (рис.2.а) при температуре сушильного агента 100 "С составила 95 мин, а при сочетании с ГРЛ при интервале времени между импульезмн 5 с, напряжении на элехтревзх лампы 5 80!) В и той же температур сушгш ного шента составила уже 27 ми? I (рис-З.а.). Как вкцно, нспгшихжшие ГРЛ сокращает тфодйЛ/Хиггеяьноггь сушки яблок бол», 'км в ЗЛ регапо<тес ^¡аао с чистогоегютвной сушкой Даже при самом меньшем знзтепч";» кторяясимя.ч. «поаг»х.лзкг«I)••»'< ¿00 Б и температуре сушклшого ¡чпгга £ ' - . л. -- > п^-;.;/ . > -.сл1 ассш процесса сушки

по . г , . , -я ^ и раза.

О 20 40 60 80 100 120 т,мин

1,4

1,2 1,0 0,8 0,6 0,4 0,2 6) О

! 1

-4 - —

ИЗ

— -2

-1

/М

У

4_

1 1

О 20 30 40 50 60 70 \У.!

Т/С 120

100 80 60 40 20 О

А

/ Т

V

/ гг ч

Г/ ч ■4

ч ч Л

ч N 2

1

0 8 16 24 32 40 4«т,мин Рис.2 Кинетика процесса сушки яблок при конвективном

энергоподводе: а) кривые сушки; б) кри»ме скорости сушки;

в) температурные кривые. 1 ■ 80"С; 2 - ГдгС: 3 - ЮОТ;

4 *.И(ГС;,$ - !2<*>С.

Применение различных методов сушки о книга.:*" влияние на хлрачтер протекающего процесса. Так, если при конвекпшном подводе тепла (рис. ?.б) кривые скорости сушки, соответствующее температурам сушильного и ста 80, 90, и !0() "С в периоде падающей скорости имеют точку перегиба соответственно дня влажности 25, 26 и 28 %, то при остальных исследуем!,v< нами методах (рпс.З.б) в характере кривых скорости сушки такого не наблюдалось.

При сушке конвективным методом продолжительность период? с постоянной скоростью больше, нежели при других методах. Так в первом случае она составила 35-40 %, а в другом - 9-13 % от общего промечи пронесся сушки.

Как видим, при сочетании с ГРЛ протсс сушки ибток, как правило, притекает « периоде падающей скорости сутки. Это гогорнт о том, чго данный метод сушки япяяется »ксохоинтеиан'.нчм. Так при конвективном подводе тепла максимальная скорость сушки, {рис.2.б) составила 1,3? >1', й при сочетании с ГРЛ (рис. 2.6.) в случае U 1Ш5 В и температуре eyUm.iUioro агента 100 град.С- 3,5 Таким образом, скорость процесса суШкй tijvt

сочетании с ГРЛ выше более чем в 2,5 раза по сравнению с чисто конвективным.

Для кривых (рнс.2.в) при температурах сушильного агента 100, 110 ü 120 "С характерно наличие некоторой точки перегиба на участке периода прогрева яблок. Перегиб кривых происходит при достлжен.-ш материалом температуры ■ 85-90 "С. По всей г.идимосги, при згой температуре происходит интенсивное язреобразэкание в продукте, что нескол! ко увеличивает темп его прогрева. Такой же характер кривых и для комбинированного энергонодпода.

Как показали исследования, использование ГРЛ в сочетании с конвекцией при сушке яблок приводит к интенсификации в случае времени между импульсами до 20 с. При дальнейшем увеличении времени интервала между импульсами наличие ГРЛ практически не влияет на процесс сушки И характер кинетики процесса сушки приближается к чисто конвективному подводу тепла.

Это 1н!днс- >ло йроюяжит&льмоити пронесся. При сугньс сочетанием с ГРЛ прч аремс!?И МеМУ ¡lMt!ji«¡>t""-Mfl 20 с и температуре сушильного агента !0!» "V яре*»* изотссч ?'} «ши (pi»:.i» и при конпт.кшш с этой же

»t, -i, :>!1'Í <:.'"Ил V í!jJí?TU bí.l. i Ш CS^üc Г.рсчя.

с!\У %

РиеЛ Кинетика процесса сушки яблок, при комбинированном эиср-оподволе - ко!1£;;кция + ГРЛ: а) кривые сушки &) кривые скорости V, ки. 1 - 8и°С; 2 - 90°С; 3 - ЫГС; 4 - 1 Ю'С; 5 - !20=С.

Рис.Кинетика сушки яблок с использованием ГРЛ: а) кривые

сушки; б) кривые скорости сушки; н) температурные кривые.

В оценке того пли иного способа тепловой обработки при сушке решающее значение имеют качсстиснные показатели готового продукта. Раннональиыми могут быть пргтпаны Только такие способы н режимы, которые наряду с хорошим экономическим эффектом обсспечшыю~ также чысокое качество готового продукта.

При теплоиой обработке яблок Наряду с удалением влаги происходит рлд биологических измене!!»!!. И^еШю они в значительной степени определяют качество готового Продукта.

Для оценки качества высушенного продукта при указанны*, методах сушки был проведен качественный анализ яблок.

Важнейшими показателями, характеризующими качество сушеных плодов, являются их цвет, запах, вкус, консистенция, набухаемость, а также содержание и НИХ Подорастворимих питательных веществ, таких как: сахар, кислота, витамин С, провитамин А (каротин) и др.

Проведенные исследования выявили, что наилучшим способом сушки яблок следует считать сушку совмещенным методом конвекции с ГРЛ при температуре сушильного агента 100 "С, напряжении на электродах Лампы 1X00 В и времени между импульсами 5 с.

Математическая обработка полученных основных качественных пак,",|;т\нН ьыннита следующие ззннсимосш:

- витамин С

С - 56, 58 - О.ОЗГ - 8.06 • 10" и;

-• обшес количество сахара

2 = 46,6 - 0.036Т - 1,87 • Ю"4«;

- обшая кислотность

К = 1,85 -1-9,9 Ю'Т - 5,8 • 10"'и.

Э,н формулы дают приемлемое расхождение с эксперименталькыми

даинь'мн.

Прогсдакные лсслсдсвання по восстаноилению высушенных плодов 1Н1ЯНИЛИ, что процесс набухания яблок, высушенных конвективным методом, г/роисходит, в основном, в персме 40 мин. За это время набухание яблок происходит до 66 %. При использовании комбинированного метода сушки процесс набухания протекает быстрее. Такой же процент набухания, как а п предыдущем случае достигается за 26 минут. Предельное набухание при этом методе составило 70 % в течение 34 мину>, что соответствует необходимым требованиям.

В этом же разделе представлены некоторые закономерности кинетики суш к;: яблок. Показано, что метод обобщенных кривых сушки по В.В. Красникову применим и в случае сушки яблок с применением ГРЛ независимо от напряжения на электродах и.

В результате обработки обобщенной кривой скорости сушки для яблок получены выражения дчя определения величии относительной скорости сутки в первой и во второй частях второго периода:

Коэффициенты, которые кходчт в эти ур&шкнич, легко находятся »» обобщенных сриьых скорости сушки в полулогарифмических коаредиэтах. При сушке яблок в условиях конвекции и ГРД основным режимным параметром процесса, от которого главным образом зависит время процесса т, является напряжение на электродах лампы I). Обработка результатов эксперимент» дозволила нам подучить едвддощук» зависимость для определения «рюмени процесса сушки

N1 = 0,58схр[о,018(\У -

(7>

(8)

т

Рис.6.1 Установка для сушки плодов (яблок) и ОЕОщей горячим воздухом

с использованием ГРЛ 1-бункер питатель; 2-скргбковый транспортер: 3-рама; 4-уклэдчик; 5-коивейер; б-напрамяющая: 7-ГРЛ; 8-коквейер; 9-ворошитель; 10-дафузор; П-гоздуховод; 12~калорифер; 13-вентштор; 14-разгрузочный конвейер.

'¡»то выражение справедливо дкн и «• 1,2-1,8 кВ.

На основе проведенных нами исследований была предложена новая установка для сушки яблок с применением конвекции и ГРЛ (рис.5).

Внедрзине предлагаемой установки на Кишиневском консервном заводе ля по экономический эффект 126095 руб в год (по ценам 1990 года).

ВЫВОДЫ

Па основании /роведенних исследований можно сделать следующие

)Ш,ЧОЯЫ,

1. Цоказша и обоснована возможность использования ГРЛ в области интенсификации процессов сушки плодов.

2. Нелнчина максимальной скорости сушки к длительность процесса сушки яблок зависит от таких параметров, как: температура сушильного агента Т, напряжение на электродах лампы и, интервал времени между импульсами ть, расстояние лампы от поверхности высушиваемых плодов Н.

3. Экспериментальным путем установлено:

3.1. Рацион;шыю и технологически целесообразно использовать для сушки плодов комбинированный метод- конвекцию с ГРЛ.

3.2. При и. .енении напряжения на электродах ГРЛ в пределах '200-1800 И при температуре сушильного агента 100 град.С скорость сушки «блок и период постоянной скорости увеличивается с 2,5 до 3,5 %/мин, а продолжительность сушки сокращается от 40 до 27 мин.

3.3. Выявлено, что наименьшая продолжительность процесса х=«23 мин при значении максимальной скорости сушки около 4,0 %/мн:1 соответствует температуре сушильного агента Т— 120 °С и напряжению ча электродах лампы и — 1800 В.

3.4. определено, что с ростом интервала времени между импульсами т„ — 5-20 с при напряжении на электродах лампы 1800 В максимальная скорость сушки прн температу; сушильного агента Т — 100 °С уменьшается от 3,5 до 1,4 %/мин.

3.5. Прн интервале времени между импульсами т„ свыше 20 с ГРЛ практически не влияют га интенсификацию процесса сушки.

3.6. При изменении температуры сушильного агента от 80 до 120 °С скорость сушки яблок в период постоянной скорости увеличивается от 3,1 до 4,0 %/мин, а продолжительность уменьшается с 32 до 23 мин.

3.7. Определено, что сточки зрения получения конечного проема высокого качества оптимальная высота ГРЛ над поверхностью прочукп» должна быть равна 0,05 м.

4. Экспериментально найдены оптимальные режимные параметр/,: процесса сушки яблок комбинированным методой с ГРЛ, а имишо температура сушильного агента, подаваемого и сушильную камер;, Т — 100 °С, напряжение на электродах ГРЛ и — 1800 В, интервал .фсмон» между импульсами т — 5 с, расстояние от поверхности плодов до ПМ Н — 0,05 м при применении лампы типа ИФП-800.

5. Физико-химическими исследованиями высушенных яблок усннюнлег.и, что ни сохранение ценных питательных веществ в готовом продукте (сахарин, витамина С, кислотности) большее влияние окмзываст продолжительность сушки, нежели конечная температура нагрева яблок в процессе с)шки.

6. Экспериментальным путем установлено, что при сушке яблок с применением ГРЛ отпадает необходимость в бланшировании или сульфитации их перед сушкой, так как ГРЛ способны шшктшшропать окислительные ферменты.

7. Опытным путем установлено, что восстанавливаемость яблок, высушенных с применением ГРЛ, составляет 70 % ,

8. На основании опытных данных по кинетике сушки получены обобщающие зависимости:

8.1. Для определения относительной скорости сушки яблок в обеих частях второго периода супин.

8.2. Для определения продолжительности процесса сушки яблок п зависимости от величины напряжения на электродах ламп.

9. Зкснерименталыто доказана целесообразность применения для расчета продолжительности сушки яблок метода расчета по обобщающим кривым сушки в координатах \У - М,, предложенного В.В. Красниковым.

10. Разработана конструкция сушильной установки для сушки плодов (яблок) и овощей.

11. Экономический эффект от внедрения на Кишиневском консервном заводе сушилки для я?лох с применением ГРЛ составил 126095 ;>уб и год (ко ценам 1490 гола).

ОБОЗНАЧЕНИЯ

W - влажность, Й;

Ii - напряжение, В;

м. - скорость сушильного агента, м/с;

Т - температура, °С;

г - премя сушки, мин;

t,, - интервал между импульсами, мин;

WKfl- вторая критическая влажность в период падаюш-й скорости,%;

ЧУ', - конечная влажность, %\

N - максимальная скорость сушки, %/мин.

По теме диссертации опубликованы следующие работы

1. Малсжик И.Ф., Лупашко A.C., Кроитору В.В., Рожко B.C. Применение газоразрядных ламп для интенсификации процесса сушки пищевых продуктов. Тезисы докладов всесоюзной НТК. Электрофизические методы обработки пищевых продуктов и с/х сырья. -М., 1989.

2. M ал ежи к И.Ф., Лупашко A.C., Кроитору D.B., Рожко B.C. Сушка яблок с применением газоразрядных ламп. Тезисы докладов HTIC Интенсификация технологии к совершенствование оборудования перерабатывающей отрасли АПК. Киев, 1989г

3. Лупашко A.C., Малсжик И.Ф., Ганя Г.П., Рожко B.C. Использование, газоразрядных ламп дли интенсификации процесса сушки. Тезисы докладов НТК. Киев, 19S0.

4. Лупашко A.C. Малсзагс И.Ф. Рохко B.C. и др. Сушка ьбло:: использованием газоразрядных ламп. Тезисы докладов всесоюзной НТК. Проблемы влияния тепловой обработки на пищевую ценность продуктов питания. Харьков Î990,

5. Малсжик И.Ф., Лупашко A.C., Котслевич Н.И., Грозав Э.К , Рожко U.C. Сушка шиповника комбинироаанним способом с применением токов высокой чистоты. Качсствсш, ¡епоказатсли высушенных плодов. Тезисы докладов всесоюзной НТК. Проблемы влияния тепловой обработки ил пищевую ценность продуктов питания. Харьков, 1990.

6. МустяцаВ.Т., Лупашко A.C., БсгникМ.П., Чеботарь И.Л. Рожко B.C. Электрофизические характеристики неготорых растительных материалов. Тсзисы дохладо!: НТК. Кншшод 1990.

7.МалежикИ.Ф., Котглсняч Н.И., Лупашко A.C., Ганя Г.П., Грозав Э.К., Рожко B.C. Сушка плодов шиповника с лри-.кнгш'зи ТВЧ. Этсктрс.;г>:ы

обработка материалов, Кишинев, N6, 1991.

8. Lupasco A.S., Malejic I,F., Rojco V.S. Useator pentni mere en aplicsirta tubului eu deseârearea în gaz. Teze la conferenja tehnica si slîintificâ. Olminàu, 1993.

9. Лупашко Л.С., Малехик И.Ф., Рожко B.C. Об интенсифнк.шнн процесса сушки плодов. Электронная обработка материаллов. Ni, Ь:>5.

10. А.С. N489874/13/077097 Способ сушки шиповника. Малежик 11.ф.. Лупашко А.С,, Ганя Г.П., Рожко B.C., 1992.

11. Пrevet de invente N 94-0343. Procesul de nscare a arJcIuïui. 1 .iipasco

A.S., Demie M.P., Cotelevici N.I., Rojco V.S.. 1994.

» « »

Рожко B.C. Дослщження кшетики npouecy сушпшя яблук ¡з застосуванним гачоразрядннх ламп.

Дисертацш на здобуття паукового ступени кандидата техшчпнх паук но cnenianMiocTÎ 05.18.12 - процеси, машинн i агрегати харчово" промнслоносп, УкршнскнМ державший университет харчових технолопй, Kims, 1994.

Днсертащя написана у Brçni рукоинсу.

Захнщаетьсп 9 науковнх праць i 2 авторськнх свадоцтва, яю мнллть результат!» теоретичних i експеримеиталмшх дослщжень по штс^сифкашТ процесу сушпшя яблук ia застосуванням комбшованого еиергошдподу -конвекцн i газорозридних ламп.

Установлено, ¡до процес сушшнч яблук при сумнцсн'и .конвекцн' з ¡мпульсним слсктромагштшш пипролингованнлм газоразрядннх ламп 1интенсиф|куеться бшьше, nix в три рази в порпвнянн! з чисто конвектипним методом cyiJiiniiH. Здцйснено промнелоне впров.тджеиия разроблено! сушарки для яблук, приводиться даш по *!Г ефектипносп в nponeci екенлуатацп.

Ключов1 слова:

газоразрядш ламп», електромагштт поля, ¡нтенс»в{нкацш пронесу, температура, напруга.

* » »

Rozîiko V.S. Investigation of process kinetics concerning apple doing with îîie ¡же of i,'i-disc!i?"js lamps.

D.vcrtàtion fera cwdidaie's degree on the speciality 05.18.12 - Food industry t> " ry "iine" ¿.rt" •■•.\-ii '"¡Ы-- tb-vereity f ''nod TfUoology, Kiev. '•. Пгм-Тл л <vi -e as :t iMmw.ilpi.

Tticri- eïe defended 9 (nins) scientific works and 2 (two) certificates of authorship containing the results of tneoretical and experimental research on intensification of the apple-drying process with the use of combined enetgy power supply: convcction and gaz-discharge lamps. It has been established that combination of convection and gaz-discharge lamps pulsed electromagnetic radiation during apple drying steps up the process of drying more than three times comparing to the purely convective drying process. The designed apple drier has been introduced in in 'ustry; theie being given data on its efficiency under service conditions.

Key words: gaz-discharge lamps; electromagnetic fields; process intensification; temperature, voltage.