автореферат диссертации по технологии продовольственных продуктов, 05.18.12, диссертация на тему:Научное обеспечение энергосберегающих процессов сушки и тепловлажностной обработки пищевого растительного сырья при переменном теплоподводе

На правах рукописи

ШЕВЦОВ Сергей Александрович

НАУЧНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ЭНЕРГОСБЕРЕГАЮЩИХ

ПРОЦЕССОВ СУШКИ И ТЕПЛОВЛАЖНОСТНОЙ ОБРАБОТКИ ПИЩЕВОГО РАСТИТЕЛЬНОГО СЫРЬЯ ПРИ ПЕРЕМЕННОМ ТЕПЛОПОДВОДЕ

Специальность 05.18.12 - Процессы и аппараты

пищевых производств

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

1 6 ГТН 20:5

Воронеж-2015

005562161

005562161

Работа выполнена в ФГБОУ ВПО «Воронежский государственный университет инженерных технологий» (ФГБОУ ВПО «ВГУИТ»)

Научный консультант - заслуженный деятель науки РФ,

доктор технических наук, профессор Остриков Александр Николаевич (ФГБОУ ВПО «Воронежский государственный университет инженерных технологий»)

Официальные оппоненты — Плакснн Юрий Михайлович

доктор технических наук, профессор, НОУ ВПО «Московский институт энергобезопасности и энергосбережения», профессор кафедры промышленной и коммунальной энергетики

Пеленко Валерий Викторович доктор технических наук, профессор,ФГБОУ ВПО «Санкт-Петербургский государственный университет информационных технологий, механики и оптики, заместитель директора по учебной работе института холода и биотехнологий

Николаев Николай Сергеевич доктор технических наук, профессор, ФГБОУ ВПО «Московский государственный университет пищевых производств», профессор кафедры теплотехнологий, холодильных систем и энергосбережения

Ведущая организация - ФГБОУ ВПО «Астраханский государственный технический университет», г. Астрахань

Защита состоится «08» октября 2015 года в 13 часов 30 мин на заседании диссертационного совета по защите диссертаций на соискание ученой степени кандидата наук, на соискание ученой степени доктора наук Д 212.035.01 при ФГБОУ ВПО «ВГУИТ» по адресу: 394036, г. Воронеж, проспект Революции, 19, конференц-зал.

Отзывы на автореферат (в двух экземплярах), заверенные гербовой печатью учреждения, просим присылать ученому секретарю совета Д 212.035.01.

С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке ФГБОУ ВПО «ВГУИТ». Полный текст диссертации размещен в сети «Интернет» на официальном сайте ФГБОУ ВПО «ВГУИТ» http://www.vsuet.ru «01» июня 2015 г.

Автореферат размещен в сети «Интернет» на официальном сайте Высшей аттестационной комиссии Министерства образования и науки РФ по адресу: https://vak2.ed.gov.ru и на официальном сайте ФГБОУ ВПО «ВГУИТ» http://\vww.vsuet.ru «05» июля 2015 г.

Автореферат разослан « 28 » августа 2015 г.

Ученый секретарь совета по защите диссертаций на соискание ученой степени кандидата наук, на соискание ученой степени доктора наук Д 212.035.01

Л.Н. Фролова

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. В последнее время особое значение приобретает проблема создания условий высокоэффективного развития технической и технологической модернизации перерабатывающих отраслей промышленности АПК для обеспечения продовольственной безопасности страны. При этом структурная перестройка экономики и активизация инновационной и инвестиционной деятельности являются стратегическими факторами роста и играют фундаментальную роль в разработке прорывных технологий и оборудования. Реализация программ по переводу пищевой промышленности на наукоемкий тип технико-технологического развития опирается на эндогенные и экзогенные факторы развития научно-технического потенциала страны. В этой связи научная и инновационная деятельность по созданию энергоэффективных процессов сушки и тепловлажностной обработки пищевого растительного сырья является актуальной проблемой.

Здесь следует уделить внимание разработке сушильных установок и варочно-сушильных аппаратов нового поколения с комбинированными гидродинамическими режимами и переменным энергоподводом, а также использованию в качестве теплоносителя перегретого пара атмосферного давления, с помощью которого достигаются максимальные возможности рекуперации и утилизации отработанного теплоносителя. При этом повышается энергетический КПД теплотехнологических процессов, что обусловлено возможностью использования вторичного пара за счет применения рециркуляционных схем по материальным и тепловым потокам. Создание таких высокоэффективных аппаратов позволит изготовить поточно-механизированные линии, обеспечивающие значительное повышение производительности труда, безотходное производство высушиваемых продуктов и улучшение их качества.

Теоретические основы тепломассообмена в процессах сушки пищевого растительного сырья и их аппаратурное оформление отражены в работах A.B. Лыкова, A.C. Гинзбурга, Б.С. Сажина, В.И. Муштаева, И.Т. Кретова, Б.И. Леончика, Ю.А. Михайлова, Ю.Т. Жука, А.Н. Остри-кова, С.Т. Антипова, Т. Хиодо, Р. Тоеи, Т. Масазуку, Т. Сигеру и др.

Развитие теории, техники и технологии тепломассообменных процессов подготовило условия для научного подхода к разработке новых способов сушки и тепловлажностной обработки пищевого сырья при переменном теплоподводе; конструкций сушильных установок и варочно-сушильных аппаратов, обеспечивающих сбалансированное энергопотребление при наименьших потерях теплоты и электроэнергии.

Научная работа проводилась в рамках Федеральных целевых научно-

технических программ Министерства науки и технологии РФ «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.), «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития науки и техники гражданского направления» программы Министерства образования РФ «Научные исследования высшей школы по приоритетным направлениям науки и техники», в соответствии с планом госбюджетной НИР кафедры технологии жиров, процессов и аппаратов химических и пищевых производств ФГБОУ ВПО «ВГУИТ» «Разработка новых и совершенствование существующих технологических процессов и аппаратов в химической и пищевой технологиях» на 2011-2015 гг. (№ гос. регистрации 01.130.2.12440), по государственному тематическому заданию (№ госрегистрации 2014/22) «Разработка энергосберегающих процессов сушки капиллярно-пористых коллоидных материалов при программированном теплоподводе».

Цель и задачи диссертационной работы. Цель работы - развитие научно-практических основ энергосбережения в процессах сушки и теп-ловлажностной обработки пищевого растительного сырья при активных гидродинамических режимах и переменном теплоподводе за счет сбалансированности материальных и энергетических потоков в рециркуляционных термодинамических системах смежных теплотехнологических процессов; разработка рекомендаций по проектированию и внедрению в производство высокоэффективных сушилок и варочно-сушильных аппаратов, которые обеспечат минимизацию удельных теплоэнергетические потерь и повышение качества готового продукта.

Для достижения цели решались следующие основные задачи.

1. Исследование теплофизических и структурно-механических свойств пищевого растительного сырья как объекта тепловой обработки.

2. Разработка научно-практических подходов к энергосбережению в процессах сушки и тепловлажностной обработки растительного сырья с возможностью оперативного поиска наилучшего варианта между качеством готового продукта и удельными энергетическими затратами.

3. Выполнение комплексных экспериментальных и теоретических исследований гидродинамических и кинетических закономерностей процессов сушки картофеля, свеклы, моркови, культивируемых грибов, топинамбура, белых кореньев пастернака, петрушки и сельдерея, крупяных культур перегретым паром атмосферного давления. Изучение влияния энергосберегающих режимов сушки на показатели качества высушенных продуктов.

4. Исследование основных гидродинамических и кинетических за-

кономерностей процесса сушки красного стручкового перца, плодов боярышника и шиповника в плотном пересыпающемся слое и определение рациональной области изменения технологических параметров. Разработка математической модели динамики движения, тепло- и массообмена при сушке исследуемых видов сырья в плотном пересыпающемся слое.

5. Решение нестационарной краевой задачи теплопроводности с переменными тепломассообменными коэффициентами высушиваемого продукта, граничными и начальными условиями, а также фазовым переходом с подвижной границей раздела фаз. Применение зонального метода решения трехмерного уравнения нестационарной теплопроводности с учетом внутренних источников теплоты в процессе сушки пищевого растительного сырья при переменном теплоподводе.

6. Разработка математической модели процесса сушки крупяных культур перегретым паром, в том числе частиц с треугольной симметрией в форме тетраэдра. Предложение метода аналитического решения задачи распределения температурных полей и полей влагосодержания в единичной частице и выполнение идентификации параметров модели по экспериментальным данным.

7. Разработка математической модели сбалансированности тепловых и материальных потоков для обеспечения максимально полного использования энергии перегретого пара в замкнутом термодинамическом цикле (мойка -варка - сушка - охлаждение) при производстве крупяных концентратов.

8. Разработка инженерных методов расчета предлагаемых перспективных конструкций сушилок и варочно-сушильных аппаратов для реализации процессов сушки и тепловлажностной обработки при переменном теплоподводе.

9. Выполнение эксергетического анализа и проведение промышленной апробации предлагаемых технических решений с их технико-экономической оценкой для широкомасштабного внедрения в производство пищеконцентратов.

Научная концепция. Разработка и научное обеспечение подходов и методов ресурсо- и энергосбережения в процессах сушки и тепловлажностной обработки пищевого растительного сырья при переменном теплоподводе; создание высокоэффективных, экологически безопасных способов производства высушенных продуктов с соответствующим аппаратурным оформлением на основе анализа гидродинамических и кинетических закономерностей, а также математического моделирования, обеспечивающих экономию материальных и энергетических ресурсов, высокое качество высушиваемых продуктов.

Научные положения, выносимые на защиту:

- концептуальный подход к созданию ресурсо- и энергосберегаю-

щих способов производства высушенных продуктов растительного происхождения с максимально возможной утилизацией и рекуперацией вторичных энергоресурсов в замкнутых рециркуляционных схемах по материальным и энергетическим потокам;

- результаты экспериментальных исследований гидродинамических и кинетических закономерностей процессов сушки и тепловлаж-ностной обработки в активных гидродинамических режимах при переменном теплоподводе;

- результаты моделирования исследуемых процессов и их использование при проектировании высокоэффективных сушилок и варочно-сушильных аппаратов;

- инженерные методы расчета рациональных режимов процессов сушки и тепловлажностной обработки пищевого растительного сырья при активных гидродинамических режимах и переменном теплоподводе, способствующих снижению удельных энергетических затрат, увеличению производительности и повышению качества высушенной продукции.

Научная новизна. Разработан концептуальный подход в создании энергоэффективных способов сушки и тепловлажностной обработки пищевого растительного сырья на основе развития принципов энергосбережения по утилизации и рекуперации вторичных ресурсов, направленных на рациональное использование материальных и энергетических ресурсов, охрану окружающей среды, что достигается моделированием и оптимизацией перспективных конструкций сушилок и варочно-сушильных аппаратов.

Выявлены закономерности кинетики сушки картофеля, свеклы, моркови, культивируемых грибов, топинамбура, белых кореньев пастернака, петрушки и сельдерея, крупяных культур перегретым паром при переменном теплоподводе; получены уравнения кинетики сушки в кипящем слое; изучена нестационарность полей температуры и влаго-содержания частиц продукта; определены численные значения и диапазон изменения основных кинетических характеристик.

Предложено численно-аналитическое решение нестационарной краевой задачи теплопроводности с переменными тепломассообменны-ми коэффициентами высушиваемого продукта, граничными и начальными условиями, а также фазовым переходом с подвижной границей раздела фаз.

Разработана математическая модель процесса сушки крупяных культур перегретым паром, в том числе частиц с треугольной симметрией в форме тетраэдра. Предложен метод аналитического решения задачи распределения температурных полей и полей влагосодержания в единичном зерне гречихи.

Разработана математическая модель стабилизации материальных и тепловых потоков при производстве варено-сушеных круп. Сбалансированное распределение тепловых и материальных потоков позволило добиться максимально полного использования энергии перегретого пара в замкнутом цикле (мойка — варка — сушка) при производстве крупяных концентратов.

Составлен программно-логический алгоритм управления технологическими параметрами процесса производства варено-сушеных круп с использованием теплонасосных технологий и микропроцессорной техники.

Научная новизна предложенных технических решений подтверждена 20 патентами РФ и 2 свидетельствами РОСПАТЕНТА о государственной регистрации программы для ЭВМ.

Практическая значимость и реализация результатов работы.

Комплексные теоретические и экспериментальные исследования, результаты математического моделирования, а также анализ работы сушильных установок и варочно-сушильных аппаратов с использованием в качестве теплоносителя перегретого пара позволили разработать методологические подходы к созданию высокоэффективных способов сушки (пат. РФ № 2150642, 2246841, 2252564, 2252565, 2254001) с соответствующим аппаратурным оформлением (пат. РФ № 2156420, 2244230, 2418249, 2511807, 2520752). Развиты положения по ресурсосбережению, которые реализованы в разработанных аппаратах и способах производства варено-сушеных круп (пат. РФ № 2169490, 2181015, 2182805, 2329102). Расширены возможности теплонасосных технологий в производстве пищеконцентратов (пат. РФ № 2455871, 2511293, 2495122).

Определены и обоснованы рациональные технологические режимы процесса сушки и тепловлажностной обработки картофеля, свеклы, моркови, культивируемых грибов, топинамбура, белых кореньев пастернака, петрушки и сельдерея, крупяных культур перегретым паром атмосферного давления при активных гидродинамических режимах и переменном теплоподводе.

Определены рациональные режимы сушки красного стручкового перца, плодов боярышника и шиповника в плотном пересыпающемся слое исследуемых видов сырья: температура воздуха 353...373 К; скорость воздуха 0,7...2,0 м/с; амплитуда волны транспортирующей ленты 75...200 мм, угол наклона ленты на переднем гребне волны 12...39°; удельная нагрузка на ленту 2,7...3,1 кг/м2. Установлен характер изменения пропускной способности сушилки от ее конструктивных параметров.

Созданы методики инженерного расчета предлагаемых перспективных конструкций сушилок и варочно-сушильных аппаратов для реализа-

ции процессов сушки и тепловлажностной обработки растительного сырья при сбалансированных материальных и энергетических потоках в замкнутых термодинамических циклах по отработанному перегретому пару.

Разработаны программы для ЭВМ (свид. Роспатента о гос. регистрации № 2010613333 и 2011618172) и программно-логические алгоритмы функционирования систем оптимального управления процессами сушки и тепловлажностной обработки пищевого растительного сырья перегретым паром (пат. РФ № 2303213, 2425304), позволяющие эффективно использовать отработанный перегретый пар и обеспечить снижение удельных энергозатрат на 10... 15 %.

Выполнен эксергетический анализ процесса тепловлажностной обработки крупяных культур перегретым паром, свидетельствующий о термодинамическом совершенстве предлагаемых способов производства варено-сушеных круп.

Научная новизна предложенных технических решений отражена в 20 патентах РФ на изобретения. Проданы лицензии (договоры № РД 0099208 от 17.05.2012 г., № РД 0163361 от 09.12.2014 г., № РД 0171728 от 20.04.2015 г.) на право использования интеллектуальной собственности предприятиями ООО «Проектно-технологический институт экологии, промышленной безопасности и строительства» и ОАО «Всероссийский научно-исследовательский институт комбикормовой промышленности», ООО «СуперArpo» по патентам на изобретения РФ № 2418249, 2511293, 2520752. Годовой экономический эффект от внедрения предлагаемых технических решений составит 10,61 млн. р.

Достоверность научных разработок подтверждена промышленными испытаниями предлагаемых способов сушки пищевого растительного сырья в СПК «Воронежский тепличный комбинат» и в ООО «Супе-рАгро», а также актом внедрения сушильной установки по патенту РФ № 2520752 в рамках реализации программы Союзного государства России и Республики Беларусь «Разработка перспективных ресурсосберегающих, экологически чистых технологий и оборудования для производства биологически полноценных комбикормов» на 2011-2013 годы (ОАО «ВНИИКП»),

Апробация работы. Материалы и отдельные результаты исследований по теме диссертационной работы докладывались на международных, всероссийских научных, научно-технических и научно-практических конференциях и симпозиумах: (Уфа, 2003); (Казань, 2004); (Орел, 2004); (Углич, 2004); (Новосибирск, 2004); (Саратов, 2008); (Воронеж, 2013 - 2015); (Барнаул, 2014); (Алматы, 2014); (Краснодар, 2014); (Москва, 2014) и на отчетных научных конференциях ВГУИТ (Воронеж, 2002 - 2014).

Результаты работы демонстрировались на региональных, межрегиональных, всероссийских выставках «Центрагромаш» (Воронеж, 2003, 2006, 2012), «Кадры и инновации для пищевой и химической промышленности» (Воронеж, 2005), «Продторг» (Воронеж, 2003, 2007, 2011), на конкурсе инновационных проектов «Воронежский промышленный форум» (Воронеж, 2009,2014), по итогам которых работа награждена дипломами и медалями.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 69 работ, в том числе 2 монографии, 26 статей в журналах, рекомендованных ВАК РФ, получено 20 патентов РФ и 2 свидетельства Роспатента о регистрации программ для ЭВМ.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, семи глав, основных выводов и результатов, списка литературы и приложений. Работа изложена на 354 страницах машинописного текста, содержит 187 рисунков и 52 таблицы. Список литературы включает 221 наименование, в том числе 33 на иностранных языках. Приложения к диссертации представлены на 133 страницах.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении охарактеризовано современное состояние процессов сушки пищевого растительного сырья, обоснована актуальность темы диссертационной работы, научная новизна и практическая значимость выполненных исследований.

В первой главе приводится анализ современного состояния теории, техники и технологии процессов сушки пищевого растительного сырья в активных гидродинамических режимах при переменном теп-лоподводе, рассматриваются существующие модельные представления в данной области. Даётся обзор методов решения задач тепломассопе-реноса. Детально рассмотрены вопросы проектирования сушильных установок и варочно-сушильных аппаратов; перспективы применения высокоэффективных способов производства высушенных продуктов на основе рекуперации и утилизации вторичных энергоресурсов с учетом сбалансированности тепловых и материальных потоков, а также существующие варианты максимально полного использования энергии перегретого пара в замкнутом цикле. На основании проведенного анализа сформулированы цель и задачи диссертационной работы, представлена структурно-логическая схема проведения исследований, раскрывающая последовательность этапов выполнения экспериментов при реализации поставленной цели и задач работы; определены пути и методы решения поставленной научной проблемы и обоснован выбор объектов исследования.

Во второй главе дана характеристика пищевого сырья растительного происхождения как объекта сушки, в качестве которого использованы культивируемые грибы, картофель, свекла, морковь, топинамбур, белые коренья пастернака, петрушки и сельдерея, крупяные культуры. Приводятся новые данные по теплофизическим и структурно-механическим свойствам растительного сырья. Обсуждаются результаты процесса термолиза методом дифференциально-термического анализа и интервалы температурных зон испарения влаги с различной формой и энергией связи влаги с материалом, по которым прогнозируются рациональные режимы сушки и тепловлажностной обработки при активных гидродинамических режимах и переменном теплоподводе.

Количественное измерение величины тепловых потоков, возникающих при одновременном программированном нагреве образца и эталона, методом дифференциальной сканирующей калориметрии позволило изучить процессы, связанные с фазовыми переходами в системе, произвести высокоточное определение зависимости теплоемкости от температуры и влажности при изотермическом анализе.

Третья глава посвящена экспериментальным исследованиям процесса сушки перегретым паром картофеля, свеклы, моркови, культивируемых грибов, топинамбура, белых кореньев пастернака, петрушки и сельдерея, которые предварительно очищали, сортировали и разрезали на кубики 5x5x5...8x8x8 мм, а также гречневой, перловой и рисовой крупы. Процесс сушки этих видов пищевого растительного сырья исследовали при следующих диапазонах изменения технологических параметров: температура пара Г= 403...443 К; скорость потока пара на входе в слой у = 0,8...8,0 м/с; удельная нагрузка продукта на решетку д= 15...30 кг/м2.

Анализ изменения гидравлического сопротивления слоя различных продуктов в процессе сушки указывает на характерное уменьшение АР, обусловленное снижением их влажности (рис. 1, 2).

Выявлено значительное изменение высоты слоя исследуемых видов пищевого растительного сырья в течение процесса сушки за счет их усадки. Высушенные продукты имели высокий коэффициент объемной усадки (/?= 0,66...0,85). Получены обобщенные регрессионные уравнения, выражающие зависимость величины усадки 5 от текущего влагосо-держания продукта и температуры перегретого пара, которые позволили выбрать рациональные гидродинамические режимы сушки.

Из анализа кривых сушки и скорости сушки (рис. 3, 4) исследуемых видов пищевого растительного сырья видно, что процесс сушки протекает в три периода: прогрев, постоянная и убывающая скорость сушки.

164

, Па 80 ДР 40

о

м ->

) N Псевдоожи-женный слой

П1 ЛШ ын К • — и н N

слои \ и

360 720 1080 1440

2160

а)

Па 80 АР 40

О

1 N ч Псевдоожи жатый слой

П'1 тныК 4

слои 1 1 1

6)

Па, 80: АР АО

О

360

Р> Псевдс же/шь южи-(й слой

■V.

Плотный слой 1 н р м

2700

360 720 1080 1440 с 2160

260 Па 130 ДР 65

О

-С

да

/ Псевдо-ожижен-_ ный слой

' /

Плотный слой 1

450 900 1350 1800 с 2700

720 1080 1440 г -

2160

ЛР 65 О

гЧ Псевдоожи-женный слои

\щ опшыц

/слои

450 900 1350 1800

2700

Рис. 1. Зависимость изменения гидравлического сопротивления слоя грибов «Вешенки» АР от времени т при значениях температуры перегретого пара, К: а - 403; 6-413; в -423; г - 433; qч = 17,5 кг/м2

2700

Рис .2. Зависимость изменения гидравлического сопротивления слоя картофеля АР от времени г при значениях температуры перегретого пара, К: а - 403; б - 413; в -423; г -433; ч = 25 кг/м2

Период прогрева характеризуется конденсацией пара на поверхности продукта и его быстрым нагревом до температуры насыщения. За счет того что градиенты температуры и влажности совпадают и направлены к центру частиц, влага интенсивно перемещается внутрь продукта. Продолжительность периода постоянной скорости сушки значительно сокращается за счет быстрого прогрева продукта до высоких температур.

а 6 в

Рис. 4. Кривые сушки и скорости сушки перловой крупы (а), рисовой крупы (б) и гречневой крупы (в) при скорости перегретого пара V = 0,6 м/с, удельной нагрузке <7 = 28 кг/м2 и температуре перегретого пара, К: 1-413; 2-423; 3-433; 4-443

Выявленные гидродинамические и кинетические закономерности процесса сушки исследуемых видов пищевого растительного сырья перегретым паром были положены в основу энергосберегающего способа сушки, который осуществлялся в две многократно чередующиеся стадии. На первой стадии продукт обрабатывали перегретым паром в плотном слое в течение 60... 180 с, на втором этапе - паром в псевдоожиженном слое в течение 3...8 с. Двухстадийная обработка повторялась в течение 1800.. .2400 с в зависимости от вида обрабатываемого продукта.

а б в

Рис. 3. Кривые сушки (а), кривые скорости сушки (б), кривые нагрева (в) при температуре перегретого пара Тп = 423 К: 1 — картофель; 2 — морковь; 3 — свекла; 4 - грибы «Вешенки»; 5 - грибы «Шампиньоны»; 6 - топинамбур

Импульсный подвод теплоносителя приводит к тому, что во время импульса слой продукта совершает возвратно-поступательное движение, в результате чего разрушаются комки, активно перемешиваются частицы, что способствует их равномерной сушке.

Разработана математическая модель процесса сушки пищевого растительного сырья при следующих допущениях: частицы продуктов рассматриваем в виде шара с радиусом Лжв; интенсивность процесса теплообмена описываем законом Ньютона-Рихмана: д=а(Т(М,1^к{£>,-Тс)'„

начальное распределение температуры и влагосодержания по объему высушиваемого продукта постоянны.

Процесс сушки представлен системой дифференциальных уравнений тепло- и массопереноса для частицы продукта:

Зи_

дт~

д1 _ X дг р„с

д'и 2 ди дг2 г дг

дЧ_ 2 дг2 г дг

Ч У

да ди дг дг

1 дЛ д1 егс ди рвс дг дг с дг

(1)

' дЧ 2 Э/

дг

2 ' дг

(2)

дг дгI дг

с начальными условиями

1(0, г)=г„ , и(О, г)=ия , (3)

фаничными условиями третьего рода, отображающими теплообмен

+ а (/с - /„(г) )-гс{\-Е)рРо (»„(Г)- иР) = 0, (4)

и массообмен между поверхностью тела и окружающей средой - ат + ат 8 + р (»„(г) - ир) = 0 ,

и симметрии

дг

= 0,

ди_ дг

= 0.

(5)

(6)

Задача (1)-(6) решалась при условии, что граница подвижна, а ее перемещение задавалось функцией я(г):

0 < г < Я{т) , [я(о)=я0], г > 0 . (7)

Решение (1)-(6) получено в следующем виде:

и{Х. Ро) = 1-±Цс„ V -«РЫ ро) ; (9)

еКо^т1,^

X

+*коаг]: (10)

Сп2=-^-[(1-еКоК,)Рп1 +гКоК1та,]; (П)

Ч'п = V, Л„1 ^2+^2 Я«2 0,1 ""2 4,2 0,2 ; (12)

б = я?

ч » У ч

„ / х - / \ (/-К-) + ^КоРп/ . . , (14)

=0-К2)яп(у1Р„) + --^-соз(и, //„)-51п//„))' 1 >

А „! = \_1 + (1-у') АГ,] ак^',^)--цп%т(у! цп) '

.... (/-»'-) + гКоРп , . (16)

где //„ - корни характеристического уравнения

Рщ0п2 "''„г 0,1 = 0, (17)

А', - число: 1-Е И.

К, =-Ьи——

« в;,

Сравнительный анализ показал, что отклонение расчетных данных от экспериментальных не превышало 12,6 %.

В четвертой главе при совместном анализе кинетических закономерностей процесса сушки пищевого растительного сырья и результатов дифференциально-термического анализа были разработаны рациональные режимы сушки при переменном теплоподводе (рис. 5).

Выполнен комплексный анализ показателей качества высушенного пищевого растительного сырья при переменном теплоподводе (рис. 6).

Для определения содержания витаминов, аминокислот и других показателей качества высушенного сырья использованы методы высокоэффективной газовой хроматографии, атомно-абсорбционной спектроскопии, ИК-спектроскопии, капиллярного электрофореза, флуорометриче-ский, кислотного гидролиза и др. Погрешности измерений не превышали значений, установленных в действующих стандартах для методов количественного анализа качества высушиваемого сырья.

Высушенные продукты по предлагаемым способам обладают хорошими потребительскими свойствами и имеют высокую пищевую ценность.

В результате разработаны оригинальные конструкции сушильных установок (рис. 7, 8).

431

120с

Т " * -У " ' 423

►п->

120с

360 720 1080 1440 с 2160

0

428 г"л-К

423

Химический состав фибов «Вешеики», высушенных по заводской и предлагаемой технологиям

360

720 1080 1440

0 360 720 1080 1440 с 2160

Содержание минеральных веществ в культивируемых грибах, высушенных по заводской и предлагаемой технологиям

Рис. 5. Способы сушки перегретым паром атмосферного давления при рациональных режимных параметрах: а-грибы «Шампиньоны», б - картофель, в - морковь, г — свекла

Рис. 6. Показатели качества высушенных грибов при переменном теплоподводе

0

Химический состав грибов «Шампиньоны», высушенных по заводской и предлагаемой технологиям

с 2160

0 420 840 1260 1680

453 К

443 ^

А <,йц'с

433 1

413 с 2520

Отработанный теплоноситель

Теплоноситель

а в

Рис. 7. Роторная сушилка: а-объемный вид роторной сушилки; б-трапецеидальная формочка в зоне выгрузки: в - сечение сушилки; 1 - трапецеидальная

формочка; 2 - направляющая; 3 - приводной вал; 4 - загрузочный бункер; 5 - рабочая камера; 6 - патрубки для подачи теплоносителя; 7 - вытяжной зонт; 8 — разгрузочный бункер; 9 - пневмоцилиндр; 10 - вертикальные штыри: 11 - пазы; 12 — радиальные крестовины; 13 - втулка; 14 - направляющие; 15 — выступы

Рис. 8. Сушилка для крупяных культур с циклическим вводом антиоксиданта: 1 - сушильная камера;

2 - узел загрузки; 3 - питатель; 4 - рама; 5, 6, 7 - секции сушки, смешивания, охлаждения,

8 - воздухоподводящие короба. 9 — перфорированная лента. 10 - натяжные барабаны; 11 - механизмы перемещения барабанов с

гидроцилиндрами; 12 - пазы, 13 - смесители, 14 - привод смесителей; 15 - распределитель потока; 16 - патрубки для ввода антиоксиданта

Влажны и продукт

Высушенный продукт

В пятой главе представлены результаты экспериментальных исследований гидродинамических и кинетических закономерностей процесса сушки пищевого растительного сырья в плотном пересыпающемся слое, создаваемом синусоидальным транспортирующим органом. Опыты проводились с плодами шиповника и боярышника, а также с красным стручковым перцем, которые предварительно очищали, мыли и разрезали: плоды шиповника пополам, плоды боярышника на четыре части, а красный перец в виде колец. Процесс сушки частиц пищевого сырья в плотном пересыпающемся слое исследовался при следующих режимных параметрах: скорость теплоносителя v = 0,25...2,8 м/с, его температура Т = 313...383 К; удельная нагрузка q = 0,63...4,40 кг/м ; амплитуда волны транспортирующей ленты А = 75...200 мм, угол наклона ленты на переднем гребне волны a¡ = 12...39°. Движение транспортирующей ленты по синусоидальному закону создавало эффект «бегущей волны».

Из анализа кривых кинетики сушки плодов боярышника (рис. 9), шиповника (рис. 10) и красного стручкового перца в плотном пересыпающемся слое следует, что процесс протекал в периодах постоянной и убывающей скорости сушки. Период прогрева на кривых сушки практически отсутствует и им пренебрегали.

Существенное влияние на процесс сушки в плотном пересыпающемся слое оказывало распределение потока теплоносителя, которое зависит от его расхода и параметров волны транспортирующей ленты. Установлено, что распределение скоростей воздушного потока в продольной плоскости подчиняется тригонометрическому закону:

а б

Рис. 9. Кривые сушки и скорости сушки (а) и кривые нагрева и температурные кривые плодов боярышника (6) при скорости воздуха у= 1,0 м/с и температурах воздуха Г. К: 1 - 343: 2 - 353; 3 - 363

а б

Рис. 10. Кривые сушки и скорости сушки (а) и кривые нагрева и температурные кривые плодов шиповника (б) при скорости воздуха V = 1,0 м/с и температурах воздуха Г, К: 1 - 343; 2 - 353; 3 - 363

Исследования по изучению распределения воздуха в установке с синусоидальным движением транспортирующей лентой позволили выбрать конструкцию узла подвода воздушного потока, установить целесообразность выравнивания поля скоростей теплоносителя, найти рациональные соотношения формы транспортирующего органа и размеров сушилки.

Для определения коэффициента теплообмена получены критериальные зависимости:

- для периода постоянной скорости сушки

ТМи = 0,0032 ■ Яе0'7■ (Тс / Тм )2 ■ {и/ йкр)°'6, (19)

- для периода убывающей скорости сушки

Ми = 0,003 ■ Ке"'6 • (Гв / Гм)" \Тлик, )"'4. (20)

Критериальные уравнения для определения коэффициента влагооб-

мена:

- в периоде постоянной скорости сушки

Ми = 0,058Ке°'71 Рг°'33 Ои°'13 , (21)

- в периоде убывающей скорости сушки

Ыи = 0,062Ке°'6 Рг°'33 Ои°'2. (22)

Уравнения (19) - (22) справедливы в интервале чисел Рейнольдса Яе3 = 476...1025 (у = 0,5...2,0 м/с), Прандтля Рг = 0,12...0,16; Гухмана Си = 0,24.. .0,504. Максимальный разброс опытных точек не превышал 18%.

Для удобства пользования уравнениями (19) - (22) были построены

номограммы, прогнозирующие тепломассообмен в процессе сушки частиц исследуемых видов растительного сырья в плотном пересыпающемся слое.

Выполнено численно-аналитическое решение трехмерной модели нестационарного теплопереноса в процессе конвективной сушки пищевого растительного сырья (частицы в форме параллелепипеда). В случае когда перенос вещества в твердой фазе осуществляется помимо массо-проводности еще и термодиффузией, а перенос теплоты в рассматриваемой частице обусловлен фазовыми превращениями при сушке, массо- и теплопроводность описываются дифференциальными уравнениями:

= СНУ [к (С, Т) ■ ^гас! С + 5Т (С, Т) ^ас! Т) ]. (23 )

сРа = ¿¡у(Д(С, Т)• ЕгааГ) + Чро ^. (24)

Допущения:

- в начальный момент времени т = 0 в каждой точке частицы высушиваемого продукты, имеющей форму параллелепипеда: < х < /,,

<>■</,, -1Ъ < г < /,, задана постоянная температура , а на его границах происходит теплообмен со средой, имеющей температуру по закону Ньютона;

- для любого г на интервале времени известны скорость сушки продукта ди(т)/дт и изменение линейных размеров частицы высушиваемого продукта от времени сушки: /_ = /_ (г), = (т), = ¡г (г);

- уравнение теплопроводности с подвижными границами при условии, что тепломассообменные коэффициенты постоянны на интервалах времени [г,.ь г,], представлялось в виде уравнения теплопроводности с неподвижными границами

51 {д г д I д21 } егс ди

-= Я -7 +-Г +-7 + —--

дт ^З*2 ду2 д:2) с дт

(25)

с начальным условием

/ = гн при т = 0; (26) и граничными условиями:

= 0 при Х = -/; £ + А:(/-гс) = 0 при Х = Г,

— -а(г-г.) = 0 при у = -Г, + ) = 0 при У=1\

ду ду

--а(1-1 ) = О при :: = -/; Ё1_И,_,) = 0 при; = /. (27) Коэффициент теплообмена с окружающей средой являлся посто-

яннои величинои на всех гранях параллелепипеда а = а\ = <*2 = сг3. Система уравнений (25) - (27) приведена к безразмерному виду:

дТ д11 ■

-= Д Т-е Ко-'

5Ро ЗРо

5Г ЭУ

8П +»(.-7-и-о! §

-В1(>-П=1)=°;

1

-вф-^и) =0-

(29)

(30)

Нестационарное трехмерное уравнение теплопроводности для параллелепипеда

дТ ,(дгТ д1 Т д2Т) »-=

дт

1 дх д V 02 1

с граничным условием

дТ дп

: <7„=о.д

п = х,у,г ;

с начальным условием

(31)

(32)

(33)

здесь ^ =Е5.Ё1 .

с дт

При численном решении по локально-одномерной схеме вводилась сеточная функция и'п ш к, соответствующая температуре

Т(хп,ут,1к,г ) : .т„ = (/<-1)Л , Ут ={т-Щ„ 2к =(к- 1)Л , (34)

где „ = Гл, т = ш , к = ■

При построении конечно-разностной схемы применялись следующие сеточные аппроксимации для производных —, ^Ц., д " (здесь

дт дх дх2

и = (х, т) - некоторая функция пространственной координаты х и времени г):

ди _и(х.т)-и(х,т-Ат) ^35)

дт~ Дт '

— разностное отношение:

ди _и(х+И,т)-и(х-И,т) дх 2Л '

- центрально-разностное отношение;

82 и и(х + /г,т)-2и(х,т) + и(х-/г,т)

~д7 = А5

Локально-однородная схема при пространственной сетке равномерной по каждой из координат х, у, 2 имеет вид:

уравнения для первой промежуточной сеточной функции V' к

2ЯДг

Я 2Я I 3 Ат

(38)

1 Л Ат ' Я I 3 Дг

Я 2ЯДг

„>-']= о; (40)

» "I" I I --1--I--1--И„ „ I

Л.».* л-1.„.* я 2я1 3 Аг

уравнения для второй промежуточной сеточной функции

ап И срИ1

Я 2ЯДг

]у1 ■ (41)

"" Я 2Я I 3 Дг "

2+ т = 2.....Л/-1; (42)

Я I 3 Аг

1 | "/А |

2ЯДг

((^ + (С

" п.М.к т " пМ-1.к

(43)

Я 2Я 3 Аг

уравнения для искомой сеточной функции н^ т к

2ЯДг

Я Дг "

1 + сг'--Л.- + срк\

, + + (44)

Я 2Я ^ 3 Дг " 1

,.Д(к = 2,....К-и (45)

' Л I 3 Дг ""

2Я Дг

Я 2Я I 3 Дг

На каждом шаге по времени для расчета разностного решения и> сначала «прогонками по направлениям, параллельным оси х », определялась первая промежуточная функция \''пт, затем «прогонками по направлениям, параллельным оси у», определялась вторая промежуточная функция к и, наконец, «прогонками по направлениям, параллельным оси 2 », находилось искомое решение и.

При этом сеточная функция к записывалась на место функции

К»! к> ФункЦия к ~ на место ('„'„ *. а функция и^ т ( - на место ^;.

Поэтому для хранения сеточной функции температур использовался лишь один трехмерный массив Vразмерами NxMxK.

Каждый шаг по времени состоял из трех частей, в которых определись сеточные функции V' 4> 1

Зональный метод решения задачи нестационарного трехмерного уравнения теплопроводности для параллелепипеда с учетом внутренних источников теплоты был проверен по экспериментальным данным стационарной сушки картофеля. Численно-аналитическое решение задачи нестационарного трехмерного уравнения теплопроводности с учетом внутренних источников теплоты на испарение влаги показало соответствие расчетных данных экспериментальным значениям при относительной ошибке моделирования 8...10 %.

Совместный анализ кинетических закономерностей процесса сушки пищевого растительного сырья и ДТА позволил разработать рациональные режимы сушки при переменном теплоподводе (рис. 13) в области допустимых технологических свойств исследуемых видов пищевого растительного сырья (рис. 14).

Предложена методика инженерного расчета сушилок для растительного сырья, позволяющая определять их конструктивные размеры, производительность и удельные энергозатраты.

Разработаны оригинальные конструкции сушильных установок (рис. 13-14), обеспечивающие рациональные режимы сушки продуктов растительного происхождения при минимальных материальных и энергетических затратах.

В шестой главе исследованы кинетические закономерности процесса сушки вареных круп перегретым паром и предложено аналитическое решение задачи тепломассопереноса при сушке крупяных культур перегретым паром, имеющих форму тетраэдра (зерно гречихи):

ут2 , гп2Т , , (47)

дт дт

К = + (48)

дт с дт

В связи с тем что разница температур влаги, испаряющейся с поверхности частицы, и перегретого пара весьма существенна, предложено использовать граничные условия третьего рода при постоянстве интенсивности испарения т0:

. дТ (т Л п (49)

-Я— + а(Тс-Т)\ — ртц = 0.

Минеральный состав плодов шиповника и боярышника

Витаминный состав плодов шиповника и боярышника

Рис. 12. Показатели качества плодов шиповника и боярышника при переменном теплоподводе

Рис. 11. Кинетические зависимости процесса сушки

плодов шиповника при рациональных технологических режимах

Задача теплопереноса была представлена в следующем виде:

дТ(г,т) /Г ч г

—|-- = аДГ(г,г), г>0, геП'

(50)

Г(г,0) = Го; (5!)

УГ(0,г) = 0. |Г(0.г)|<»; (52)

Химический состав плодов шиповника и боярышника 80

Рис. 13. Каскадная сушилка: 1 - корпус; 2, 6 — бункеры; 3 - питатель; 4, 5 - патрубки; 7 - лента; 8 - привод; 9, 10 — ролики; 11 -механизм; 12, 13-барабаны

Рис. 14. Сушилка: 1 - корпус; 2, 8 - барабаны; 3 - питатель; 4, 10 - бункер; 5 - отверстие; 6 — двигатель; 7 - лента; 9, 11 - патрубки; 12 - пазы; 13, 16, 18 —заслонки; 14-сетка; 15 - стенки; 17 - крышка

Для последовательного решения симметричной задачи (47) - (53) введена новая (треугольная) система координат (рис. 15) и заданы функции, определяющие связь координатных систем:

/(*,>>,£) = (2х + )((х-)2 -3у2)'

у, г/) = (2у - г/%у - Т])2 - Зх2 )• В новой системе координат постоянное значение переменной £ задает размеры равностороннего треугольника, а вторая переменная г] отвечает изменению координаты точки по его периметру.

В треугольной системе координат модель (26) - (29) приведена к виду: Э©

у п

/■ / / Ь-ч, 1 1 1 V

. \ \ V 1 1

* \ 1_ п

Рис. 15. Треугольная система координат

дт

© г. 0) = N — \

„ а2© „ Э2© Э2©

4—- + 4—- +—-

д£2 дту дг2

(54)

ае(0,0,2,г) = ЗЭ(0,0,г,г)_0; (56)

дп

2я™+ые) =0' (57)

{=я

=(и™ + вке) -о- <58>

& *" Л=„ ^ &

где 0 <£</?, О < z < Л.

Из условия симметрии задача (54) - (58) сводилась к нагреву боковой стенки треугольной призмы в прямоугольной области, и был использован стандартный способ разделения переменных:

0(2,£,Г) = 2(Г)Л'(£)7-(Г). (59)

После подстановки

Г=а(4Г + Г\ (60)

т \ х г)

система (30) - (34) сведена к задаче Штурма-Лиувилля:

Х" = ~Х* (2ЛЛ" + В1 = 0 > (61)

Я

с решением собственных функций на собственные значения

= (63)

Полное решение задачи (54)-(58) представлено в виде суммы:

X ц

Коэффициенты д определялись из начальных условий:

1 ГГ (65)

(64)

IV

Модель (47) - (48) использована для решения трехмерных задач при определении температурных полей в процессе сушки частицы в форме тетраэдра и оценки теплового потока на ее поверхности.

С учетом фазового перехода при испарении воды со свободной поверхности граничные условия для влагосодержания имели вид:

а„1Р{Чи + 5\Т) = -рАР, при г едС1. (66)

Отмечено, что в последнем случае имел место материальный поток, тогда как ранее рассматривался соответствующий этому потоку теплоперенос через границу раздела фаз. Тогда

В(и + 8Т) = ду, = д. Д а(Тс-Т0), при г едП, (67) дп ашгР а„гР г*

и(г,0) = и0 при г едП- (68)

Для удобства введен безразмерный параметр м = —.

ап,2РГ*

Предполагалось, что принятая система уравнений сушки приемлема на всем протяжении процесса, если учесть зависимость параметра /? от типа и состояния поверхности, на которой происходит испарение. После замены переменных

и -и-кТ (69)

уравнение (66) и граничное условие (67) приняли вид:

£-«.<«„ (70>

с начальным условием

и\^=щ-кТ0- (72)

Задача (70) - (72) являлась второй смешанной задачей уравнения теплопроводности, окончательное решение представлено в виде

и = г7 + л:(7;+(Гс-Г0)(©-Л'))- (73>

Сравнение экспериментальных и расчетных кривых нагрева и сушки показали, что среднеквадратичное отклонение не превышало 12 %.

В седьмой главе предложена математическая модель стабилизации материальных и тепловых потоков при производстве варено-сушеных круп. В соответствии со схемой производства варено-сушеных круп со средствами контроля и управления (рис. 16) при сушке используется перегретый пар, при варке и мойке - отработанный после сушки перегретый пар. При составлении уравнений теплового баланса совместно протекающих процессов «мойки-варки-сушки» с помощью структурных схем (рис. 16) использованы значения энтальпии для всех взаимодействующих компонентов (продукт, вода и пар), которые соответствовали внутренней энергии конкретного компонента.

Для процесса сушки (рис. 17, а) уравнение материального баланса представлено следующим образом:

или д£/=с„-а;,- (74) Уравнение теплового баланса в виде: (1 - к, )(С„ 1ш(г„ ,и„)+а, /р(г„))=с;, вд, >+(с„ + дишт;, > (75)

где к3 - доля потерь теплоты в окружающую среду при сушке; функция Im = imreconstruct (Marker, Mask).

I Для процесса вар-

ки уравнения материального и энергетических балансов находили в соответствии с принятым допущением о прохождении паром в процессе варки двух этапов: вначале следовал процесс насыщения пара, а затем - собственно процесс варки насыщенным паром.

Рис. 16. Схема производства варено-сушеных круп с применением теплового насоса: 1, 2, 3 - камеры мойки, варки, сушки; 4 -камера охлаждения; 5,6-фильтры; 7 — теплообменник-утилизатор; 8 - компрессор; 9 — конденсатор; 10 - испаритель; 11 - ТРВ; 12-циклон; 13, 14 - вентиляторы; 15, 16, 17 - насосы; 18 — микропроцессор

Процесс доувлажнения пара и его переход в состояние насыщения при снижении температуры до значения 7 представлен (рис. 17, б) следующими уравнениями материального и теплового балансов

Аи + Од=С23, (76)

Аи/р(Т2,) + ОМТ21) = (Аи + Ол)1п(Т) (77)

Для процесса варки (рис. 17, в) при взаимодействии потоков продукта, воды и пара уравнение материального баланса приведено в виде

О, +С, + Ок = С21 - С,, = Д£у , (78)

где О, , С^, , С. ~ расход воды для доувлажнения пара, расход воды на варку и расход конденсируемого пара; АЬ\> — влага, поглощаемая при варке крупы.

в г

Рис. 17. Структурные схемы материальных и тепловых потоков процессов: а - сушка; б - доувлажнение пара при варке; в - варка; г - мойка

Уравнение теплового баланса процесса варки представлено следующим образом

(G + Gk)Iv(Tt) + G» Im(7;«,и« ) = G', Im(T2\,^) + g, » (79) где k2 - доля потерь при варке.

Используемый пар в процессе варки составил Q , а массовая доля подводимой воды

G22=Ga+G.. (80)

В процесс мойки (рис. 17, г) пар, входящий в камеру мойки, конденсировался и использовался для нагрева продукта и воды. Конденсат отводился из камеры мойки вместе с грязной водой.

Уравнения материального и теплового баланса представлены в виде: A Lg = G'n-Gn, (81)

(1 -kJGnIn(TJ+G,MTI2)+G„ЩТп,ип)) = g;, 1т(7;>;,)+(Оп + Gu-ALg)Iv(T;2), (82) где k, - доля потерь при мойке.

Количество избыточного пара определяли по формуле

H = AU -GK -G„- (83)

Для сбалансированности тепловых и материальных потоков в технологии производства пищевых концентратов разработана программа GL7 на языке Turbo-Pascal в операционной системе Windows 7 (свидетельство Роспатента № 2014614592). Для решения данной задачи использовался метод поиска на дискретном множестве при минимизации значения целевой функции (60). Получены расчетные зависимости массовой доли избыточного пара L от производительности G варочно-сушильного аппарата при

различной температуре воды г, подаваемой на мойку и варку (рис. 18), при различной влажности IV рисовой крупы после варки. Отклонения расчетных данных от экспериментальных не превышало 11 %.

На основании проведенных исследований, обобщения и анализа разработана энергосберегающая технология производства варено-сушеных круп, варочно-сушильный аппарат для производства крупяных концентратов (пат. № 2169490 РФ) и комбинированная установка для производства варено-сушеных круп, основанная на замкнутой рециркуляции и полном использовании энергии перегретого пара (пат. РФ № 2182805).

Рис. 18. Расчетные зависимости Ь =/(С): а - при различной температуре воды подаваемой на мойку и варку; б — при различной влажности IV рисовой крупы после варки; в - при температуре пара Т, отработанного после сушки

Выполнен эксергетический анализ сложной технологической системы производства варено-сушеных круп с использованием парокомпрес-сионного теплового насоса. Рассмотрено влияние на систему внутренних и внешних эксергетических потерь. В суммарное количество внутренних эксергетических потерь входили потери от конечной разности температур в результате рекуперативного теплообмена между продуктом и паром, а также между паром и воздухом и гидравлические потери, обусловленные внезапным увеличением удельного объема теплоносителя при его поступлении из трубопровода в зоны сушки и охлаждения. Внешние потери связаны с условиями сопряжения системы с окружающей средой. Оценку термодинамического совершенства теплотехнологической системы производства пищевых концентратов проводили по эксергетическому КПД.

При построении эксергетической диаграммы Грассмана-Шаргута (рис. 19) в качестве абсолютного эксергетического параметра выбрана удельная эксергия е, кДж/кг. Полученный эксергетический КПД равен 8,21 %, тогда как по ранее предложенной технологии он составлял 6,17 % .

Рис. 21. Эксерге-тическая диаграмма Грассмана-Шаргута энергосберегающей технологии производства рисовой крупы: контрольные поверхности:

I - мойка;

II - варка;

III — сушка;

IV - охлаждение;

V - подготовка технологической

воды;

VI - парокомпрес-сионная холодильная машина.

Ожидаемый экономический эффект от промышленного внедрения способов сушки пищевого растительного сырья перегретым паром составит 5432,47 т.р.; способа производства пищевых концентратов составит 5165,61 т.р.

В приложении приведены программы к ЭВМ, а также представлены материалы, подтверждающие практическое внедрение результатов работы.

Основные выводы и результаты

1. Сформулированы концептуальные принципы создания высокоэффективных способов сушки и тепловлажностной обработки пищевого растительного сырья перегретым паром атмосферного давления, направленные на интенсификацию процессов и рациональное использование материальных и энергетических ресурсов, что достигается моделированием и оптимизацией перспективных конструкций варочно-сушильных установок.

2. Методом нестационарного теплового режима определены теп-лофизические характеристики исследуемых видов пищевого раститель-

ного сырья для интервала температур 293...353 К. Установлено, что влажность оказывает большее влияние на коэффициенты теплопроводности, температуропроводности и теплоемкости, чем температура. Выявлено, что с повышением температуры удельная теплоемкость, теплопроводность и коэффициент температуропроводности исследуемых видов пищевого растительного сырья увеличиваются.

3. Выявлены и математически описаны гидродинамические, кинетические и тепломассообменные закономерности процесса сушки пищевого растительного сырья (картофеля, свеклы, моркови, культивируемых грибов, топинамбура, белых кореньев пастернака, петрушки и сельдерея, крупяных культур) при переменном теплоподводе; получены новые данные по теплофизическим и структурно-механическим свойствам; изучена нестационарность полей температуры и влагосодержа-ния частиц продукта; определены численные значения и диапазон изменения основных кинетических и гидродинамических характеристик при переменном теплоподводе.

4. Предложено численно-аналитическое решение нестационарной краевой задачи теплопроводности с переменными тепломассообменны-ми коэффициентами высушиваемого продукта, граничными и начальными условиями, а также фазовым переходом с подвижной границей раздела фаз. Решение зональным методом трехмерного уравнения нестационарной теплопроводности с учетом внутренних источников теплоты при переменном теплоподводе в процессе сушки пищевого растительного сырья перегретым паром позволило получить адекватные результаты моделирования с погрешностью 10... 12 %.

5. Исследованы основные гидродинамические закономерности процесса сушки красного стручкового перца, плодов боярышника и шиповника в плотном пересыпающемся слое. Определены следующие рациональные режимы сушки исследуемых видов сырья: температура воздуха 353...373К; скорость воздуха 0,7...2,0 м/с; амплитуда волны транспортирующей ленты 75...200 мм, угол наклона ленты на переднем гребне волны 12...39°; удельная нагрузка на ленту 2,7 — 3,1 кг/м2. Установлен характер изменения пропускной способности сушилки от ее конструктивных параметров: с увеличением амплитуды волны и угла наклона ленты пропускная способность сушилки возрастает практически линейно.

6. Разработана математическая модель процесса сушки крупяных культур, в том числе частиц с треугольной симметрией в форме тетраэдра. Предложен метод аналитического решения задачи распределения температурных полей и полей влагосодержаний в единичном зерне гречихи. Идентификация параметров модели по экспериментальным дан-

ным позволила обеспечить высокую сходимость результатов при среднеквадратичном отклонении 6...8 %.

7. Разработана математическая модель стабилизации материальных и тепловых потоков при производстве варено-сушеных круп. Сбалансированное распределение тепловых и материальных потоков позволяет добиться максимально полного использования энергии перегретого пара при производстве крупяных концентратов, определяет искажение информации в текущий момент времени, не обладает запаздыванием и в полной мере предотвращает нарушение целостности информации при управлении совместно протекающими процессами мойки, варки и сушки круп.

8. Созданы методики инженерного расчета предлагаемых перспективных конструкций установок для реализации процессов сушки растительного сырья при сбалансированных материальных и энергетических потоках при переменном теплоподводе.

9. Обоснован и развит эксергетический подход к термодинамическому анализу взаимосвязанных процессов технологии варено-сушеных круп с использованием парокомпрессионного теплового насоса. Достигнута минимизация термодинамических потерь на 20 % от эффективной внутрицикловой и внешней регенерации «тепловых стоков» основного и вспомогательного оборудования.

10. Разработаны высокоэффективные способы сушки пищевого растительного сырья перегретым паром (пат. РФ № 2150642, 2246841, 2252564, 2252565, 2254001) и сушильные установки для их реализации (пат. РФ № 2156420, 2244230, 2418249, 2511807, 2520752). Предложены способы производства варено-сушеных круп, в том числе с применением тепловых насосов (пат. РФ № 2455871, 2511293, 2495122), и варочно-сушильные аппараты для их осуществления (пат. РФ № 2169490, 2181015,2182805,2329102).

10. Разработаны программы для ЭВМ (свид. Роспатента о гос. регистрации № 2010613333 и 2011618172) и программно-логические алгоритмы функционирования систем оптимального управления процессами сушки пищевого растительного сырья перегретым паром (пат. РФ № 2303213, 2425304), позволяющие эффективно использовать отработанный перегретый пар и обеспечить снижение удельных энергозатрат на 10... 15 %.

11. Проданы лицензии (договоры № РД 0099208 от 17.05.2012 г., № РД 0163361 от 09.12.2014 г., № РД 0171728 от 20.04.2015 г.) на право использования интеллектуальной собственности предприятиями ООО «Проектно-технологический институт экологии, промышленной безопасности и строительства», ОАО «Всероссийский научно-исследовательский институт комбикормовой промышленности» и ООО «СуперArpo» по патентам на изобретения РФ № 2418249, 2511293,

2520752. Внедрена сушильная установка (пат. РФ № 2520752) в рамках реализации программы Союзного государства России и Республики Беларусь «Разработка перспективных ресурсосберегающих, экологически чистых технологий и оборудования для производства биологически полноценных комбикормов» на 2011-2013 годы (ОАО «ВНИИКП»), Годовой экономический эффект от внедрения предлагаемых технических решений составит 10, 61 млн. р.

Условные обозначения:

г) - температура частицы продукта, К; и(т, г) - влагосодержание частицы продукта, кг/кг; /,„ /„, 1С — соответственно температура начальная и на поверхности частицы продукта и температура среды (теплоносителя), К; «„, и„, ис - соответственно влагосодержание начальное и на поверхности частицы продукта и влагосодержание среды, кг/кг; с - удельная теплоемкость продукта, кДж/(кг-К); р„ - плотность высушиваемого продукта, кг/м3; ту- теплота фазового перехода, кДж/кг; е - критерий фазового превращения; е = 0\К + 02) соотношение потоков парообразной фазы (индекс 1) и жидкой фазы (индекс 2); Х- коэффициент теплопроводности сухого продукта, Вт/(м К); а = )./( с,„ р„) - коэффициент температуропроводности, м2/с; 5 = [ — | - относительный коэффициент термо-

{л,)Чт=о

диффузии влажного материала, кг вл./(кг.с.вещ. К); д.. — интенсивность удаления влаги, кг/(с м2); ат - коэффициент диффузии влаги, м2/с; а - коэффициент теплоотдачи, Вт/(м2-К); Р - коэффициент массоотдачи, кг/(м2 с (кг/м3)); г - координата, м; г - время, с; гк — время сушки, с; р"о = _ат_ - критерий Фурье; ко = г Ац

к2 С.Д7"

- критерий Коссовича; ^ _ А7~ - критерий Поснова; Ьи =а /а - критерий

Ли

Лыкова; цт1 - критерий Кирпичева; В1? = а Л/Л , В1л = ат Я/ат -

~ рП&и

соответственно теплообменный и массообменный критерий Био; г - время сушки, с; т0 - интенсивность испарения; О- область частиц, имеющих форму тетраэдра; 80 - граница частицы; г =(х у -) — радиус-вектор, проведенный из

начала координат; Т, Тс - температуры твердой частицы и сушильного агента, К; АР - разность парциальных давлений пара над поверхностью частицы и в газе, Па; г* - удельная теплота испарения, кДж/кг; п - единичный вектор нормали к поверхности частицы; 0 — безразмерная переменная температуры;

= - безразмерная характеристика теплового потока, затрачиваемого

с(Т~Та)

на испарение влаги; Я - радиус частицы, м; И - высота частицы, м; ¡;, г| - переменные; р - периметр треугольника; и (а) ~ матрица поворота на угол а; (г, <р) -

полярные координаты; а - угол наклона вектора нормали к прямой; V - скорость, м/с; — безразмерный параметр; а-ат2^ - пара-°т1 РГ * аш2

метр, К"1.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

Монографин

1. Остри ков, А. Н. Новое в технологии сушки культивируемых грибов [Текст] / А. Н. Остриков, С. А. Шевцов. - Воронеж: ВГТА, 2006. - 168 с.

2. Шевцов, С. А. Техника и технология сушки пищевого растительного сырья [Текст] / С. А. Шевцов, А.Н. Остриков. - Воронеж: ВГУИТ, 2014. -289 с.

Статьи в журналах, рекомендованных ВАК РФ

3. Кретов, И.Т. Управление теплонасосной сушильной установкой с рекуперацией тепла высушенного продукта [Текст] /И. Т. Кретов, Ю. В. Ряхов-ский, С.А. Шевцов // Известия вузов. Пищевая технология. - 2000. - № 4. - С. 72 - 76.

4. Остриков, А. Н. Исследование гидродинамики процесса сушки грибов перегретым паром [Текст] / А. Н. Остриков, С. А. Шевцов // Хранение и переработка сельхозсырья. - 2004. - № 2. - С. 24—25.

5. Остриков, А. Н. Исследование грибов методом дифференциально-термического анализа [Текст] / А. Н. Остриков, И. В. Кузнецова, С. А. Шевцов // Вестник Оренбургского государственного университета. - 2004. - № 2. - С. 143-146.

6. Остриков, А. Н. Исследование кинетики процесса сушки грибов перегретым паром [Текст] / А. Н. Остриков, С. А. Шевцов // Вестник Российской академии сельскохозяйственных наук. - 2004. - № 5. - С. 81-82.

7. Остриков, А. Н. Исследование усадки при сушке грибов перегретым паром [Текст] / А. Н. Остриков, С. А. Шевцов // Известия вузов. Пищевая технология. - 2004. - № 4. - С. 62-63.

8. Остриков, А. Н. Исследование кинетики процесса сушки грибов перегретым паром [Текст] / А. Н. Остриков, С. А. Шевцов // Вестник Российской академии сельскохозяйственных наук. — 2004. - № 5. — С. 81-82.

9. Остриков, А. Н. Математическое моделирование процесса сушки грибов перегретым паром [Текст] / А. Н. Остриков, С. А. Шевцов // Хранение и переработка сельхозсырья. - 2004. —№ 12. - С. 36 - 37.

10. Остриков, А. Н. Энергетическая оценка процесса сушки культивируемых грибов перегретым паром атмосферного давления [Текст] / А. Н. Остриков, С. А. Шевцов // Современные наукоемкие технологии. - 2004. - № 2. - С. 88 - 89.

11. Остриков, А. Н. Сушка грибов перегретым паром атмосферного давления [Текст] / А. И. Остриков, Е. С. Шенцова, С. А. Шевцов // Пищевая промышленность. - 2004. - № 7. - С. 64-65.

12. Куцов, С. В. Математическое моделирование процесса обжарки овса перегретым паром [Текст] / С. В. Куцов, С. А. Шевцов, Е. А. Острикова // Вестник Российской академии сельскохозяйственных наук. — 2008. - № 3. — С. 10-12

13. Остриков, А. II. Математическое моделирование процесса сушки пищевого растительного сырья перегретым паром [Текст] / А. Н. Остриков, С. А. Шевцов // Известия вузов. Пищевая технология. - 2013. - № 1. - С. 83 - 87.

14. Лыткнна, Л. И. Математическая модель процесса смешивания полифункциональных композиций в смесителе-грануляторе [Текст] / Л.И. Лытки-на, С. А. Шевцов, Е.С. Назарьева, Л.Ш. Довтаев // Вестник Воронежского государственного технического университета. - 2013. - Т. 9. - № 5.1. - С. 99 - 103.

15. Остриков, А. II. Формализованный подход к экстремальному управлению процессом сушки растительного сырья перегретым паром [Текст] / А. Н. Остриков, С. А. Шевцов // Вестник Воронежского государственного университета инженерных технологий. - 2013. - № 3. - С. 7 - 12.

16. Лыткнна, Л. И. Решение задачи распределения температурных полей в процессе сушки зерна гречихи перегретым паром [Текст] / Л. И. Лыткина, Д. С. Сайко, С. А. Шевцов, А. И. Клейменов // Вестник Воронежского государственного университета инженерных технологий. — 2013. - № 3. — С. 23 — 28.

17. Остриков, А. Н. Математическая модель стабилизации материальных и тепловых потоков в замкнутом цикле при производстве крупяных концентратов [Текст] / А. Н. Остриков, С. А. Шевцов // Известия вузов. Пищевая технология. -2014. -№ 1 .-С. 80-85.

18. Остриков, А. Н. Численно-аналитическое решение трехмерной модели нестационарного теплопереноса в процессе конвективной сушки пищевого растительного сырья [Текст] / А. И. Остриков, С. А. Шевцов, И. Н. Столяров // Известия вузов. Пищевая технология. -2014. -№ 2-3 - С. - 116 - 120.

19. Шевцов, С. А. Эксергетический анализ технологии осциллирующей сушки семян масличных культур с циклическим вводом антиоксиданта [Текст] / С. А. Шевцов, Е. А. Острикова // Вестник Воронежского государственного аграрного университета. - 2014. - № 1 - 2 . - С. 201 -210.

20. Фролова, Л. Н. Моделирование процесса осциллирующей сушки масличных культур на примере маслосемян рыжика [Текст] / Л. И. Фролова, И. В. Драган, Ю. А. Таркаев, С. А. Шевцов// Хранение и переработка сельхозсырья. -2014,-№4.-С. 24-25.

21. Остриков, А. Н. Основные закономерности тепло- и массообмена в процессе сушки пищевого растительного сырья перегретым паром [Текст] / А. Н, Остриков, Г.В. Калашников, С. А. Шевцов // Известия вузов. Пищевая технология. -2014.-Х»4. -С. 87-92.

22. Остриков, А. Н. Расчет и проектирование ленточных сушилок с активным гидродинамическим режимом [Текст] / А. Н. Остриков, С. А. Шевцов // Вестник Воронежского государственного университета инженерных технологий. -2014.-Х» 2.-С. 13-20.

23. Шевцов, С. А. Определение продолжительности процесса сушки овощей перегретым паром [Текст] / С. А. Шевцов // Научное обозрение. - 2014.

— X» 7. — С. 28-32.

24. Остриков, А. Н. Распределение температурных полей в частице с треугольной симметрией при сушке перегретым паром [Текст] / А. Н. Остриков, Д.С. Сайко, Л.И. Лыткина, С. А. Шевцов // Известия вузов. Пищевая технология.

- 2015. -Ха 1.-С. 69-74.

25. Остриков, А. II. Исследование кинетики процесса сушки пищевого

растительного сырья при активных гидродинамических режимах и разработка методики инженерного расчета сушилки [Текст] / А. Н. Остриков, С. А. Шевцов, С.В. Куцов // Вестник Воронежского государственного университета инженерных технологий.-2015.-№ 1.-С.42-50.

26. Остриков, А. Н. Аналитическое решение задачи распределения полей влагосодержания в частице с треугольной симметрией [Текст] / А. Н. Остриков, Д.С. Сайко, Л.И. Лыткина, С. А. Шевцов // Известия вузов. Пищевая технология. - 2015. -№ 2-3. - С. 71 - 74.

27. Шевцов, С. А. Эксергетический анализ технологической линии производства крупяных концентратов [Текст] / С. А. Шевцов, A.B. Пономарев, Е.А. Острикова // Известия вузов. Пищевая технология. - 2015. - № 2-3. - С. 83 - 89.

28. Шевцов, С. А. Компенсация теплоэнергетических потерь в производстве варено-сушеных круп с использованием теплового насоса [Текст] / С. А. Шевцов // Вестник Воронежского государственного университета инженерных технологий. - 2015. —№ 1. - С. 11-17.

Патенты на изобретения и свидетельства РОСПАТЕНТА

29. Пат. № 2150642 РФ МПК7 F26B 17/04. Способ автоматического управления процессом сушки [Текст] / Кретов И. Т., Ряховский Ю. В., Шевцов С. А.; заявитель и патентообладатель Воронеж, гос. технол. акад. — № 99102072; заявл. 04.02.1999; опубл. 10.06.2000; Бюл. № 16.

30. Пат. № 2156420 РФ МПК7 F26B 17/10. Установка для сушки пищевого волокна [Текст] / Ряховский Ю.В., Шахбулатова Л. Н„ Шахов С. В, Шевцов С. А.; заявитель и патентообладатель Воронеж, гос. технол. акад. - № 99114296; заявл. 06.07.1999; опубл. 20.09.2000; Бюл. № 26.

31. Пат. № 2169490 РФ МПК7 A23L 1/01, 1/10, A23N 12/06. Варочно-сушильный аппарат для производства крупяных концентратов [Текст] / Остриков А. Н., Калашников Г. В., Шевцов С. А.; заявитель и патентообладатель Воронеж, гос. технол. акад. -№ 2000100125; заявл. 05.01.2000; опубл. 27.06.2001; Бюл. № 18.

32. Пат. № 2181015 РФ МПК7 A23L 1/10, G05D 27/00. Способ автоматического управления процессом производства варено-сушеных круп [Текст] / Остриков А.Н., Глотова Е.В., Шевцов С.А.; заявитель и патентообладатель Воронеж. гос. технол. акад. -№ 99126406; заявл. 15.12.1999; опубл. 10.04.2002; Бюл. № 10.

33. Пат. № 2182805 РФ, МПК7 A23L 1/10. Комбинированная установка для производства варено-сушеных круп [Текст] / Остриков А.Н. Глотова Е.В., Калашников Г.В., Шевцов С.А.; заявитель и патентообладатель Воронеж, гос. технол. акад. -№ 2000105729; заявл. 07.03.2000; опубл. 27.05.2002; Бюл. № 15.

34. Пат. № 2241926 РФ МПК7 F 26 В 17/04. Сушилка [Текст] / Остриков А.Н., Шевцов С.А.; заявитель и патентообладатель Воронеж, гос. технол. акад. -№ 2003112746; заявл. 29.04.2003; опубл. 10.12.2004; Бюл. № 34.

35. Пат. № 2244230 РФ МПК7 F 26 В 17/04. Каскадная сушилка [Текст] / Остриков А. Н., Шевцов С. А.; заявитель и патентообладатель Воронеж, гос. технол. акад. -№ 2003122380, заявл. 17.07.2003. опубл. 10.01.2005; Бюл. № 1.

36. Пат. № 2246841 РФ, МПК А23В 7/02. Способ производства сушеных грибов [Текст] / Остриков А. Н., Шевцов С. А.; заявитель и патентообладатель Воронеж, гос. технол. акад. -№ 2003138183; заявл. 31.12.2003; Опубл. 27.02.2005; Бюл. № 6.

37. Пат № 2252565 РФ, МПК А 23 В 7/02. Способ производства сушеной свеклы [Текст] / Остриков А.Н., Калашников Г.В., Калабухов В.М., Зуев И.А., Шевцов С.А.; заявитель и патентообладатель Воронеж, гос. технол. акад.

- № 2003138146.3аявл. 31.12.2003; Опубл. 27.05.2005; Бюл. № 15.

38. Пат. № 2252564 РФ, МПК А 23 В 7/02. Способ производства сушеной моркови [Текст] / Остриков А.Н., Калашников Г.В., Калабухов В.М., Зуев И.А.. Шевцов С.А.; заявитель и патентообладатель Воронеж, гос. технол. акад. -2003138144; заявл. 31.12.2003; опубл. 27.05.2005; Бюл. № 15.

39. Пат. № 2254001 РФ, МПК А23В 7/02. Способ производства сушеного картофеля [Текст] / Остриков А.Н., Калашников Г.В., Калабухов В.М., Зуев И.А., Шевцов С.А.; заявитель и патентообладатель Воронеж, гос. технол. акад.

- № 2003138187; заявл. 31.12.2003; опубл. 20.06.2005; Бюл. № 17.

40. Пат. № 2329102 РФ МПК В02В 5/02. Способ производства толокна и технологическая линия для его осуществления [Текст] / Куцов С. В., Шевцов С. А., Острикова Е. А.; заявитель и патентообладатель Воронеж, гос. технол. акад. - № 2007106339; заявл. 19.02.2007; опубл. 20.07.2008; Бюл. № 20.

41. Пат. № 2418249 С1 РФ, МПК F 26 В 17/04. Сушилка [Текст] / Остриков А. Н., Шевцов С. А., Бритиков Д. А., Ушакова М. Ю.; заявитель и патентообладатель Воронеж, гос. технол. акад. - № 2010105464/06; Заявлено 15.02.2010; Опубл. 10.05.2011; Бюл. № 13.

42. Пат. № 2454871 РФ, МПК А 23 F 5/04, А 23 L 1/10. Способ получения обжаренных зернопродуктов [Текст] / Шевцов С. А., Острикова Е. А.; заявитель и патентообладатель Воронеж, гос. технол. акад. -№ 2010140736/13; заявл. 05.10.2010; опубл. 10.07.2012; Бюл. № 19.

43. Пат. № 2495122 РФ, МПК С 12 М 1/00, С 12 N 1/00, С 12 М 1/36. Способ получения порошкообразных ферментных препаратов [Текст] / Черемуш-кина И. В., Шевцов С. А., Ключников А. И., Острикова Е. А., Шатунова Н. В.; заявитель и патентообладатель Воронеж. гос. ун-т. инж. технол.

- № 2012147129/13; заявл. 7.11.2012; опубл. 10.10.2013; Бюл. № 28.

44. Пат. № 2511293 РФ, МПК F 26 В 9/00. Способ осциллирующей сушки семян масличных культур с циклическим вводом антиоксиданта [Текст] / Дранни-ков A.B., Шевцов С. А., Фролова Л. Н., Острикова Е. А., Лесных А. С.; заявитель и патентообладатель Воронеж, гос. ун-т. инж. технол. - № 2012145470/13; заявл. 26.10.2012; опубл. 10. 04. 2014; Бюл. № 10 .

45. Пат. № 2511807 РФ, МПК F 26 В 17/10, 17/04. Сушилка для сыпучих материалов [Текст] / Дранников A.B., Бритиков Д. А., Шевцов С. А., Острикова Е. А., Пономарев А. В., Лесных А. С.; заявитель и патентообладатель Воронеж, гос. ун-т. инж. технол. - № 2012123213/13; заявл. 06.06.2012; опубл. 20.12.2014; Бюл. № 10.

46. Пат. № 2520752 РФ, МПК F 26 В 17/04. Роторная сушилка [Текст] / Остриков А. Н., Шевцов С. А., Столяров А. Н.; заявитель и патентообладатель

Воронеж, гос. ун-т. инж. технол. - № 2013115610/13; заявл. 05.04.2013; опубл. 27.06.2014; Бюл. № 18 .

47. Пат. № 2534264 РФ, МПК К 26 В 17/04. Способ управления процессом сушки и хранения жиросодержащего сырья [Текст] / Шевцов С. А., Дранни-ков А.В.; заявитель и патентообладатель Воронеж, гос. ун-т. инж. технол. — № 2013126917/13; заявл. 03.09.2013; опубл. 01.09.2014; Бюл. № .23.

48. Пат. № 2545682 РФ, МПК Р 26 В 17/04. Способ управления процессом производства варёно-сушеных круп [Текст] / Остриков А. Н., Шевцов С. А.; заявитель и патентообладатель Воронеж. гос. ун-т. инж. технол. -№2013149786/13; заявл. 08.11.2013; опубл. 10.04.2015; Бюл. № 10.

49. Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2014614264 «Программа для расчета процесса сушки пищевого растительного сырья перегретым паром атмосферного давления при комбинированных гидродинамических режимах» / А. Н. Остриков, С. А. Шевцов, И.Н. Столяров (РФ); правообладатель Воронеж, гос. ун-т. инж. технол. -№ 2014611995; заявлено 11.03.2014; зарегистрировано в реестре программ для ЭВМ 21.04.2014 г.

50. Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2014614592 «Программа для расчета сбалансированности тепловых и материальных потоков в технологии производства пищевых концентратов» / А. Н. Остриков, С. А. Шевцов, И. Н. Столяров (РФ); правообладатель Воронеж, гос. унт. инж. технол. - № 2014611698; заявлено 03.03.2014; зарегистрировано в реестре программ для ЭВМ 29.04.2014 г.

Статьи и материалы конференций

51. Остриков, А. Н. Кинетические закономерности процесса сушки культивируемых грибов перегретым паром атмосферного давления при комбинированных гидродинамических режимах [Текст] / А. Н. Остриков, С.А. Шевцов // Материалы ХЫ1 отчетной науч. конф. за 2003 год: в 3 ч. - Воронеж: ВГТА, 2004. Ч. 2. - С. 51-54.

52. Остриков, А. Н. Аппроксимация кривых сушки грибов [Текст] / А. Н. Остриков, И. О. Павлов, С. А. Шевцов // Прогрессивные технологии и оборудование для пищевой промышленности: материалы II международной научно-технической конференции: в 2 ч. - Воронеж: ВГТА, 2004. - Ч. 2. - С. 242-244.

53. Остриков, А. Н. Каскадная установка с перфорированной лентой для сушки пищевого растительного сырья [Текст]/ А. Н. Остриков, С. А. Шевцов // Прогрессивные технологии и оборудование для пищевой промышленности: материалы II междунар. науч.-техн. конф.: в 2 ч. - Воронеж: ВГТА, 2004. Ч. 2. - С. 246-247.

54. Остриков, А. Н. Исследование аминокислотного состава при сушке культивируемых грибов перегретым паром [Текст] / А. Н. Остриков, С. А. Шевцов // Пища. Экология. Качество: труды IV междунар. науч.-практ. конф. - Новосибирск: РАСХН, Сибирское отделение, ГНУ СибНИПТИП, 2004. - С. 69-72.

55. Остриков, А. Н. Разработка технологии сушки пищевого растительного сырья перегретым паром [Текст] / А. Н. Остриков, С. А. Шевцов, И. А. Зуев // Качество и безопасность сельскохозяйственного сырья и пищевых продуктов: матер, науч.-практ. конф.: в 2 ч. - Углич: Россельхозакадемия, 2004, - Ч. 2. - С. 17-21.

56. Остриков, А. Н. Исследование процесса сушки грибов при комбини-

рованных гидродинамических режимах и разработка конструкции каскадной сушилки [Текст] / А. Н. Остриков, С. А. Шевцов // Приоритеты и научное обеспечение реализации государственной политики здорового питания в России: материалы всероссийского семинара. - Орел: ОрелГТУ, 2004. - С. 194 - 197.

57. Куцов, С. В. Математическое моделирование процесса обжарки зернового сырья при производстве продуктов из злаков [Текст] / C.B. Куцов, А.В Дран-ников., С. А. Шевцов // Математические методы в технике и технологиях: сб. трудов XXI междунар. науч. конф. В 10 томах. Т. 5 Секция II/ под общ. ред. B.C. Балакирева. - Саратов: Сарат. гос. техн. ун-т, 2008. - С. 191 - 192.

58. Лыткина, JI. И. Решение краевой задачи теплопроводности в частице сложной геометрической формы [Текст] / Л. И. Лыткина, Д. С. Сайко, С. А. Шевцов// Материалы LI отчетной науч. конф. за 2012 год. В 3 ч. Воронеж, 2013. Ч. 2. -С. 23-25.

59. Лыткина, Л. И. Смеситель-гранулятор для смешивания полифункциональных композиций [Текст] / Л. И. Лыткина, С. А. Шевцов // Материалы XV междунар. науч.-практ. конф. «Современные проблемы техники и технологии пищевых производств». - Барнаул: Изд-во АлтГТУ, 2014. - 83 с.

60. Лыткина, Л. IL Расчет времени переключения рабочей секции испарителя теплового насоса на регенерацию [Текст] / Л. И. Лыткина, С. А. Шевцов, Н. В. Тонких// Материалы LII отчетной науч. конф. за 2013 год - Воронеж, 2014. 4.2.-С. 38-39.

61. Лыткина, Л. И. Регенерация рабочей поверхности испарителя в системе кондиционирования воздуха [Текст]/ Л. И. Лыткина, С. А. Шевцов, Н. В. Тонких // Республиканская науч.-практ. конф. молодых ученых «Наука. Образование. Молодежь». - Алматы, 2014. — С. 238 - 240.

62. Остриков, А. Н. Математическое моделирование процесса сушки пищевого растительного сырья перегретым паром [Текст] / А. Н. Остриков, С. А. Шевцов // V Междунар. науч.-техн. симпозиум «Современные энергосберегающие тепловые технологии (Сушка и термовлажностная обработка материалов (СЭТТ - 2014). - Иваново, 2014. - С. 5 - 10.

63. Лыткина, Л. И. Решение задачи нестационарной теплопроводности при сушке зерна в форме треугольной симметрии с применением комбинации граничных условий [Текст] / Л.И. Лыткина, Д.С. Сайко, С.А. Шевцов // V Междунар. науч.-техн. симпозиум «Современные энергосберегающие тепловые технологии (Сушка и термовлажностная обработка материалов (СЭТТ - 2014). - Иваново, 2014.-С. 54-57.

64. Даринский, Б. М. Моделирование процесса сушки яблочных выжимок перегретым паром пониженного давления [Текст] / Б.М. Даринский, А.В. Дранни-ков, С.А. Шевцов // V Междунар. науч.-техн. симпозиум «Современные энергосберегающие тепловые технологии (Сушка и термовлажностная обработка материалов (СЭТТ-2014).-Иваново, 2014.-С. 233-235.

65. Шевцов, С. А. Закономерности кинетики и аппаратурно-технологи-ческое оформление процесса сушки растительного сырья перегретым паром [Электронный ресурс] // Инновации в индустрии питания и сервисе: электронный сборник материалов I Междунар. науч.-практ. конф.,. - Краснодар: Изд.

КубГТУ, 2014. - С. 64 - 68. URL: http://kubstu.ru/scie/info/cne/c-i (дата обращения: 15.06.2015).

66. Шевцов, С. А. Энергетическая оценка процесса сушки пищевого растительного сырья перегретым паром атмосферного давления [Текст] / С. А. Шевцов // Новое в технологии и технике функциональных продуктов питания на основе медико-биологических воззрений: матер. IV Междунар. науч.-техн. конф. - Воронеж: ВГУИТ, 2014. - С. 664 - 668.

67. Шевцов, С. А. Конструктивные особенности сушильной установки с реверсивным движением перфорированной ленты [Текст] / С. А. Шевцов // Новое в технологии и технике функциональных продуктов питания на основе медико-биологических воззрений: матер. IV Междунар. науч.-техн. конф. - Воронеж: ВГУИТ, 2014. - С. 668 - 672.

68. Шевцов, С.А. Инновационные решения при оптимизации процесса сушки растительного сырья перегретым паром [Текст] / С. А. Шевцов// Продовольственная безопасность: научное, кадровое и информационное обеспечение: междунар. науч.-практ. конф. — Воронеж: ВГУИТ, 2014. — С. 260 - 261.

69. Лыткина Л. И. Гидротермическая обработка зерна гречихи с применением пароэжекторной холодильной машины [Текст] / Л. И. Лыткина, С. А. Шевцов, Н. О. Садовская // Новое в технологии и технике функциональных продуктов питания на основе медико-биологических воззрений: матер. V Междунар. науч.-техн. конф. — Воронеж: ВГУИТ, 2015. — С. 533-535.

Подписано в печать 01.08.2015. Формат 60 х 84 1/16 Усл. печ. л. 2,0. Тираж 100 экз. Заказ № 85.

ФГБОУ ВПО «Воронежский государственный университет инженерных

технологий»

(ФГБОУ ВПО «ВГУИТ») Отдел полиграфии ФГБОУ ВПО «ВГУИТ» Адрес университета и отдела полиграфии: 394036, Воронеж, пр. Революции, 19