автореферат диссертации по технологии продовольственных продуктов, 05.18.12, диссертация на тему:Научное обеспечение и разработка способа сушки белых кореньев пастернака, петрушки и сельдерея при переменном теплоподводе

На правах рукописи

ОО'-З** ' -----

СКЛАДЧИКОВА Юлия Владимировна

НАУЧНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ И РАЗРАБОТКА СПОСОБА СУШКИ БЕЛЫХ КОРЕНЬЕВ ПАСТЕРНАКА, ПЕТРУШКИ И СЕЛЬДЕРЕЯ ПРИ ПЕРЕМЕННОМ ТЕПЛОПОДВОДЕ

Специальность 05.18.12 - Процессы и аппараты

пищевых производств

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

1 С !Н0И 2009

Воронеж-2009

003472802

Работа выполнена в ГОУВПО «Воронежская государственная технологическая академия» (ГОУВПО «ВГТА»).

Научный руководитель - заслуженный деятель науки РФ,

доктор технических наук, профессор Остриков Александр Николаевич (Воронежская государственная технологическая академия)

Официальные оппоненты - заслуженный изобретатель РФ,

доктор технических наук, профессор Шевцов Александр Анатольевич (Воронежская государственная технологическая академия); доктор технических наук, профессор Плаксин Юрий Михайлович (Московский государственный университет пищевых производств)

Ведущая организация - Всероссийский научно-исследовательский институт консервной и овощесу-шильной промышленности

Защита диссертации состоится «01» июля 2009 г. в 13 30 ч на заседании диссертационного совета Д 212.035.01 при Воронежской государственной технологической академии по адресу: 394036, Воронеж, проспект Революции, 19, конференц-зал.

Автореферат размещен на сайте ВГТА http://www.vgta.vrn.ru.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ВГТА.

Автореферат разослан мая 2009 г.

Ученый секретарь диссертационног доктор технических наук, професс

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Пряности и приправы - обязательный компонент большинства рецептов: от салатов и первых блюд до десертов. Пряности и приправы позволяют расширить ассортимент продукции, практически не изменяя ее себестоимости и технологии производства. Во всем мире специи приобретают все большее значение, как единственно возможный натуральный компонент, способный придать продукту оригинальный, неповторимый вкус и аромат. Сушеные белые коренья входят в состав приправ, обеденных блюд, соусов, пищевых концентратов и других видов продуктов.

Потребительские свойства сушеных белых кореньев формируются в процессе сушки. Вкусовые и ароматические свойства белых кореньев, образующиеся при сушке, обусловлены существенными изменениями состава сырья, происходящими в результате биохимических реакций. При производстве сушеных белых кореньев очень важно соблюдать параметры, которые способствуют прохождению биохимических процессов, направленных на создание продукта с высокими пищевыми достоинствами.

Однако традиционная сушка белых кореньев сопряжена со значительными энергозатратами и невысоким качеством готового продукта, поэтому необходима разработка новых сушильных установок. Создание таких высокоэффективных установок, обеспечивающих полную автоматизацию и механизацию технологических процессов, позволит изготовить поточно-механизированные линии, обеспечивающие значительное повышение производительности труда, безотходную переработку белых кореньев пастернака, петрушки и сельдерея 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. Леончика, Ю.А. Михайлова, О. Кришера, И.Т. Кретова, А.Н. Острикова и др.

Работа проводилась в соответствии с планом НИР кафедры процессов и аппаратов химических и пищевых производств Воронежской государственной технологической академии по теме

«Исследование гидродинамики, тепло- и массообмена в системах: твердое тело - жидкость, твердое тело - газ при течении в каналах разной геометрической формы» (№ гос. регистрации 01.960.006217),

Цель диссертационной работы: научное обеспечение и разработка способа сушки белых кореньев пастернака, петрушки и сельдерея при переменном теплоподводе, позволяющего повысить эффективность процесса при высоком качестве готовой продукции.

В соответствии с поставленной целью решались следующие задачи:

1. Изучение белых кореньев пастернака, петрушки и сельдерея как объекта исследования; определение структурно-механических и теплофизических характеристик белых кореньев.

2. Изучение основных гидродинамических и кинетических закономерностей сушки белых кореньев пастернака, петрушки и сельдерея при переменном теплоподводе.

3. Экспериментальное исследование процесса сушки белых кореньев пастернака, петрушки и сельдерея при переменном теплоподводе с целью определения рациональных технологических параметров.

4. Изучение кинетики процесса термолиза белых кореньев пастернака, петрушки и сельдерея, полученной методом дифференциально-термического анализа; выявление температурных зон, соответствующих испарению влаги с различной энергией связи и термическому разложению белково-углеводного комплекса.

5. Комплексная оценка качества белых кореньев пастернака, петрушки и сельдерея, высушенных по предлагаемой технологии.

6. Разработка математической модели процесса сушки белых кореньев пастернака, петрушки и сельдерея при переменных режимах теплоподвода.

7. Разработка способов производства сушеных белых кореньев пастернака, петрушки и сельдерея и конструкций сушилок для их осуществления. Проведение промышленной апробации предлагаемых способов и конструкций сушилок.

Научная новизна. Выявлены температурные зоны, соот-

ветствующие испарению влаги с различной формой связи и термическому разложению белково-углеводного комплекса.

Определены гидродинамические характеристики плотного слоя белых кореньев пастернака, петрушки и сельдерея, позволяющие обеспечить равномерную обработку продукта.

Установлены кинетические закономерности процесса сушки белых кореньев пастернака, петрушки и сельдерея при стационарных и переменных режимах теплоподвода.

Обоснована целесообразность использования переменных режимов теплоподвода для сушки белых кореньев пастернака, петрушки и сельдерея в соответствии с видом и формой связи удаляемой влаги.

Решая нестационарное трехмерное уравнение теплопроводности для параллелепипеда с учетом внутренних источников теплоты зональным методом, была получена математическая модель процесса сушки белых кореньев, позволяющая рассчитать среднеобъ-емную температуру слоя белых кореньев.

Практическая ценность. Предложены способы сушки белых кореньев пастернака, петрушки и сельдерея и оригинальные конструкции сушилок для их реализации.

Проведено комплексное исследование качественных показателей белых кореньев пастернака, петрушки и сельдерея, высушенных при переменных режимах теплоподвода. Установлено, что белые коренья обладают хорошими потребительскими свойствами и имеют высокую пищевую и биологическую ценности.

Разработан инженерный метод расчета сушильных установок для белых кореньев пастернака, петрушки и сельдерея.

Продана лицензия на патент РФ № 2328949.

Новизна технических решений защищена 5 патентами РФ.

Апробация работы. Основные результаты исследований докладывались и обсуждались: на научных конференциях в Воронежской государственной технологической академии (с 2007 по 2009 гг.); IV международной конференции-выставке «Высокоэффективные пищевые технологии, методы и средства для их реализации» (Москва, 2006), VI международной научно-технической конференции «Техника и технология пищевых производств» (Могилев, 2007), Всероссийской практической конфе-

ренции «Интеграция науки и сельскохозяйственного производства» по научному направлению «Технология хранения и переработки продукции АПК» (Пенза, 2008), 4-й Международной заочной научно-практической конференции «Составляющие научно-технического прогресса» (Тамбов, 2008), Международной научно-практической конференции «Инновационные технологии переработки сельскохозяйственного сырья в обеспечении качества жизни: наука, образование и производство» (Воронеж, 2008), II Международном форуме «Аналитика и аналитики» (Воронеж, 2008), международной научно-практической Интернет-конференции «Современные проблемы и пути их решения в науке, транспорте, производстве и образовании» (Одесса, 2009).

Публикации. По теме диссертации опубликована 18 работ, в т. ч. 4 статьи в журналах, рекомендованных ВАК, получено 5 патентов РФ.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, шести глав, основных выводов и результатов, списка литературы и приложений. Работа изложена на 185 страницах машинописного текста, содержит 52 рисунок и 22 таблицу. Список литературы включает 104 наименований, в том числе 20 на иностранных языках. Приложения к диссертации представлены на 50 страницах.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении охарактеризовано современное состояние производства белых кореньев пастернака, петрушки и сельдерея; обоснована актуальность темы диссертационной работы, научная новизна и практическая значимость выполненных исследований.

В первой главе систематизированы литературные данные о современном состоянии техники и технологии процесса сушки белых кореньев пастернака, петрушки и сельдерея, об основных направлениях совершенствования оборудования и технологии сушки белых кореньев. Приведен обзор установок для сушки белых кореньев пастернака, петрушки и сельдерея, и представлены их конструкции, выпускаемые в России и за рубежом. На основании проведенного анализа обоснован выбор объекта исследова-

ния, сформулированы задачи диссертационной работы и определены методы их решения.

Во второй главе исследованы белые коренья пастернака, петрушки и сельдерея как объект сушки. Были получены зависимости коэффициентов внешнего и внутреннего трения по стали от влажности белых кореньев. Их анализ показывает, что коэффициенты внешнего и внутреннего трения увеличиваются с ростом влажности.

Для пастернака:

/внеш = 0-0125 • ¡V + 0,8547, /внутр = 0,0142 ■ IV + 0,5059 .

Для петрушки:

/внещ =0,0135-^ + 1,0717, /внутр =0,0121-^+0,9132 .

Для сельдерея:

/внеш =0,0112 (У+0,9987, /внутр =0,0113-^ + 0,8832 .

Для получения информации о кинетике процесса термолиза белых кореньев пастернака, петрушки и сельдерея был использован дифференциально-термический анализ. Дериватограмма белых кореньев имела характеристические температуры ступеней дегидратации, деструкции веществ и температурные интервалы устойчивости промежуточных соединений, определяемые пиками эндотермических эффектов, сопровождающихся испарением влаги и выделением газообразных фракций.

На основе кривых определения температурного интервала и массовой доли влаги, десорбированной примерно с одинаковой скоростью, использовали зависимость изменения массы в координатах «(-^ а) - (103/7)», из анализа которой выделены четыре линейных участка для белых кореньев, что свидетельствует о ступенчатом испарении влаги (рис. 1). На первой стадии в интервале температур 315...380 К - для пастернака, 333...396 К - для петрушки и 350...390 К - для сельдерея удаляется физико-механически связанная влага (участки А/В], А2В2, А3В3 на рис. 1), имеющая невысокую энергию связи с продуктом.

Вода, испаряющаяся на второй и третьей ступенях, более прочно связана с продуктом (участок 5/С/, В2С2, В3С3 и СуД, С202, С3В3 на рис. 1). При температуре 350 К удаляется полиадсорбционная влага в пастернаке, при 381 К - в петрушке, при 368 К - в

00

> А1

-Г

IV 1 ш а Я, ^ щ Я, /

у1- , К'В,

.«-с. -"с,

2.4 2.5 г.Ь 2.7 2,« 2.9 2.0

3.4 3.1

3.2 3.3 --- 1 ООО/Г

Рис. 1. Зависимость изменения массы во времени

сельдерее; а при 380 К удаляется моноадсорбционная влага в пастернаке, при 396 К - в петрушке, при 390 К - в сельдерее.

Начиная с температуры 382...403 К для пастернака, 398...403 К для петрушки и 393...403 К для сельдерея, наблюдается деструкция веществ. Анализ полученных данных позволил выделить три периода дегидратации воды и преобразования сухих веществ при термическом воздействии на белые коренья, а также выявить температурные зоны, которые соответствуют высвобождению влаги с различной формой и энергией связи.

Для правильной организации процесса сушки важно знать характер изменения теплофизических характеристик белых кореньев пастернака, петрушки и сельдерея. Для их определения использован метод нестационарного теплового режима. Статистическая обработка опытных данных на ЭВМ позволила получить уравнения, описывающие теплофизические свойства белых кореньев для интервала температур (293. ..353 К): при ]¥= 12%:

для пастернака С = 2142,9 +1,3311-/;

Я = 0,1014 + 0,0004. /; а = 7,6804 + 0,0248 • / ; для петрушки С = 2099,7 + 4,315 • ?;

Л = 0,1085 + 0,0004 • *; а = 8,1554 + 0,0185 • *; для сельдерея С = 2090,9 + 4,5404 • /;

Л = 0,1074 + 0,0004 • Г; а = 7,9275 + 0,0211 • *; при ]¥= 90 %:

для пастернака С = 3506,8 + 7,5921 ■ /;

Л = 0,596 + 0,0016 -Г, а-15,978 + 0,0162 ■ /; для петрушки С = 3402,1 +11,316 • ^;

Л = 0,6178 + 0,0013 ■ /; а = 16,644 + 0,0203 ■ /; для сельдерея С = 3601,1 + 6,3664 • /;

Я-0,6099+ 0,0013-/; а = 16,114 + 0,0235 . Анализ полученных экспериментальных и расчетных данных показывает, что влажность оказывает большее влияние на коэффициенты теплопроводности, температуропроводности и теплоемкости, чем температура (рис. 2, 3 и 4).

5.0 кДж

•■ т К 4.0

2 (

/

5.0 кДж кгК 4.0

3.0

2

1

60 т. г но

5.0 кДж

V.»

2.(1

С, 1"—

1

40 60 Т. Г «0 в

0.8 8т

а.й

Рис. 2. Зависимость удельной теплоемкости белых кореньев пастернака (а), петрушки (б) и сельдерея (в) от температуры при: влажности №=\2 % (1) и при влажности ¡У=90 % (2)

» » --1—1--Г—1 о.»

Вт } Л- . Вт

2

2

Я.

2

2,0 а-Ю' м Ус

и

1.0

20 40 60 Т. С т 20 40 60 Т. Г 80 20 40 60 Т. С ёО

а 6 I

Рис. 3. Зависимость коэффициента теплопроводности белых кореньев пастернака (а), петрушки (б) и сельдерея (в) от температуры при: влажности 1У=12 % (1) и при влажности \У= 90 % (2)

2.0

0.5

/

20

40

м с

1,5

0.5

.2 /

Л/

2.0 а-1о'

м 7с 1.5

0.5

2

V

(Л Т, Г НО 20 40 60 Г. Г ЯО 20 40 СО Т. Г НО

а б в

Рис. 4. Зависимость коэффициента температуропроводности белых кореньев пастернака (а), петрушки (б) и сельдерея (в) от температуры при: влажности №=12 % (1) и при влажности Ж=90 % (2)

2 • Т-ЗЗЗ К. гЧ.Зн'с, 3 • Т'343 К. 4-Т-34ЯК. г'и м/с:

/

' V ».«>

Л\ > \

'в 4 N ^ \

/ г

\ \

а

в V ¡•Т-ЗПК. vl.iM.-c; г-Т'ЗНК *~!.3*>с: 3-Т~ЗЗЗК.'-1,Зм'с: 4-T-343K.vl.3wc.

а ^ \

4 • V, \

X №

"V

и 10 24 30 40 >0 м ти ЛО »» 100

б

й-я у а 1-Т'ИЗК*Ч.Зм/е: 2-T-333K.vI.3MA: 4-Т'ШК.<"13м,с:

j

в4-

/Ч 10 30 Ы т 00 70 »0 Н> ят 110

в

Рис. 5. Зависимость гидравлического сопротивления слоя белых кореньев от времени при различных температурах воздуха: а - пастернак, б - петрушка, в - сельдерей

Установлено также, что с повышением температуры удельная теплоемкость, теплопроводность и коэффициент температуропроводности белых кореньев увеличиваются.

Анализ полученных экспериментальных и расчетных данных показывает, что влажность оказывает большее влияние на коэффициенты теплопроводности, температуропроводности и теплоемкости, чем температура (рис. 2, 3 и 4). Установлено также, что с повышением температуры удельная теплоемкость, теплопроводность и коэффициент температуропроводности белых кореньев увеличиваются.

В третьей главе изложено описание экспериментальной установки для исследования процесса сушки белых кореньев. В качестве объекта исследования использовали белые коренья пастернака, петрушки и сельдерея, которые предварительно очищали, мыли и разрезали на кубики (с размером сторон от 5 до 8 мм).

Процесс сушки белы кореньев пастернака, петрушки и сельдерея в плот-

0.27 0,21 0.21 11.21 11.19 11.И [ О.Н 11.13

41 0.09 11.07

е- Т-323 К, *'{,За1.'с; ::■ Т-ЗЗЗК.»-1,Зм'с; л- Т+3-13К V/.Злкс• . -Т=ЛКК.у1.3 М С:

ч

.4 Л" -

1 ¿4-

ПО НО НО 170 190 210 210 110

ном слое исследовали в следующих диапазонах изменения технологических параметров: температура воздуха 318...348 К; скорость потока воздуха на входе в слой - 0,3...2,4 м/с, средняя высота слоя продукта на газораспределительной решетке -0,05...0,06 м.

Анализ изменения гидравлического сопротивления слоя белых кореньев в процессе сушки (рис. 5) указывает на экспоненциальное уменьшение АР, которое зависит от влажности продукта.

Отмечено наличие участков с незначительным изменением гидравлического сопротивления слоя продукта. Это обусловлено тем, что в этот момент времени изменение влажности продукта незначительно, так как интенсивного испарения влаги из белых кореньев уже не наблюдается. Изменение АР связано с изменением порозности слоя, влагосодержания и усадки частиц продукта.

Установлено также, что коэффициент гидравлического сопротивления слоя белых кореньев Л зависит в основном от скорости воздуха и практически не зависит от величины удельной нагрузки слоя белых кореньев на газораспределительную решетку (рис. 6). Обработка экспериментальных данных позволила определить эту зависимость в виде

Х = А/Яе", (1)

где для пастернака А = 79,847 и п = 1,2497, для петрушки А = 250,16 ии = 1,4529;

0.21 0,19 0.17 11.15 | 0.11 0.11 О.ЧИ 0,07 0.05 (1.(13

1>Т*323К, V -1.3 м/с; 1 *333 К. »-илг; -- Г-из К. V--1,3 м/с; с, Не им

\

к

с.

V-

]

150 1Я0 210 2-10 270 100 110 Ш 180 420

0.11 ~ о /л ) а.н

0.12 о.ю ом

е • Т-323 К. у'1,3 м'с; -.-.■Т'ЗЗЗК. V~I.3M.-C; - Г'ИЗ К. »*илс: .T-34XK.vi.3Mc.

\

\

1 • Иг '*'''

с\. 1

Г!

а

но 110 НО 170 190 210 230 230 270 290 110 —— Яс

Рис. 6. Зависимость коэффициента гидравлического сопротивления слоя белых кореньев от критерия Рейнольдса при различных режимах: а - пастернак; б -петрушка; в - сельдерей

для сельдерея А = 84,901 и п = 1,2679.

Отклонение расчетных данных по формуле (1) от экспериментальных не превышало для пастернака - +13 %; для петрушки -±21 %; для сельдерея -±18 % (рис. 6). При движении воздуха сквозь слой высушиваемых белых кореньев его температура и насыщение влагой снижаются. Это меняет вязкость воздуха. Значения критерия Яеэ, вычисленные с учетом варьирован™ всех входящих в него величин в процессе сушки кореньев пастернака воздухом, изменялись в диапазоне от 110 до 230.

В результате проведенных исследований выявлено значительное изменение высоты слоя белых кореньев в течение процесса сушки за счет их усадки: от 50. ..60 мм в начале процесса до 10... 15 мм в конце сушки.

При математической обработке экспериментальных данных были получены эмпирические уравнения, выражающие зависимость величины усадки 8 от текущего влагосодержания продукта (рис. 7):

а) для пастернака:

8= -0,2086-1п(и) + 0,2752,

б) для петрушки:

8= -0,2167-1п(м) + 0,393,

в) для сельдерея:

8= -0,1845-1п(и) + 0,3782, где и - текущее влагосодержание белых кореньев, кг/кг.

К 0-T-323K.VI.3MC; '.'.) - 7 *333 К, У!,ЗМ'С; -Т*343 К, У 1,3 м с; - Т-- 348 К, Р=1,3 Л1 с; 1 • ^ '■0.10тп(и)*0.2?52.

'V

■ V,

■ ^

1 а.Т-11вК. \>-им'с; o-T-mK.vi.3Mc; -■T-U3K.v-l.li/c:

V % со /

ч

1 С- О 'T-323K.vf.3M-t: ■■.■-Т^ЗЗЗК.у-имс:

\-T--143K.v-f.3Mt: ' • Т-34ЯК.г»1.3 у с;

* '■и- йМ-Юг/кЛ«.»"».

\ 1

<1

а б в

Рис. 7. Зависимость усадки 8 белых кореньев от влагосодержания V, кг/кг, при различных режимах: а - пастернак; б - петрушка; в - сельдерей

Было получено обобщенное эмпирическое уравнение, выражающее зависимость величины усадки 5 от текущего влаго-соде ржания белых кореньев £/:

8= -0,1912-1п(и) + 0,3461,

где и - текущее влагосодержание продукта, кг/кг.

Величина достоверности аппроксимации составила Л2 = 0,90. Кинетические закономерности процесса сушки кубиков белых кореньев представлены кривыми сушки, кривыми скорости сушки и температурными кривыми (рис. 8).

\ /

«-. ч • N |

\ \ \ / У. 1

/

: \ \ г... х' 11

/ «... 1Г

ir.N1. л Ч' '¡И

ъ 5 (1

А!'

■ T-31SK.t-l.3iLe -Т'ШК.

■ Т-ШК.\-UWc

■ т-з-ик. VI1 «г-

в г

Рис. 8. Кривые сушки и скорости сушки и температурные кривые сушки: соответственно а, б -пастернак, в, г-петрушка,д, е-сельдерей (см. также стр. 14)

д е

Рис. 8. Окончание

В четвертой главе предложено математическое описание процесса сушки белых кореньев при таких допущениях: частицы белых кореньев рассматриваются в виде параллелепипеда; интенсивность процесса теплообмена описываются законом Ньютона-Рихмана: -Тс); геометрическая форма высуши-

ваемого продукта постоянна, теплофизические и массообменные параметры усреднены; начальное распределение температуры и влагосодержания по объему высушиваемого продукта постоянны.

Тогда уравнение теплопроводности с подвижными границами, при условии, что тепломассообменные коэффициенты постоянны на интервале времени [0, гк], гк < ГК, имеет вид

д1

—=а дт

' дгг Э2/ д2(л

-+—г+ -

я-2

с начальным условием

+ (2)

: ОТ

ду* Эг", / = /„ при т = 0; (3)

и граничными условиями:

— -k(t-t ) = 0 при х--1; - + к((-(с) = 0 при х = 1; дх дх

— — /с(г — = 0 при^ = -/; — + k{t-tc) = 0 при у = /; ду ду

—-¿(/-Гс) = 0 при г = -/; — -£(/-/с) = 0 при г — I. (4)

Принимаем, что коэффициент теплопередачи с окружающей средой к является постоянной величиной на всех гранях параллелепипеда к = к{ - к2 - к3 .

Вводя безразмерные переменные, приводим систему уравнений (2)-(4) к виду

дТ кт V ди

■ = А Т-е Ко-

дТ_ дХ дТ_ дУ дТ_ д!

Х=-1

Г=-1

2=-\

дРо 8Бо

ТI =0' дТ_

дх дт_

дУ

+ В1(1-Г|Ы)=0; 5Г

-31(1-7-1^) =0;

г=1

Для решения задачи теплопроводности с учетом теплоты на испарение влаги используем численный метод, основанный на локально-одномерной схеме. Рассмотрим нестационарное трехмерное уравнение теплопроводности для параллелепипеда

дТ . ср—=Л от

с граничным условием

У г д2Т а2гЛ

дх2 ду2 Эг2

ч

±Я— + <х,, Т дп

= ?о«,1П' п = х,у,г,

и = 0,1п

с начальным условием

здесь

с дт

V

/ /, - 7 : а а í , \ \ о

/ / /о ■'"о ! , о \

/ / !, //'" ! // / С ----' ' 1 -7ЧШ К. V 1.3 М/с: 2-Т-333 К. г-1.3м'с; 3 - Т-343 К. 1,3 м/с; 4 - Т-3-18 К. V-1.3 м/с

Зональный метод решения задачи

нестационарного трехмерного уравнения теплопроводности для параллелепипеда с учетом внутренних источников теплоты был проверен на экспериментальных данных опытов сушки

Рис. 9. Результаты моделирования процесса сушки белых кореньев пастернака зональным методом

белых пастернака.

определения коэффициента

кореньев

После значений фазового

И Жиры Ш Белки □ Зола Клетчатка Углеводы Влага

превращения для каждой зоны проводился повторный расчет с известными значениями коэффициента фазового превращения. Расчет средней относительной ошибки А = 3,05 показывал соответствие расчетных данных экспериментальным значениям (рис. 9).

____________________В пятой главе

проведены исследования комплексной оценки

качества сушеных белых кореньев по орга-нолептическим и физико-химическим показателям, а также исследования по составу минеральных веществ и аминокислот, антиоксидантной активности, содержанию ароматических веществ (рис. 10).

Исследование показателей качества белых кореньев проводили в соответствии с ГОСТ 16731-71 «Белые коренья петрушки, сельдерея, пастернака сушеные». Опреде-

Рис. 10. Химический состав свежих и высушенных предлагаемым технологиям белых кореньев пастернака (1 и 2), петрушки (3 и 4) и сельдерея (5 и 6)

ление вышеуказанных показателей позволило выявить структурные изменения в белых кореньях, происходящие в процессе их сушки, и оценить качество полученного продукта. Определение токсичных элементов не выявило превышения допустимых уровней их содержания в белых кореньях. В белых кореньях пастернака, петрушки и сельдерея содержатся ароматические вещества, формирующие органолептические показатели качества. Для их определения были проведены исследования на газовом хроматографе, оснащенном масс-селективным детектором. Результаты представлены в табл. 1.

Таблица 1

Эфирный состав сельдерея

Название Единица измерения Свежий Высушенный по

заводской технологии предлагаемой технологии

Лимонен мг/100 г 171,3 76,4 87,3

Р-селинен мг/100 г 17,0 8,7 9,3

Карвон мг/100 г 32,3 17,3 19,2

Карвеил ацетат мг/100 г 26,6 9,2 20,3

З-Бутилфталид мг/100 г 0,9 - -

Седанолид мг/100 г 92,7 21,3 27,8

Октилбутиловый эфир масляной кислоты мг/100 г 24,6 11,7 12,2

Фенил-пропилацетат мг/100 г 3,8 2,5 -

Изопропилмиристат мг/100 г 6,4 - -

Линалоол мг/100 г 6,7 - 2,8

Бутиловый эфир геп-тиловой кислоты мг/100 г 27,2 9,3 10,1

Метиловый эфир гек-силовой кислоты мг/100 г 12,3 - -

Установлено, что белые коренья пастернака, петрушки и сельдерея, высушенные по предлагаемым технологиям, обладают лучшим составом ароматических веществ по сравнению с белыми кореньями, высушенными по заводской технологии.

Результаты исследований показали, что высушенные белые ко-

ренья пастернака, петрушки и сельдерея соответствует требованиям СанПиН 2.3.2.1078-01 п. 6.6.1 «Гигиенические требования к качеству и безопасности продовольственного сырья и пищевых продуктов». Установлено, что высушенные белые коренья пастернака, петрушки и сельдерея обладают хорошими потребительскими свойствами.

В шестой главе изложена методика инженерного расчета сушилок для белых кореньев, позволяющая определять их конструктивные размеры, производительность и удельные энергозатраты. Разработаны оригинальные конструкции сушильных установок (рис. 11 и 12) и способ сушки белых кореньев пастернака, петрушки и сельдерея (табл. 2), обеспечивающие рациональные режимы сушки белых кореньев при минимальных материальных и энергетических затратах.

Рис. 11. Двухкамерная сушилка: 1 - конвективная камера; 2 - конвективно-кондуктивная камера; 3 - загрузочный бункер; 4,21 - роторный питатель; 5 -лотки; 9 - патрубок для выхода отработанного теплоносителя из конвективной камеры; 10 - вал; 11 - ленточные спирали; 12 - устройство рамного типа; 14 -шнек; 15 - перфорированная нижняя часть; 16- патрубок для подачи теплоносителя; 17 - привод; 18 - винтообразные перегородки; 20 - выгрузочный патрубок; 22 - патрубок для отвода теплоносителя из сушилки; 24 - патрубок для удаления конденсата (позиции 6-8, 13, 23 на рисунке не представлены)

2

ционный питатель; 4 - секционированные патрубки для подвода теплоносителя; 5 - патрубок для отвода теплоносителя; 6 - выгрузочный лоток; 7- перфорированная лента; 8, 9, 10, 11 - барабаны; 12, 19 - направляющие; 13, 14 - пазы; 15 - направляющие для фиксации ленты; 16 - пневмоцилиндры;17 - ролики

Таблица 2

Комбинированные гидродинамические режимы сушки белых кореньев

Характеристики теплоносителя Вид слоя продукта Временной этап существования плотного слоя

I II III IV

Пастернак Плотный 7=323 К, и=2,4 м/с, т=10 мин 7=333 К, о=1,3 м/с, т=15 мин Г=343 К, о=0,6 м/с, х=45 мин Г=348 К, о=0,3 м/с, т=15 мин

Псевдо-ожиженный г=4 с, Дт=2 мин; т=4 с, Дт=3 мин; г=4 с, Дт=4 мин; г=4 с, Дг=5 мин;

Петрушка Плотный 7^318 К, о=2,2 м/с, г=!2 мин 7=328 К, о=1,2 м/с г=38 мин Г=333 К, о=0,6 м/с, 1=45 мин -

Псевдо-ожиженный х=3,5 с, Дт=2,5 мин; 1=3,5 с, Дг=3 мин; т=3,5 с, Дг=4,5 мин; -

Сельдерей Плотный 7К328 К, о=2,0 м/с, г=15 мин 7=338 К, о=1,3 м/с, т=45 мин Г=348 К, о=0,4 м/с, г=25 мин -

Псевдо-ожиженный т=3с, Дг=3 мин; т=3 с, Дт=4 мин; х=3 с, Дг=5 мин; -

Основные выводы и результаты

1. Разработана технология сушки белых кореньев при переменных режимах теплоподвода, обеспечивающая высокую эффективность процесса и высокое качество готовой продукции.

2. Методом нестационарного теплового режима определены теплофизические характеристики белых кореньев 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 белых кореньев пастернака, петрушки и сельдерея увеличиваются.

3. Исследована кинетика процесса термолиза белых кореньев, что позволило выявить температурные зоны, соответствующие испарению влаги с различной формой связи и термическому разложению белково-углеводного комплекса.

4. Исследованы основные гидродинамические закономерности процесса сушки белых кореньев при переменных режимах теплоподвода. Установлено, что коэффициент гидравлического сопротивления зависит в основном от скорости теплоносителя и практически не зависит от величины удельной нагрузки слоя белых кореньев на решетку.

5. Изучен механизм и основные кинетические закономерности процесса сушки белых кореньев при переменных режимах теплоподвода. Обоснован выбор технологических параметров процесса сушки белых кореньев (температура и скорость теплоносителя, количество и продолжительность этапов) при переменном теплоподводе в соответствии с видом и формой связи удаляемой влаги.

6. В результате решения нестационарного трехмерного уравнения теплопроводности для параллелепипеда с учетом внутренних источников теплоты зональным методом была получена математическая модель процесса сушки белых кореньев, позволяющая рассчитать среднеобъемную температуру слоя белых кореньев.

7. Определены рациональные ступенчатые режимы сушки белых кореньев пастернака, петрушки и сельдерея (температура

изменялась в диапазоне 318...348 К, скорость потока теплоносителя 0,3■•■2,4 м/с, продолжительность этапа 10...45 мин.).

8. Проведено комплексное исследование качественных показателей белых кореньев при переменных режимах теплопод-вода. Установлено, что высушенные белые коренья обладают хорошими потребительскими свойствами и имеют высокую пищевую и биологическую ценность. Исследованы органолептические и химические показатели качества белых кореньев, высушенных по предлагаемым технологиям. Подтверждено, что они содержат больше ароматических веществ, чем приготовленные по заводской технологии.

9. Предложены оригинальные конструкции аппаратов для сушки белых кореньев. Проведены производственные испытания способа сушки белых кореньев на ООО «Живица», которые подтвердили высокую эффективность разработанных технологических режимов. Ожидаемый экономический эффект от его промышленного внедрения составит 164,71 тыс. р./год.

Условные обозначения:

Т, Т„, - температура продукта, начальная, К; с - удельная теплоемкость продукта, кДж/(кг- К); е - критерий фазового превращения; Я - коэффициент теплопроводности, Вт/(м-К); критерии: Re - Рейнольдса, Fo - Фурье, Ко - Коссовича, Biq - Био теплооб-менный, Bira - Био массообменный, U, U„ - влагосодержание продукта текущее, начальное, кг/кг; АР - перепад давления, Па; v -скорость, м/с; г- время, с; D, d- диаметр, м; р- плотность, кг/м"; ¡л

- коэффициент динамической вязкости, Пас; а - коэффициент температуропроводности, м2/с; К; р0 - плотность высушиваемого

продукта, кг/м3; - удельная теплота парообразования, кДж/кг; 8

- величина усадки слоя белых кореньев; ат - коэффициент диффузии влаги, м2/с; а - коэффициент теплоотдачи, Вт/(м2-К); р -коэффициент массоотдачи, м/с; г - координата, м; X, Y, Z - безразмерные координаты; Г-безразмерная температура; U- безразмерное влагосодержание; /с -температура теплоносителя, °С; щ -равновесное значению влагосодержание продукта, кг/кг; R - половина стороны частицы, м.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

Статьи в журналах, рекомендованных ВАК

1. Остриков, А. Н. Исследование кинетики переменных режимов сушки кореньев петрушки [Текст] / А. Н. Остриков, Ю. В. Складчикова. // Хранение и переработка сельхозсырья. -2009. - № 2 - С. 67-69.

2. Остриков, А. Н. Комплексная оценка качества белых кореньев петрушки, сельдерея и пастернака [ Текст] / А. Н. Остриков, Ю.В. Складчикова. // Нива Поволжья. - 2009. - №1. - С. 97100.

3. Остриков, А. Н. Исследование фрикционных свойств белых кореньев пастернака, петрушки сельдерея [Текст] / А. Н. Остриков, Ю. В. Складчикова. // Вестник ДГТУ. - 2009. - № 2 (41). -С. 255-261.

4. Остриков, А. Н. Исследование форм связи влаги в белых кореньях пастернака, петрушки и сельдерея методом дифференциально-термического анализа [Текст] / А. Н. Остриков, И. В. Кузнецова, Ю.В. Складчикова. // Вестник КрасГАУ. - 2009. -№3.-С. 216-221.

Патенты

5. Пат. 2328680 Российская Федерация, МПК7 Р 26 В 20/00. Двухкамерная сушилка [Текст] / Остриков А. Н., Складчикова Ю. В.; заявитель и патентообладатель Воронежская государственная технологическая академия. - № 2006145211, заявл. 19.12.2006; опубл. 10.07.2008, Бюл. № 19.

6. Пат. 2328949 Российская Федерация, МПК7 А 23 Ь 3/40. Способ сушки сыпучих продуктов и установка для его осуществления [Текст] / Остриков А. Н., Складчикова Ю. В..; заявитель и патентообладатель Воронежская государственная технологическая академия. - №2007101413, заявл. 15.01.2007; опубл. 20.07.2008, Бюл. №20.

7. Пат. 2348158 Российская Федерация, МПК7 А 23 В 7/02. Способ производства сушеных кореньев пастернака [Текст] / Остриков А. Н., Складчикова Ю. В.; заявитель и патентооблада-

тель Воронежская государственная технологическая академия. -№ 2007140920, заявл. 02.11.2007; опубл. 10.03.2009, Бюл. № 7.

8. Пат. 2348159 Российская Федерация, МПК7 А 23 В 7/02. Способ производства сушеных кореньев сельдерея [Текст] / Ост-риков А. Н., Складчикова Ю. В.; заявитель и патентообладатель Воронежская государственная технологическая академия. - № 2007142871, заявл. 19.11.2007; опубл. 10.03.2009, Бюл. № 7.

9. Пат. 2348333 Российская Федерация, МПК7 А 23 Ь 3/40, А 23 Ь 1/20. Способ производства сушеных кореньев петрушки [Текст] / Остриков А. Н., Складчикова Ю. В.; заявитель и патентообладатель Воронежская государственная технологическая академия. - № 2007145104, заявл. 04.12.2007; опубл. 10.03.2009, Бюл. № 7.

Статьи и тезисы

10. Остриков, А. Н. Математическая модель процесса сушки сыпучих продуктов [Текст] В 2 ч. Ч. 2. / А. Н. Остриков, Ю. В. Складчикова // IV научно-техническая конференция-выставка «Высокоэффективные пищевые технологии, методы и средства для их реализации». Часть II. - М : МГУПП, 2006. -С. 15-17.

11.Остриков, А. Н. Разработка двухкамерной сушилки для пищевого растительного сырья [Текст] / А. Н. Остриков, Ю. В. Складчикова // Материалы V Международной научно-практ. конф. «Приоритеты и научное обеспечение реализации государственной политики здорового питания в России». Орел : Орел-ГТУ, 2006.-С. 82-83.

12.Остриков, А. Н. Обоснование выбора ступенчатого режима сушки кореньев пастернака [Текст] В 3 ч. Ч. 2. / А. Н. Остриков, Ю. В. Складчикова // Материалы ХЬ\Т отчетной научной конференции за 2007 г. Воронеж, гос. технол. акад. - Воронеж : ВГТА, 2008.-С. 30-33.

13.Остриков, А. Н. Обоснование выбора ступенчатого режима сушки кореньев петрушки [Текст] / А. Н. Остриков, Ю. В. Складчикова // Составляющие научно-технического прогресса: сборник материалов 4-ой междунар. научно-практ. конф.: 2008 г. - Тамбов : ТАМБОВПРИНТ, 2008. - С. 249-251.

14. Остриков, А. Н. Определение биологически активных веществ белых кореньев [Текст] В 2 т. Т. 2. / А. Н. Остриков, Ю. В. Складчикова // Рефераты докладов II Международного форума «Аналитика и аналитики». Воронеж : ВГТА, 2008. — С. 573.

15.Остриков, А. Н. Кинетика комбинированных режимов сушки кореньев пастернака [Текст] / А. Н. Остриков, Ю. В. Складчикова // Инновационные технологии переработки сельскохозяйственного сырья в обеспечении качества жизни: наука, образование и производство: Материалы Междунар. науч.-практ. конф. Воронеж : ВГТА, 2008. - С. 292-293.

16. Остриков, А. Н. Антиоксидантная активность сушеных белых кореньев пастернака [Текст] / А. Н. Остриков, Ю. В. Складчикова // Образование, наука, практика: инновационный аспект: сб. материалов международной научно-практической конференции. - Пенза : ПГСХА, 2008. - С. 81-83.

17.0стриков, А. Н. Определение теплофизических характеристик белых кореньев пастернака, петрушки и сельдерея [Текст] / А. Н. Остриков, Ю. В. Складчикова // Вестник ВГТА. - 2009. -№ 1. - С. 79-84.

18. Остриков А. Н. Антиоксидантная активность сушеных белых кореньев петрушки [Текст] В 6 т. Т. 6 / А. Н. Остриков, Ю. В. Складчикова. // Сборник научных трудов по материалам международной научно-практической конференции «Современные направления теоретических и практических исследований 2009». Технические науки. - Одесса : Черноморье, 2009. - С. 10-13.

Подписано в печать 27.05.2009. Формат 60x84 '/|6. Бумага офсетная. Гарнитура Тайме. Ризография. Усл. печ. л. 1,0. Тираж 100 экз. Заказ 25"8

ГОУВПО Воронежская государственная технологическая академия (ГОУВПО ВГТА) Отдел оперативной полиграфии ГОУВПО ВГТА Адрес академии и отдела оперативной полиграфии 394036 Воронеж, пр. Революции, 19

УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ.

ВВЕДЕНИЕ.

Глава 1. Современное состояние теории, техники и технологии сушки белых кореньев пастернака, петрушки и сельдерея.

1.1. Комплексная оценка белых кореньев как объекта исследования.

1.2. Краткий обзор техники и технологии сушки белых кореньев.

1.3. Анализ закономерностей процесса сушки белых кореньев пастернака, петрушки и сельдерея.

1.4. Анализ литературного обзора и задачи исследования.

Глава 2. Исследование белых кореньев пастернака, петрушки и сельдерея как объекта сушки.

2.1. Исследование фрикционных свойств белых кореньев пастернак, петрушки и сельдерея.•.

2.2. Исследование форм связи влаги в белых кореньях пастернак, петрушки и сельдерея методом дифференциально-термического анализа.

2.3. Определение теплофизических характеристик белых кореньев пастернак, петрушки и сельдерея.

Глава 3. Исследование гидродинамики и кинетики процесса сушки белых кореньев пастернака, петрушки и сельдерея.

3.1. Экспериментальная установка и методика проведения экспериментов.

3.2. Исследование гидродинамики процесса сушки белых кореньев пастернака, петрушки и сельдерея.

3.2.1. Гидродинамические характеристики слоя белых кореньев, продуваемого теплоносителем.

3.2.2. Исследование усадки при сушке белых кореньев пастернак, петрушки и сельдерея.

3.3. Исследование кинетики процесса сушки белых кореньев пастернака; петрушки и сельдерея.

Глава 4. Математическое моделирование процесса сушки белых кореньев пастернака, петрушки и сельдерея.

4.1. Математическая модель процесса сушки частиц белых кореньев пастернак, петрушки и сельдерея.

4.2. Уравнение теплопроводности для частиц высушиваемого продукта.

4.3. Алгоритм решения задачи расчета температурного поля частицы белых кореньев пастернака, петрушки и сельдерея.

4.4. Решение задачи теплопроводности без учета внутренних источников теплоты

4.5. Решение нестационарного трехмерного уравнения теплопроводности для параллелепипеда с учетом внутренних источников теплоты.

4.5.1. Локально — одномерная схема для решения многомерной задачи теплопроводности.

4.5.2. Зональный метод решения задачи нестационарного трех мерного уравнения теплопроводности для параллелепипеда с-учетом внутренних источников теплоты.

Глава 5. Комплексная оценка качества белых кореньев пастернака, петрушки н сельдерея.

5.1. Исследование органолептических и физико-химических показателей качества белых кореньев пастернака, петрушки и сельдерея.

5.2. Исследование аминокислотного состава белых кореньев пастернака, петрушки и сельдерея.

5.3. Определение антиоксидантной активности сушеных белых кореньев пастернак, петрушки и сельдерея.

5.4 Определение эфирного состава сушеных белых кореньев пастернака, петрушки и сельдерея

Глава 6. Разработка конструкции сушилки и способа сушки белых кореньев пастернака, петрушки и сельдерея.

6.1. Методика расчета сушилки.

6.2. Разработка конструкции двухкамерной сушилки для сушки белых кореньев пастернака, петрушки и сельдерея.

6.3. Разработка способа сушки белых кореньев пастернака, петрушки и сельдерея и установка для его осуществления.

6.4. Разработка способа сушки белых кореньев пастернака, петрушки и сельдерея.

6.5. Расчет ожидаемого экономического эффекта от использования сушилки для белых кореньев пастернака, петрушки и сельдерея.

Пряно-ароматические растения известны людям с древних времен, о чем свидетельствует история их открытия, употребления и распространения. Связав их с продуктами питания,- человек постоянно совершенствует свои знания о свойствах и возможностях пряностей. Идет постоянный процесс создания новых продуктов питания, совершенствуется кулинарное искусство, и при этом пряностям отводится существенная роль. Они обогащают пищу витаминами, минеральными солями и другими полезными, веществами.

Пряности облагораживают продукт, определяют вкусовую и ароматную гармонию готового блюда. Воздействуя на вкусовые рецепторы, положительно влияют на пищеварительную систему, усиливают аппетит, улучшают обмен веществ, способствуют созданию хорошего настроения. В качестве пряностей могут выступать различные части растений: коренья, корневища, клубни, луковицы, молодые листочки, соцветия, бутоны, зеленое перо. Ценным сырьем для производства пряностей и приправ могут служить белые коренья пастернака, петрушки и сельдерея.

Белые коренья петрушки, пастернака и сельдерея применяются в кулинарии очень широко. Своеобразный вкус и запах этим овощам придают эфирные масла, которые обладают дезинфицирующими свойствами; в небольших количествах они повышают отделение пищеварительных.

Петрушка. В корнях и листьях есть витамины С, Р, провитамин А, причем в зелени петрушки их больше, чем в других овощах. 150 г зелени петрушки способны обеспечить суточную потребность человека в витамине С и трехдневную потребность в провитамине А. Петрушка очень богата витаминами (В1з В2, калий, кальций, витамин С, железо, фтор, каротин, магний) и минеральными веществами, поэтому она полезна при упадке сил, авитаминозах.

Пастернак. В корнеплодах пастернака посевного есть витамины С и группы В. В корнях пастернака очень мало кальция и натрия, но зато пастернак весьма богат калием, фосфором, серой, кремнием и хлором. Из-за малого содержания кальция и натрия пищевая ценность этого овоща не столь велика, но целебная ценность сока листьев и корня пастернака весьма значительна. Высокое содержание кремния и серы предупреждает ломкость ногтей. Фосфор и хлор особенно полезны для легких и бронхов, а, следовательно, сок из корней пастернака целителен для больных туберкулезом, воспалением легких и эмфиземой. Большой процент содержания калия, весьма ценного для мозга, дает возможность очень успешно, применять сок этого растения при умственных расстройствах. В лечебных целях применяется как чистый пастернак, так и смесь соков пастернака и других овощей.

Сельдерей - самый ароматный из всех белых кореньев. Его листья богаты витамином С и провитамином А, а в корнеплодах содержатся витамины С, группы В. В сельдерее много минеральных солей калия, натрия, кальция, магния, фосфора и железа. Наиболее ценным свойством сырого сельдерея является значительное количество биологически активного органического натрия. Одним из химических свойств натрия является поддержание кальция в растворенном состоянии. Сырой сельдерей содержит в четыре раза больше органического натрия, чем кальция. Этим обусловливается полезность сельдерея при нарушении обмена веществ в организме.

На сегодняшний день на рынке разнообразие сушеной зелени, приправ очень обширно. Реализацией этого продукта в нашей стране занимается как отечественный производитель, так и зарубежный. Выпускают следующие виды сушеных белых кореньев: коренья петрушки, сельдерея и пастернака. В сушеных кореньях много витаминов, минеральных веществ. Поскольку петрушка не сильно прихотлива в выращивании, поэтому ее коренья более распространены, нежели остальные.

В настоящее время ведутся разработки по созданию и внедрению нового сушильного оборудования и технологий, которые позволили бы уменьшить потери витаминов, биологически активных веществ при сушке.

Актуальность работы. Пряности и приправы - обязательный компонент большинства рецептов: от салатов и первых блюд до десертов. Пряности и приправы позволяют расширить ассортимент продукции, практически не изменяя ее себестоимости и технологии производства. Во всем мире специи приобретают все большее значение, как единственно возможный натуральный компонент, способный придать продукту оригинальный, неповторимый вкус и аромат. Сушеные белые коренья входят в состав приправ, обеденных блюд, соусов, пищевых концентратов и других видов продуктов.

Потребительские свойства сушеных белых кореньев формируются в процессе сушки. Вкусовые и ароматические свойства белых кореньев, образующиеся при сушке, обусловлены существенными изменениями состава сырья, происходящими в результате биохимических реакций. При производстве сушеных белых кореньев очень важно соблюдать параметры, которые способствуют прохождению биохимических процессов, направленных на создание продукта с высокими пищевыми достоинствами.

Однако традиционная сушка белых кореньев сопряжена со значительными энергозатратами и невысоким качеством готового продукта, поэтому необходима разработка новых сушильных установок. Создание таких высокоэффективных установок, обеспечивающих полную автоматизацию и механизацию технологических процессов, позволит изготовить поточно-механизированные линии, обеспечивающие значительное повышение производительности труда, безотходную переработку белых кореньев пастернака, петрушки и сельдерея и улучшение их качества.

Теоретические основы тепломассообмена в процессах сушки пищевого растительного сырья и их аппаратурное оформление отражены в работах А.В.

Лыкова, А.С. Гинзбурга, Б.С. Сажина, Б.И. Леончика, Ю.А. Михайлова, О. Кришера, И.Т. Кретова, А.Н. Острикова и др.

Работа проводилась в соответствии с планом НИР кафедры процессов и аппаратов химических и пищевых производств Воронежской государственной технологической академии по теме «Исследование гидродинамики, тепло- и массообмена в системах: твердое тело — жидкость, твердое тело — газ при течении в каналах разной геометрической формы» (№ гос. регистрации 01.960.006217).

Цель диссертационной работы: научное обеспечение и разработка способа сушки белых кореньев пастернака, петрушки и сельдерея при переменном теплоподводе, позволяющего повысить эффективность процесса при высоком качестве готовой продукции.

Научная новизна. Выявлены температурные зоны, соответствующие испарению влаги с различной формой связи и термическому разложению бел-ково-углеводного комплекса.

Определены гидродинамические характеристики плотного слоя белых кореньев пастернака, петрушки и сельдерея, позволяющие обеспечить равномерную обработку продукта.

Установлены кинетические закономерности процесса сушки белых кореньев пастернака, петрушки и сельдерея при стационарных и переменных режимах теплоподвода.

Обоснована целесообразность использования переменных режимов теплоподвода для сушки белых кореньев пастернака, петрушки и сельдерея в соответствии с видом и формой связи удаляемой влаги.

Решая нестационарное трехмерное уравнение теплопроводности для параллелепипеда с учетом внутренних источников теплоты зональным методом, была получена математическая модель процесса сушки белых кореньев, позволяющая рассчитать среднеобъемную температуру слоя белых кореньев.

Практическая ценность. Предложены способы сушки белых кореньев пастернака, петрушки и сельдерея и оригинальные конструкции сушилок для их реализации.

Проведено комплексное исследование качественных показателей белых кореньев пастернака, петрушки и сельдерея, высушенных при переменных режимах теплоподвода. Установлено, что белые коренья обладают хорошими потребительскими свойствами и имеют высокую пищевую и биологическую ценности.

Разработан инженерный метод расчета сушильных установок для белых кореньев пастернака, петрушки и сельдерея.

Продана лицензия на патент РФ № 2328949.

Новизна технических решений защищена 5 патентами РФ.

Апробация работы. Основные результаты исследований докладывались и обсуждались: на научных конференциях в Воронежской государственной технологической академии (с 2007 по 2009 гг.); IV международной конференции-выставке «Высокоэффективные пищевые технологии, методы и средства для их реализации» (Москва, 2006), VI международной научно-технической конференции «Техника и технология пищевых производств» (Могилев, 2007), Всероссийской практической конференции «Интеграция науки и сельскохозяйственного производства» по научному направлению «Технология хранения и переработки продукции АПК» (Пенза, 2008), 4-й Международной заочной научно-практической конференции «Составляющие научно-технического прогресса» (Тамбов, 2008), Международной научно-практической конференции «Инновационные технологии переработки сельскохозяйственного сырья в обеспечении качества жизни: наука, образование и производство» (Воронеж, 2008), II Международном форуме «Аналитика и аналитики» (Воронеж, 2008), международной научно-практической Интернет-конференции «Современные проблемы и пути их решения в науке, транспорте, производстве и образовании» (Одесса, 2009).

Представленная диссертационная работа обобщает новые результаты теоретических и экспериментальных исследований процесса сушки белых кореньев пастернака, петрушки;и сельдерея при переменном теплоподводе, проведенных непосредственно автором под научным руководством Заслуженного деятеля науки РФ, доктора технических наук, профессора А.Н. Острикова.

Выводы

Представители ООО "Живица": Главный технолог натах.

Представитель ГОУ ВГТА: Аспирант кафедры ПАХПГ1 «23» апрель 2009 года

Складчнкова 10.В.

1. Агапов, П. Столовые корнеплоды Текст. / С П . Агапов - М.,2006.

2. Алексанян, И. Ю. Развитие научных основ процессов высокоинтенсивной сушки продуктов животного и растительного происхождения Текст.: дисс. докт. техн. наук: 05.18.12:./ Алексанян Игорь Юрьевич. - Астрахань, 2001.-266 с

3. Аэров, М. Э. Аппараты Со стационарным зернистым слоем: Гидравлические и тепловые основы работы Текст. / М. Э. Аэров, О. М. Тодес, Д. А. Наринский. - Л.: Химия, 1979. - 176 с.

4. Баздырев, Г.И. Агробиологические основы производства, хранения и переработки продукции растениеводства Текст. / Г. И. Баздырев, М. Г. Объ--' едков, В. И. Филатов. - Москва, 2003. - 352 с

5. Бачурская, А. Д. Пищевые концентраты. Современная технология Текст. / А. Д. Бачурская, В. Н. Гуляев. - М.: Пищевая промышленность, 1976 -335 с.

6. Бронштейн, И. Н. Справочник по математике Текст. / И. Н. Бронштейн, К. А. Семендяев. - М . : Наука, 1986. - 544 с.

7. Броунштейн, Б. И. Гидродинамика, массо- и теплообмен в дисперсных системах Текст. / Б. И. Броунштейн, Г. А. Фишбейн - Л.: Химия, 1977. -279 с.

8. Гамаюнов, Н. И. Изменение структуры коллоидных капиллярно- пористых тел в процессе тепломассопереноса Текст. / Н. И. Гамаюнов, Н. Гамаюнов // Инженерно-физ. журн. -1996, т. 69, № 6, 954 - 957.

9. Гигиенические требования к качеству и безопасности продовольственного сырья и пищевых продуктов Текст.: СанПиН 2.3.2.1078-01 п. 6.6.1. -М.: Изд-во стандартов, 2001. — 269 с.

10. Гинзбург, А. Теплофизические характеристика пищевых продуктов: Справочник Текст. / А. Гинзбург, М. А. Громов, Г. И. Красовская. -М.: Агропромиздат, 1990. - 287 с.

11. Глинский, В. А. Экспериментальное исследование крупномасштабных пульсаций псевдоожиженного слоя Текст. / В. А. Глинский, И. О. Протодьяконов, Ю. Г. Чесноков // Журнал Прикладной химии. - 1980. - Т. 53. - № 11.-С. 2466-2471.

12. ГОСТ 16731-71 Белые коренья петрушки, сельдерея и пастернака сушеные Текст.. - Введ, 1971 - 09 - 01. - М: Госстандарт СССР: Изд - во > стандартов, 1971. 18 с.

13. ГОСТ 26703-93 Хроматографы аналитические газовые. Общие технические требования и методы испытаний Текст.. - Введ. 1995 - 01 - 01. -М.: Госстандарт России: Изд- во стандартов, 1995. 18 с.

14. ГОСТ 28875 - 90. Пряности. Приемка и методы анализа Текст.. - Введ. 1991 - 07 - 01. - М.: Госстандарт СССР: Изд - во стандартов, 1991. 19 с.

15. Грачев, Ю. П. Моделирование и оптимизация тепло- и массообмен- ных процессов пищевых производств Текст. / Ю. П. Грачев, А. К. Тубольцев, В.К. Тубольцев - М.: Легкая и пищевая пром-сть, 1984. - 216 с.

16. Гухман, А. А. Обобщенный анализ Текст. / А. А. Гухман, А. А. Зайцев. - М.: Факториал, 1998. - 304 с. -

17. Дериватограф системы «Паулик-Паулик-Эрдей» Текст. // Теоретические основы. - Будапешт: Венгерский оптический завод, 1974.

18. Иванова, Л. Пряности. Специи. Приправы Текст. / Л. Иванова - Смоленск: Русич, 1999. - 624 с

19. Идельчик, И. Е. Аэродинамика технологических аппаратов (Подвод, отвод и распределение потока по сечению аппаратов) Текст. / И. Е. Идельчик-М.: Машиностроение, 1983.-351 с.

20. Исаченко, В. П. Теплообмен при конденсации Текст. / В. П. Исаченко - М.: Энергия, 1977. - 240 с.

21. Касаткин, А. Г. Основные процессы и аппараты химической технологии Текст. / А. Г. Касаткин. - М.: Альянс, 2006. - 753 с.

22. Кафаров, В. В. Анализ и синтез химико-технологических систем Текст. / В. В. Кафаров, В. П. Мешалкин - М.: Химия, 1991. - 431 с.

23. Котова Д. Л. Термический анализ ионообменных материалов Текст. // Д.Л. Котова, В.Ф. Селеменев. - М.: Наука, 2002. - 156 с.

24. Кравченко, В. М. Научное обеспечение процессов тепловой обработки пищевого растительного сырья перегретым паром Текст.: дисс. докт. техн. наук: 05.18.12 / Кравченко Владимир Михайлович. - Воронеж, 2004. -316 с .

25. Кретов, И. Т. Технологическое оборудование предприятий пище- концентратной промышленности Текст. / И. Т. Кретов, А. Н. Остриков, В. М. Кравченко - Воронеж. - Изд-во ВГУ, 1996. - 448 с.

26. Круг, Г. И. Овощеводство Текст. / Г. И. Круг, В. И. Леунов - М, 2000.-510 с.

27. Культурная флора СССР в 19 т. Текст. / под ред. П. М. Жуковского. -М. , Л.: Изд-во колх. и совх. лит-ры, 1971.

28. Куницына, М. Справочник технолога плодоовощного производства Текст. / М. Куницына - -Пб.: ПрофиКС, 2001. - 478 с.

29. Кутателадзе, Теплопередача и гидродинамическое сопротивление Текст.: Справ, пособие. / С . Кутателадзе. - М.: Энергоатомиздат, 1990.-365 с.

30. Куц, П. Численное моделирование процесса увлажнения пористой гранулы паром. - В сб.: Тепло- и массоперенос: от теории к практике Текст. / П. Куц, Н. Н. Гринчик. - Минск.: ИТМО им. А. В. Лыкова АН БССР, 1984.-с. 25-27.

31. Лыков, А. В. Теория сушки Текст. / А. В. Лыков. - М.: Энергия, 1968. -470 с.

32. Лыков, А. В. Тепломассообмен Текст. / А. В. Лыков. - М.: Энергия, 1978.-479 с.

33. Малахов, Н. Н. Математическая модель конвективной сушки овощей Текст. / Н. Н. Малахов, Н. Б. Горбачев, И. Меркушев, Т. В Галаган // Известия вузов. Пищевая технология. - 2002. - № 5-6. - 81-81.

34. Машины и аппараты пищевых производств Текст.: учеб. для вузов: в 2 т / Т. Антипов, И. Т. Кретов, А. Н. Остриков и др.; под ред. акад. РАСХН В. А. Панфилова. - М . : Высш. шк, 2001.

35. Материалы 1 - о й Международной научно - практической конференции: Растительные ресурсы для здоровья человека (возделывание, переработка, маркетинг) Текст. / М.: Типография «Арес», 2002. - 456 с.

36. Михайлов, Ю. А. Сушка перегретым паром Текст. / Ю. А. Михайлов-М. : Энергия, 1967.-200 с. .

37. Мордасов, А. Г. Оптимальное использование и экономия энергоресурсов на промышленных предприятиях Текст. / А. г. Мордасов, В. Е. Доб-ромиров, В. Г. Стогней. - Воронеж:Изд. ВГУ, 1997. - 240 с.

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

39. Нечаев, А.П. Пищевая химия Текст. / А. П. Нечаев - СПб.: Гиорд. - 2001.-581 с.

40. Октябрьская, Т. А. Выращивание овощей в защищенном грунте Текст. / Т. А. Октябрьская. - М . : Изд. Дом МСП, 2005. - 252 с.

41. Остапчук, Н. В. Основы математического моделирования процессов пищевых производств Текст. / Н. В. Остапчук. - Киев: Выща школа, 1991. -368 с.

42. Остриков, А. Н. Исследование кинетики переменных режимов сушки кореньев петрушки Текст. / А. Н. Остриков, Ю.В. Складчикова // Хранение и переработка сельхозсырья. - 2009. - № 2 - 67-69.

43. Остриков, А. Н. Исследование форм связи влаги в белых кореньях пастернака, петрушки и сельдерея методом дифференциально-термического анализа Текст. / А. Н. Остриков, "И. В. Кузнецова, Ю.В. Складчикова // Вестник КрасГАУ. - 2009. - № 3. - 216-221.

44. Остриков, А. Н. Исследование фрикционных свойств белых кореньев пастернака, петрушки сельдерея Текст. / А. Н. Остриков, Ю. В. Складчикова // Вестник ДГТУ. - 2009. - № 2 (41). - 255-261.

45. Остриков, А. Н. Комплексная оценка качества белых кореньев петрушки, сельдерея и пастернака Текст. / А. Н. Остриков, Ю.В. Складчикова// Нива Поволжья. - 2009. - №1. - 97-100.

46. Остриков А. Н. Определение теплофизических характеристик белых кореньев пастернака, петрушки и сельдерея Текст. / Остриков А. Н. Складчикова Ю. В. // Вестник ВГТА. - 2009. - №1. - 79-84.

47. Пат. 2237224 Российская Федерация. Сушилка Текст. / Остриков А. Н., Чайкин А. Н., Зуев И. А.; заявитель и патентообладатель Воронежская государственная технологическая академия, опубл. 27.09.2004.

48. Пат. № 2244230 Российская Федерация. Каскадная сушилка Текст. / Остриков А. Н., Шевцов А. А.э заявитель и патентообладатель Воронежская государственная технологическая академия, опубл. 10.01.2005.

49. Пат. № 2262052 Российская Федерация. Сушилка Текст. / Остриков А. Н., Минаков А. И., заявитель и патентообладатель Воронежская государственная технологическая академия, опубл. 10.10.2005.

50. Пат. № 2273812 Российская Федерация. Конвейерная сушилка для сыпучих материалов Текст. / Дианов Л. В., Смелик В. А., Юнкин П. А., заявитель и патентообладатель Ярославская государственная сельскохозяйственная академия, опубл. 20.08.2004.

51. Пат. № 2291362 Российская Федерация. Конвейерная сушилка Текст. / Бусыгин Е. В., заявитель и патентообладатель Бусыгин Е. В., опубл. 10.01.2006.

52. Пат. 2328680 Российская Федерация. Двухкамерная сушилка Текст. / Остриков А. Н.5 Складчикова Ю. В.; заявитель и патентообладатель Воронежская государственная технологическая академия., заявл. 19.12.2006; опубл. 10.07.2008, Бюл. № 19.

53. Пермннов, М. Сушилка для высоковлажных сельскохозяйственных продуктов Текст. / М. Перминов, И. Б. Шкурихин, Ю. В. Котельников, А. Ф. Куфтов // Вестник Российской академии сельскохозяйственных наук. -1994.-№1.-С. 60-61.

54. Перспективные типы центробежных и гравитационных сепараторов: v. теория и анализ конструкций Текст. / Н.Е. Авдеев [и др.]; науч. ред. Н.Е. Авдеев. - Воронеж: Воронежеский государственный университет, 2005. - 637 с

55. Похлебкин, В. В. Все о пряностях Текст. / В. В. Похлебкин. - М.: ЗАО Изд-во Центрполиграф, 2001. - 336 с.

56. Процессы и аппараты пищевых производств: в 2 книгах Текст. / ред. " А. Н. Остриков. - М.: ГИОРД, 2007. - 700 с.

57. Пряности: сборник.. - М.: Изд - во стандартов, 1993. - 51, [3]с - (ГОСТ 29053 - 91). - Содержи 9 док. - 520 экз.

58. РСТ РСФСР 364-77 Пастернак корневой свежий Текст.. - В вед. 1977 - 08 - 23. - М.: Госплан РСФСР: Изд - во стандартов, 1977. 6 с.

59. РСТ РСФСР 719-88 Сельдерей свежий Текст.. - Введ. 1988 - 06 - 02. - М.: Госплан РСФСР: Изд - во стандартов, 1977. 6 с.

60. РСТ РСФСР 748-88 Петрушка свежая Текст.. - Введ. 1988 - 06 - 02. - М.: Госплан РСФСР: Изд - во стандартов, 1988. 7 с.

61. Сажин, Б. Основы техники сушки Текст. / Б. Сажин. - М.: Химия, 1984.-315 с.

62. Система научного и инженерного обеспечения пищевых и перераба- тывающих отраслей АПК России Текст. / А. Н. Богатырев, В. А. Панфилов, В. И. Тужилкин и др. - М.: Пищевая промышленность. 1995. - 528 с.

63. Скурихин, И. М. Все о пище с точки зрения химика Текст.: Справ, издание / И. М. Скурихин, А. П. Нечаев. - М.: Высш. шк., 1991. - 288 с.

64. Соболь, И. М. Выбор оптимальных параметров в задачах со многими критериями Текст. / И. М. Соболь, Р. Б. Статников. - М.: Наука, 1981. -110с

65. Справочник технолога пищеконцентратного и овощесушильного производства Текст. / В. Н. Гуляев, Н. В. Дремина, 3. А. Кац и др.; под ред. В. Н. Гуляева. - М.: Легкая и пищевая пром-ть, 1984. - 488 с.

66. Сысоев, В. В. Системное моделирование Текст. / В. В. Сысоев. - Воронеж.: ВТИ, 1991. - 80 с.

67. Урьев, И. Б. Физико - химические основы технологии дисперсных систем и материаловТекст. / Н. Б. Урьев. - М.: Химия, 1988. - 256 с.

68. Уэндландт, У. Термические методы анализа Текст. / У. Уэнд- ландт // Пер. с англ. - М.: Мир, 1978. - 526 с.

69. Филатов, В. И. Практикум по агробиологическим основам производства, хранения и переработки продукции растениеводства Текст. / В. И. Филатов. - Москва, 2002. - 624 с.

70. Харин, В. М. Объемная-усадка и изменение плотности влажных материалов при сушке Текст. / В. М. Харин, Ю. И. Рудаков // Хранение и переработка сельхозсырья. - 2002. - № 10. - 20-21.

71. Церевитинов, О. В. Изменение минеральных веществ и токсичности элементов при переработке плодоовощного сырья Текст. / О. В. Церевитинов, Н. Г. Чулков, Т. Н. Иванова- // Хранение и переработка сельхозсырья. -1997. - № 4 . - С . 33-35.

72. Чепурной, И. П. Товароведение и экспертиза вкусовых товаров Текст. / И. П. Чепурной. - Москва, 2002 - 237 с

73. Энергосберегающие технологии и оборудование для сушки пищевого сырья Текст. / А. Н. Остриков, И. Т. Кретов, А. А. Шевцов, В. Е. Доброми-ров. - Воронеж.: ВГТА, 1998. - 344 с. •

74. Angermann, A. Stand der hydrochemischen Behandlung in der Schalmullerei Text. / A. Angermann - Getreide, «Mehl und Brot», 1980, Vol. 34, № 1, S. 3-6.

75. Antioxidants in fruits and vegetables - the milleniums Text. / Kaur Cha- ranjit, Kapoor Harish C. // Int. J. Food Sci. and Technol. - 2001. - 36, № 7. - P. 703-725.

76. Dalla materia prima al -prodotto finite 2a parte Text./ Diemmi di Mario // Parma impianti: Food Process. Plants. - 2000. - № 40. - P. 29-34, 37-42, 45-51,53-59.

77. Dobromilska, R..Studia nad polepszeniem warunkow wzrostu i owo- cowania papryki slodkiej (Capsicum annuum L.) uprawianej vv tunelu folio wym na Pomorzu Zachodnim: Praca habilitacyjna. Text. / R. Dobromilska. - Szczecin. -2000.-70 с

79. Gurta Es Seyhan, F. Low temperature mushroom (A. bisporus) drying with desiccant dehumidifiers Text. / F. Gurta Es Seyhan, O. Evranuz // Drying Technology. - 2000. - № 18. - С 433-445.

80. Haxaire, L. Frites: les premiers pas duneligne modele Text. / L. Haxaire Process : Magazine des technologies alimentaires. - 2001. - № 1174. - P. 18-20.

81. Koch, K. Einfluss der Dungung auf Entvicklung Ertrag und Inhaltsstoffe von Topinambur Text. / К Koch. Zuckerindustrie, 2000. Bd 115. S. 9-12.

82. Modeling and design of an industrial dryer with convective and radiant heating Text. / R. A. Cairncross, S. Jeyadev, R. F. Dunham и др. -Minneapolis(Mn), 1995. - 27- с. - (UMS1 research report/ Univ.of Minnesota; 95/116): P. 18-19.

83. Oscarson, M. Composition and microstructure of waxy, normal and high amilose barley samples Text. / M. Oscarson, T. Parkkonen, K. Autio, P. Aman // J. Cereal Sci. 1997. - № 26. - P. 259-264.

84. Rudiger, R. Die energetische Bedeutung der Trocknung. «Energiean- wendung» Text. /R. Rudiger- 1983.-32, № 5. - S. 165-166.

85. Viscoelastic behaviour of dehydrated products during rehydration Text. / Krokida M. K., Kiranoudis Т., Maroulis Z. В. // J. Food Eng. - 1999. - 40. -№ 4 . - P . 269-277.

86. Sahai, D. Structural and chemical Properties of Native Corn Starch Granules Text. / Sahai D., Jackson D.S./ Starch/Starke.48. - 1996. - № 7/8.

87. Sandall, O.C., Hanna O.T., Wilson C.L. Heat transfer across turbulent falling liquid films Text. / Sandall O.C., Hanna O.T., Wilson C.L. «AlChe Symp. Ser.", 1984 - 80 - № 236 - P. 3-9.

88. The biology of Canadian weedsText. / P.B. Cavers, D.R. Clements et al. // Can. J. Plant Sci., 1995. Vol. 74, № 5. P. 1374-1385.

89. Thermal conductivity prediction of fruits and vegetables using neural networks Text. / Hussain Mohamed Azlan, Rahman M. Shafiur // Int. J. Food Prop. - 1999. - 2, 2. - P. 121-137.

90. Viscoelastic behaviour of dehydrated products during rehydration / Krokida M. K., Kiranoudis Т., Maroulis Z. B. // J. Food Eng. - 1999. - 40, № 4. - P . 269-277.

91. Yan Shao-qing. Shanghai ligong daxue xuebao Text. / Yan Shao-qing, Peng Hai-zhu, Hua Zse-zhao, Liu Bao-lin J. Univ. Shanghai Sci. and Technol. -2000. - 22, № 3. - P. 202-206.