автореферат диссертации по технологии продовольственных продуктов, 05.18.12, диссертация на тему:Разработка процесса экструзионного получения витаминизированных продуктов из зерновых культур и их сушки

.. г, ГОСЭДОРСТВЕШШИ КОМИТЕТ РФ ПО ВНС1ЕНН ОБРАЗОВАНИЮ

0 Ой

Носковская ордена Трудового Красного Знанени Государственная .. А '.(|Р ".00:1 Академия пищевнх производств

На правах рукописи

/

ЙЛЬ-ФПУРИ Кхалвд Исмаил

УДК: 664.696.2:564.64?.3.085.1/.3(043.3)

РАЗРАБОТКА ПРОЦЕССА ЗКСТРЗЗЙОННОГО ПОЯЗЧЕНЯЯ ВИТЙШВШРОВПНШ ПРОДУКТОВ из ЗЕРНОВЫХ КНЛЬИР и их сзвки

Специальность 05.18.12 - Процессы, мамины и агрегаты

пищевой промышленности

АВТОРЕФЕРА Т диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Носква - 1Э94

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ РФ ПО ВНС1ЕНЗ ОБРАЗОВАННО

Московская ордена Трудового Красного Знамени Государственная Академия пщевых производств

На правах рукописи

АЛЬ—ФПНРИ Кхалед Исмаил

НДК: 664.696.2:664.647.3.085.1/.3(043.3)

РАЗРАБОТКА ПРОЦЕССА ЭКСТРНЗИОННОГО ПОЛУЧЕНИЯ ВНТАШИЗИРОВАННаХ ПРОЕКТОВ из ЗЕРНОВЫХ кальтзр и их сзш

Специальность 05.18.12 - Процессы. мамины и -агрегаты

лицевой промышленности

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва - 1994

Научный консультант Официальные оппоненты

Работа выполнена на кафедре "Процессы и аппараты пищевых производств" Московской ордена Трудового Красного Знамени Государственной академии пищевых производств.

Научный руководитель - доктор технических наук, профессор

Бабенко В.Е.

- кандидат технических наук, доцент Плаксин Ю.М.

- заслуженный деятель науки к техник РФ доктор технических наук, профессор Рудобашта С.П.

- доктор технических наук, профессор Тюрев ЕЛ.

Ведущая организация - научно-производственное объединение

"Мир"

Зо

Защита диссертации состоится "¡т " апреля 1994 г. в № час на заседании Специализированного Совета К 063.51.07 Московской ордена Трудового Красного Знамени Государственной академии пищевыз производств по адресу: 125080, Москва, Волоколамское шоссе, П.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке академии.

Отзывы ьа автореферат в двух экземплярах, заверенные печатью учреадения, просьба направлять по указанному адресу.

Автореферат разослан " марта 1994 года.

Ученый секретарь Специализированного Совета кандидат технических наук, доцент

Савина И.К.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ.

Актуальность работы: Создание новых продуктов питания, имеющих высокую питательную ценность и хорошие вкусовые качества является приоритетной проблемой б Сирийской Арабской республике. 3 ассортименте продовольственных товаров, вырабатываемых пищевой промышленностью Сирии, значительное место занимают тшзвые концентраты, выпуск которых в ближайшие пять лет увеличится более, чем в 2 раза. К ним относятся сухие завтраки и эксгрудаты из зерновых культур, котсрие в настоящее Ереия экспортируется из Сирии как сырье. Большие возможности при этой имеются в Сирии по производству пищевых добавок из фруктов (виноград, абрикосы) и цитрусовых культур (мандарины, апельсины, грейпфруты).

Для этого в настоящее время необходимо:

Во-первых, создать новые линии для получения высококачественных продуктов с использование« национальных зервовнх культур (крупа, мука и т.д.) и добавок (мандариновая'крупка, изюм, инжир, абрикос, порошок из них и др.). Во-вторых, необходимо максимально использовать энергосберегающие технологии и, в частности, использовать солнечную энергию, которая есть в Сирии в избытке.

Получение пищевых продуктов с помощью экструдированкя относится к новый технологиям, которые обеспечивают комплексную переработку сырья и получение высококачественных продуктов с минимальными затратами энергии.

Процесс экструзии широко используется в отраслях пивзвой промывленности развитых стран мира.' В Сирии производство экстру-зионных продуктов питания ограничивается пока производством пшеничных, кукурузных и других видов продуктов. Это обусловлено отсутствием автоматизированных ланий и оборудования, а также недостаточной научно-технической проработкой процессов.

Перспективным методой в получении тагах продуктов является зкструзионнм обработка сырья с частичным введением лицевых национальных дабавок непосредственно в экструдируемув смесь. Однако ряд вкусовых лобавок в ароматизаторов разлагается при термомехани-ческэй обрааотке в экстрударе. Вследствие этого ови не могут быть использовали в качестве компонентов экструдируеиой смеси.и представляется целесообразным нанесение их в качестве добавок на экст-рудатов и их суаки.

При реаевии задач суоки зкструдатов и тепловлаяностной обработки сельскохозяйственного сырья использование солнечной энергии является перспективным и обеспечивает заметную экономию-органического топлива.

Одной из стран мира, которая имеет большой потенциал для использования гелиотехнологий является Сирия, где поток солнечной

2

радиации составляет от 7...10 гДжЛм год) на горизонтальной плоскости. Отсутствие достаточно обоснованных гелиотехнологий в Сирии ограничивает вх применение. Поэтому использование солнечной энергии при производстве зкструдатов является одной из задач, решаемых в данное диссертации.

В связи с этим актуальное значение приобретает создание новых видов высококачественных экструдированных продуктов с использованием национальных зерновых культур и пищевых добавок, применение ИК излучения и солнечной энергии, для создания новой конструкции установки по сушке зкструдатов и обоснование рациональных режимов процесса.

Цель и задачи исследования. Целью работы является разработка новых видов высококачественных зкструдатов с использованием национальна* зерновых культур и пищевых добавок и использование процесса эвструдирования и суаки продуктов на основе применения

ИК излучения, солнечной энергии и тепловых насосов, позволяющих обосновать рациональные режимы процессов г разработать энергосберегающую установку с использование« солнечной энергия и сбросного тепла.

В соответствии с поставленной целью решались следующие задачи :

- получение новых видов экструдированных продуктов на- эсзо-ве манной и других круп, а также национальных пиазвнх добавок;

- изучение процесса экструзии и сушки экструдатов к влияния режимов обработки на их свойства;

- определение теплофизических характеристик (Т1Х) экструдатоЕ;

- исследование спектральных и интегральных термооадиациозных характеристик (ТРХ) экструдатов с национальным: добавками;

- выбор рационального типа ИК излучателя и оптимального режима его работы;

- разработка рациовальной технологии экструдирования и сушки экструдатов с использованием ИК излучения и солнечной энергии;

- разработка номограмм для расчета полей энергетического облучения от блоков линейных излучателей, снабжеввых отражателями плоской и цилиндрической формы;

- разработка методики инженерного расчета гелиоустановок с использованием теплового насоса и аккумулятора;

- создание опытной гелиоустановки для сумей экструдатов, включающей в себя тепловой насос для использования отходящего тепла, коллектор и аккумулятор для использования солнечной энергии.

Научная новизна. Разработаны новые виды высококачественных продуктов из национальных зерновых культур (манная крупа, кукуруза и др.) и добавок (изюм - 7%, мандариновая крупка - 6%; суаеныэ

отходы производства абрикосового сока - 8!, апельсинового сока -72; порошок вз фруктов я др.). Исследованы теплофизаческие и физико-механические свойства экструдатов. Определены оптические характеристика «сходного сырья, разработаны графоаналитические методики расчета палей энергетического облучения от блоков линейных ИК-излучателей с индивидуальными отражателями плоской и цилиндрической формы. Обоснованы рациональные режимы экструдирования новых продуктов в суяки экструдатов с использованием тепла ИК излучения к солнечной энергии. Разработаны методики инженерного расчета гелиоустановок с-тепловым насосом и аккумулятором солнечной энергии.

Практическая ценность. Практическая ценность работы определяется тем, что получены новые высококачественные продукты из зерновых культур с различными добавками, отличающиеся повышенной биологической в питательной ценностью. Разработан технологический режим производства таких продуктов, на примере манной крупы с различными национальными добавками (изюмом, мандариновой крупкой, сушеными отходами производства абрикосового и апельсинового сока, порошков из соков и др.). Выбраны параметры рационального размещения излучателей ..в .сушилке вибрационного типа, изготавливаемой в настоящее время НПО "Прибор". Выполнен инженерный расчет гелиоустановки с использованием теплового насоса и аккумулятора. Разработан и изготовлгв опытный образец этой установки, на которой определены тепловые характеристики солнечного коллектора, аккумулятора и теплового насоса, необходимые для инженерных расчетов ге-лиоуставовок. Создав ряд экспериментальных установок для исследования теплофизических и терморадиационных характеристик лицевых продуктов.

Апробация работы. Основные результата диссертационной рзбо-1ы положены на восьмой конференции молоды* учеаых к специалистов, посвященной 60-летию образования МТИПП.

Публикации. По теме диссертационной работы опубликовано 7 печатных работ.

Диссертационная рзбзта выполнена на кафедре "Процессы к аппараты пищевых производств".

Структура и сбъем диссертации. Диссертация состоит из введения, шести глав, выводов, списка литературы и приложений. Работз изложена на 254 страницах машинописного текста, содержит 24 рисунка, 25 таблиц и 27 графиков; список литературы включает наименования.

Содержание работы.

Во введении обоснована актуальность работы, выполнения исследований и получения экструзионных продуктов из зерновых культур с национальными добавками и их сушки. Сформулирована цель работы и задачи исследования, показана научная новизна и практическая ценность результатов исследований.

В первой главе дан анализ современных способов производства пищевых экструдированных продуктов из зерновых культур и пищевых добавок, сушки пищевых продуктов и даво обоснование повышения энергетической эффективности сушильных установок с использованием солнечной энергии.

Отмечено, что в настоящее время процесс сувкв экструдатов осуществляется, в основном, конвективным способом, ксюрый имеет ряд недостатков: высокую стоимость высученного продукта и значительную продолжительность процесса.

Обзор литературы показал, что одной из наиболее эффективных конструкций дхя сункк экструдатов является гелиоустановка с тепловым насссои для использования отходящего тепла и аккумулятором солнечной энергии. Наиболее современной установкой, которая обеспечивает высокие технико-экономические показатели процесса сушки и позволяет наносить жидкие пищевые добавки на масляной и водной основе является инфракрасная установка вибрационного типа.

На основании анализа.литературных данных сформулированы цели и задачи исследований.

Во втооси главе дан анализ экспериментального исследования физико-механачгсквх свойств и тгплофизических характеристик экструдатов из различных круп с добавками.

Для определения теплофизических характеристик (ТФХ) экструдатов применен метод регулярного режима, который позволяет одновременно определять численные значения всего комплекса ТФХ из одного эксперимента. Эксперименты проводились в интервале температуры ¿= 60 т ПО °С при влажности 6 т 16%. На рис Л представлены результаты экспериментального исследования ТФХ.

Получены обобщенные эмпирические зависимости для определения ТФХ экструдатоЕ:

I - коэффициент температуропроводности, мй/с;

а = та- о.озэ х ю'?<✓)_

" 0.108 х Ю+0 х Т + 4,68 х Ю+В

2 - коэффициент теплопроводности, Вт/м.град;

X = (3,42 х Т - 34,13) х Ю'4 " (2,48 х У + 1.55Г1 х Т

3 - коэ+фиииент теплоемкости, Дж/кг.град.

£ = 0,574 х Т - 10,60__(3)

' ~ (2,86-1^2 . а,37 xW х Т

[I)

(2)

Эти зависимости были использована при Еыборе оптимальных режимов суяки экструдатов с радиационно-конвентивным нагревом.

При инженерных расчетах внутреннего теплохгзсссперензсз необ-хсди« знаниг коэффициентов Елагопровсднгстг ССт :: терусЕлагс-проЕодности СсЦ, . Эксперименты проводились е интервале температуры £ = 50 т 90 2С г IV = 16 V 6Х.

Определено влияние условий обработки на объемную массу ) и коэффициенты взрыва ф экструдатов при различных режимах. В интервале температуры - КО т 200 2С при влажности 12 } 20% у. частоте вращения шнека 120 т 200 об/мин получены следующие эмпирические зависимости объемной массы экструдатов ох условий збса-сстки: А/; А ;/п •

а) ^ = 59,40 + 1,25■ (V (4)

о) 4 = 175,53 - 0,466(5)

с) Л = 1,667-/7 - 0.0019./72 - 60,171 (6)

где:

V- влажность, £ - температура, °С; Г) - частота вращения шнека, об/мин.

Получено обобщенное уравнение зависимости объемной массы экструдатов от условий:

Т = 58,23 + 4,57-й' - 0,42-£ + 0,46-п -"0,0019.Л2 " (7)

Экспериментально исследовали удельный насыпной вес экструдатов с добавками при изменении влажности в диапазоне = 7 * 162. В результате экспериментальных данных получена следующая эмпирическая зависимость:

9> = 65,313 + 2,05- IV + 0,34-Кг2 (8)

В третьей главе представлены результаты исследования термо-радаацаонных характеристик экструдатов - спектральных отражательной и прсвускательной Тг способностей. Эти данные необходимы для выбора рациоаального типа инфракрасных излучателей и режима его работы.

С цель» повышения точности и сокращения длительности определения оптических свойств светорассеивающих материалов нами была разработана установка для одновременного измерения спектральных отражательной |5Х г пропускательнэй Тх характеристик. Измерения производили со методике, разработанной Ю.М.Плаксивым, с помощью специальной приставки, которая использовалась совместно с инфракрасным спектрофотометром ИКС-14А. Была изготовлена также установка для одновременного измерения интегральных отражательной Я и пропускательвой Т способностей материалов.

Оптическая схема приставки с инфракрасным спектрофотометром ИКС-14А, позволявшим исследовать спектральные характеристики в диапазоне длив волн 0.7 «■ 15,0 мкм, представлена на рис.2.

Установка содержит источник излучения I, оптическую приставку 4 и двухлучевой спектрофотометр 5 с рабочим каналом 6 и каналом сравневш 7. Приставка включает в себя световоды 2 и 3, изготовленные из стекла КК<?-5, заслонку 8, эллипсоиды вращения 9 и 10 с внутренвим серебряным покрытием и кювету II. Подвижной экран 12 перекрывает прашедвее через образец излучение, пораболи-ческие зеркала 13 и 14 направляют лучистые потоки на плоские зеркала 15, 16, 17 в 18. Кювета представляет собой цилиндр, в котором помещается образец исследуемого продукта и который закрывается оптическими стеклами.

Нами получены уравнения спектральной отражательной способности двуслойной пластины (стекло и исследуемый продукт) с экраном -

^л,1+2+0 к ^ЛД+2+3 ЛУЧИС10Г° потока, прозедшего в кювете через трехслойную пластину (стекло - исследуемый продукт -стекло), к отраженному лучистому потоку (Р|д+->+з):

/? о . х! .

1\и2*з - + —Гр— +

• Тх,г • Ят., О /р „ _I_,

К - • /I-

(9)

и - л. т^'(10)

По формулам (9 и 10) получены значения спектральных отражательной 1^,2 и пропускательной Т^ 2 способностей исследуемого продукта.

В результате обработки" экспериментальных данных построены зависимости, спектральных терморадиационных характеристик акстру-датов от длины излучения при толчиве продукта «Г = 5 мм (3 т 6 мм), представленные на рис.3.

При увеличении толщины продукта от: 3 мм до 6 мм, пропуска-тельная способность уменьшается, а отражательная способность увеличивается.

Для инженерного расчета процесса обработки продуктов ИК-из-лучэниеи необходимы данзые по интегральным терморадиационным характеристикам зкструдатов. Нами был создан экспериментальный стенд для одновременного определения интегральной и отражательной характеристик пищевых продуктов.

Полученные экспериментальные данные позволили построить графики зависимостей интегральной пропускательной Т и отражательной способностей зкструдатов от толщины слоя и температуры излучателя (см. рис. <5 г 5).

На основе методики, учитывающей эффективность работы ИК-иэ-л/чзтелей при различной температуре излучающего элемента и селективность оптических свойств зкструдатов, выбран ИК-иэлучатель типа К-220-1000 с температурой спирали ТцС()= 2800К.

В четвертой главе изложены результаты экспериментального исследования процесса радиационноконвентивной сушки витаминизированных продуктов из зерновых культур.

Исследования проводились на разработанной и изготовленной нами опытно-экспериментальной сушильной установке с солнечным коллектором, аккумулятором тепла и тепловым насосом. Установка создана на основе предварительного анализа различных конструкций коллекторов для передачи энергии -солнца к продукту в сушильной установке.

Анализ показал, что применительно к национальным Сирийским условиям, когда не создано широкой базы для создания селективных покрытий, наиболее целесообразной является конструкция солнечного коллектора г У-образкай телловоспринимаюией поверхностью из металла с черным покрытием. Показано, чтс при угле раскрытия канавок 30й излучение, падающее в направлениях, близких к нормали для всей поверхности, будет несколько раз отражаться внутри ка-

навек. Проведенные расчеты показала, что применительно к инфракрасным установкам лучистый потек, претерпевший два отракения ст поверхности составляет 0,5 * 2,'25% от первоначального. Следовательно, такая конструкция поверхности коллектора позволяет обеспечить максимальное поглощение солнечного излучения. Пр;: этом радиационные характеристики поверхности коллекторов, прооабстав-иих в течение продолжительного периода не будут суаеотвенн: изменяться.

При разработке конструкции коллектора была выбрана фориз каналов, по которым проходит нагреваемый воздух. З'ормз каналов и и? размери обеспечивают Еысо.кую эффективность теплоотгзч;: к возду.».;. В иглях уменьшения тепловых похерь коллектор ссдерггт верхней стеклянную термоизолируюцую пластину, котсрая обеспечивает долговечность и устойчивость к погодным условиям.

Проанализированы основные способы аккумулирования тепловой энергии, которые должны учитывать местные условия. Эффективность системы аккумулирования связана с периодичностью их работы, о теплоемкостью применяемых материалов, с климатическими факторами, с размерами аккумулятора и т.д. В установке использована слоевая галичная насадка. Это позволило обеспечить достаточяо хорояий теплообмен мевду воздухом и твердым материалом насадяк. Поэтому перепады температуры, возникавшие между воздухом и твердым материалом при его охлаждении были достаточяо малы.

В работе показано, что для увеличения отдачи высушиваемому материалу полезного тепла от коллектора и аккумулятора в гелио-суиилке за счет более рационального способа ее преобразования эффективно применение тепловых насосов. Они позволяют восстанавливать сбросную энергию.

Схема опытно-экспериментальной гелиоустановки с аккумулятором тепла а тепловым насосом представлена на рис.6.

Показан:, что на процесс терморадиационной сушки экструда-тов основное влиягие оказывают три фактора: плотность теплового потока - £ температура воздуха - "Ьв и скорость воздуха -

Исследования проводились в следующем диапазоне изменения параметров процессов: скорость воздуха УБ от 0,4 до 3 м/с; -

р

тепловой поток от 3 до 9 кВт/м и -¿Б - температура воздуха от 30 до 90 °С.

9 нашем случае применен многоуравневый план эксперимента с использованием грзко-латинских квадратов для трех факторов. Пределы варьирования этих факторов выбраны на основании предварительных исследований.

Математеческая обработка экспериментальных данных позволила получить следующие уравнения для расчета средних значений постоянной скорости сушки в первый период процесса Д/ , коэффициента сушки во второй период процесса К и критической влажности У/кр

К = 8,4 х Ю"4 х Ю(0»257 2 уд'0,316+3,и?9 VЕ + О-027^ (II) 0,26 х Ю(0Д36^уд + °'079^в + 0,015

■'•в (12)

У£р- 446,5 х КГ17'99 х 10"3 + 2'96 х Ю'^в» (13)

Полученжые зависимости адекватно описывают процесс сушки экструдатов при радиационно-конвентивном способе и позволяют рассчитать значения// , Кии^г погрешностью 5 т 8% в пределах изменения параметров процесса, в которых проводились исследования:

Как показали исследования, при увеличении плотности теплового 2

потока от 6 до 9 кВт/и скорость сушки почти не изменяется, при

2

возрастании плотности теплового потока от 6 до 9 кВт/м скорость сушки увеличивается в 1,5 раза. Большое влияние на коэффициент

суаки К оказывает тепловой поток <^удпри изменении от 3 до б при этом К увеличивается в 2 раза.

При увеличении скорости воздуха в пределах от 0,4 до 3 м/с скорость суики увеличивается, а критическая влажность продукта при этом снижается.

Возрастание температуры воздуха от 30 до 90 °С более эффективно влияет на процесс сушки экструдатов, чем возрастание скорости Еоздуха от 0,4 до 2 м/с. При этом скорость сушки увеличивается, а критическая влажность продукта уменьшается. С повышением температуры резко увеличивается коэффициент диффузии.

При анализе данных о влиянии скорости воздуха на процесс — сушки показано, что в период постоянной скорости суаки при увеличении скорости воздуха от 0,4 до 3 м/с скорость процесса увеличивается в 1,5 раза, а в период падающей скорости сушки в 1,3 раза.

Интенсивность удаления влаги с поверхности продукта при этом

увеличивается и критическое влагосодержание уменьшается.

кр

Исследование эффективности суаки экструдата произведено при использовании теплового насоса с циркуляцией сушильного агента. Результаты исследований показаны на рис.7. При скорости сушильного агента 3 м/с экструдаты высушиваются с использованием теплового насоса до влажности = 5,8% в течение 40 минут.

Экспериментальные исследования, проведенные на опытной установке, показали целесообразность и более высокую эффективность использования тепловых насосов для сушки экструдатов, пищевых и сельскохозяйственных продуктов, по сравнению с традиционной конвективной сушкой.

Производственные испытания гелиосушильной установки с тепловым насоссм в иГАПП на кафедре ПАПП подтвердили методику инженерного расчета.

Предусмотрено использование гелиосуяилки в комплектной линии для производства сухих продуктов экструзионной технологии производительностью 20 * 50 кг/час.

Б пятой главе приведена результаты аналитического исследования процессов внутреннего тепло- и массопереноса при конвек-ткбности к инфракрасного нагрева с использованием теплоты солнца.

Проведено аналитическое и экспериментальное исследование полей энергетического облучения в рабочей камере инфракрзсной виб-рзоуклки с отражателями цилиндрической ферма.

Расчетная схема для аналитического описания лучистого теплообмена в Еибросушклке от блоков излучателей с отражателями цилиндрической формы и от линейных излучателей, снабженных индивидуальными отражателями цилиндрической формы представлена на рис.В.

Плотаость ? лучистого потока в вибросуиилке от блоков и ли-нбйнах излучателей определяется по уравнению:

I I [<Р£Шгп)- ЪШгр-'Ь 1 ; (Н)

я I

При облучении слоя экструдатов от блоков излучателей с отражателями цилиндрической формы функция ф^доимеет вид:

чум----*

.__+

+-1-агсЬ-_|Уг"

к.1,15'

Аналитические исследования теплообмена излучением, расчеты поля энергетического облучения (ПЭО) на поверхности экотрудатоа от блоков линейных ИК-излучателей с отражателями цилиндрическое формы позволили выбрать рациональное размещение излучателей з установке производительностью 20 * 50 кг/час.

При облучении от линейных излучателей о отражателями ¿язунп-рической формы функция ^¿(У) имеет вид:

Вэ-ёзп;(Хз ' £¿5)

г

3 !т г , • с«)

I с*) + № - -/(2Гг^(осух15у %

По формуле (16) рассчитаны поля энергетического облучения от линейных излучателей, снабженных индивидуальными отражателями цилиндрической формы, в различных направлениях (рис. 9).

Нами разработана номограмма для расчета полей энергети ■ ческого облучения на поверхности эктрудатов в ИК-камерах от линейных излучателей (рис. 10).

Эта номограмма была использована также при расчете параметров размещения излучателей в вибросуаилке для нанесения вкусовых добавок на экструдаты, установка изготавливается в НПО "Прибор".

В аестой главе. Посвящена практическому применению и перспективному использованию результатов исследования. Приведена методика инженерного расчета промышленной гелиоустановки, которая включает в себя определение характеристик солнечного коллек-

юра, аккумулятора, парокомпрессионногс теплового насоса, а также теплового расчета проектируемой ИК-усгановки с использованием солнечной энергии, расчитано количество экранов, установленных перед внутренними поверхностями рабочей камеры, которые позволяют снизить тепловые потери до 5Х.

Разработаны исходные требования и технологическое задание на промышленную установку для производства экструдатов из зерновых культур (крупы, муки) с различными добавками (сушеных фруктов, порошка из них). Предусмотрено использование предложенной установки в комплектной линии для производства сухих продуктов экструзионной технологии производительностью 20 * 50 кг/час, вклачаюцей дозирования сырья компонентов, экструдирования, нанесения добавок и их сушки, и упаковка.

Ожидаемый экономический эффект от внедрения в производство новых видов экструдированных продуктов (манной крупы с добавками изюма - 10%) составит 354,45 тыс.руб. в год на одну установку по ценам 1991-1992 гг.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

1. Разработаны технологии производства ноеых видов экстру-дирзБанных продуктов на основе национального сирийского сырья и различных фруктовых добавок: изюма, абрикосов, сушеной мандариновой крупки и сушеного вторичного сырья, образуемого при производстве абрикосового и апельсинового соков.

...Создан лабораторный стенд и исследованы коэффициенты влаго-проводности и термовлагопроводности новых видов экструдированных продуктов с различными добавками.

2. Изучено влияние переменных технологических параметров экструзионного процесса (влажности, температуры, частоты вращения шнека экструдера) на изменение свойств экструдатов ( из

канвой крупы с добавлением кэсма 7-ПХ). Оценена значимость влияния этик факторов на формирование физико-химических свойств экст-рудатов.

3. Созданы лабораторные стенды а исследованы коэффициенты влагопроводности и термовлагопроводности новых видов экструдиро-ванвых продуктов при температуре = 60 т 90 °С и влажности

М = 5 * 165.

4. Исследованы теплсфизические характеристики экструдатов на основе зернового сырья с различными пищевыми добавками'при температурах £ = 60 * 110 °С и влажности № = б г 16%.

5. Разработаны лабораторные стенды и исследованы спектральные и интегральные терморадиационные характеристики новых видое экструзионных продуктов в диапазоне длин волн = 0,7 т 15 мкы.

6. Выбран рациональный тип инфракрасного излучателя и режим его работы при сушке экструдатов.

7. Разработаны номограммы для расчета полей энергетического облучения на поверхности слоя экструдатов от блоков ливейвых излучателей, снабженных отражателями плоской и цилиндрической формы.

8. Построена номограмма для расчета полей энергетического

.' облучения от линейных излучателей, которая использована при обес-новании параметров рационального размещения кварцевых ламп КГ 220-1000 в вибросуаилке для экструдатов, изготавливаемой в настоящее время в НПО "Прибор".

9. Создана опытная гелиоустановка для сушки экструдатов с тепловым насосом для использования отходящего тепла, коллектором и аккумулятором для использования солнечной энергии.

10. Проведены экспериментальные исследования влияния основных режимных параметров - скорости, температуры воздуха и плотности теплового потока на кинетику сушки экструдатов. Обос-

нованы рациональные режимные параметры:^уд = (3...9) кВт/к2, V£ = (0,4.. .3) м/с, {.ъ = (30...90) сС.'

11. Получены формулы для расчета коэффициентов сушки в постоянной и падающей скорости и критической влажности при сушке экструдатов радиационно-конвективным способом.

12. Разработана методика инженерного расчета гелиоустановок с тепловым нзсосом. На опытно-экспериментальной гелиоустановке определены экспериментальным путем тепловые характеристики солнечного коллектора, аккумулятора и теплового насоса, необходимые для инженерных расчетов гелиоустановок. Выполнен тепловой расчет к определены параметры коллектора и аккумулятора, рассчитана тесритическак г фактическая мощности теплового насоса для сушилки производительностью 50 кг/ч готового продукта. Выполнен тепловой расчет рабочей камеры вибросуиилки, позволяющий снизить тепловые потери до 5%.

13. Разработаны рекомендации по практическому использованию полученных результатов. Разработаны исходные требования и техническое задание на гелиоустановку с тепловым насосом и аккумулятором для сушки экструдатов производительностью 20 i 50 кг/час.

результаты, полученные в пятой и шестой главах, носят обобщенный характер для сушки экструдатов на зерновой основе (манная крупа, тритекале, кукуруза и т.д.) с различными вкусовыми добавками (изюм, абрикосы, сухофрукты'к т.д.).

Ожидаемый экономический эффект от внедрения производства новых видов экструдированных продуктов (из манной крупы с изюмом) и гелиосушилки с тепловым насосом и аккумулятором составит . 354,45 тыс.руб. в год на одну гелиоустановку.

Основные полевения диссертации опубликованы в следующих работах

1. Аль-5ауои Кхалед, Плаксив D.U., Бабенке S.S. Исследование теплсфизичесхих характеристик экструдатов из манной крупы с изюмои. - М.: 1992, 2 10, с.50 - Деп. в АгроНИИТЭИПП 03.07.92 ;? 2492.

2. Аль-Фаури Кхалед, Плаксин D.M., Бабенко В.Е., Плаксин В.М. Экспериментальное определение коэффициента теомовлагопровсдностг. экструдатов из манной нрулы с изюмом. - ;,!.: 1992, £ 10, с.50. -деп. в АгроНИИТЭИПП 08.07,92 ¡Р 2493.

3. Плаксин D.M., Бабенко В.Е., Арвеладзе Д.Г., Аль-Фаури Кхалэд. Инфракрасная вибрационная установка для нанесения гидких добавок на экструдаты и их суика. / Научное обеспечение хранения и переработки растительного сырья в пищевой промышленности: Тез. докл. науча. конференции посвященной 60-летию образования МТИПП. 29-31 октября 1991 г. - М.: 1991. - с.101-102.

4. Бабенко B.S., Плаксин Ю.М., Арвеладзе Д.Г., Аль-Фаури Кхалед. Экспериментальное исследование коэффициентов влагопроводности и термовлагопроводности экструдутов./ Научное обеспечение хранения и переработки растительного сырья в пищевой промышленности: Тез. докл. научи. конференции посвященной 30-летия образования МТИПП. 29-31 октября 1991 г. - П., 1991, с.122.

5. Ильясов С.Г., Аль-Фаури Кхалед, Плаксин D.U., Ларин В.А. Размещение излучателей в инфракрасных проходных печах и сушилках. / Ис. консервная, овошесушильная и пищеконцентратная промышленность. - М.: АгроНИИТЭИПП, 1992, вып. !? 4, 1992, с. 5-8.

6. Аль-Фаури Кхалед., Плаксин О.!.!., Бабенко В.Е., Арвеладзе Д.Г. Экспериментальное исследование терморадиаиионнах

характеристик экструдатов. / НТР с рацпредложениями, АгроНИЙГЭИПП. - М.: 1993, Т 1, с. 25-28.

7. Плаксин С.К., Аль-Фаури Кхалед, Арвеладзе Д.Г., Бабенко В.Е.

Обоснование параметров рационального размещения кварцевых излучателей е вибросушилке экструдатов. "Известия высших учебных заведений". Пиаевая технология. Краснодар: 1993, № 3-4, с.

Условные обозначения.

■£ - температура, °С; Ы - влажность, %; V - скорость, м/с;

время, с; К - отражательная способность; Т - пропуска-телькая способность; ^ - плотность теплового потока, втА^;

С - расход продукта, кг/час; Вэ - энергетическая яркость спирали, вт/см2 стер; с! чкй - цилиндрический эквивалент спирали, м.

Рис. I. Зависимость тешюфтческих характеристик от температуры (а) и влажности (б): I - коэф. температуропроводности; 2 - коэф.' теплопроводности; 3 - удельная теплоемкость.

го

л

7Г1 ?5 / \ \

гз

А.

/I 11

! 1 » / #

5

Рис.2. Принципиальная схема устройства для изыеоения терморгдиационны;

1

1ч ч. Л- Г

1

[1А 1

т /

Г ГЧ

■

5 з гзгза? §5 х-»»

тщ,лчтг,

V \ г>

V 1 г

V \ у

\ V

^

Л ч \

1

(

V*

V

-

К.у.

Рис.4. Зависимость интегральной

пропускательной способности экструдатов до сутки от £Г,М1 толщины слоя и температуры (

Е: г Х.и«и.

Рис.3.- Спектральные тешора-диациониые характеристики экструдатов при толщине слоя 5 мм:

I - до сушки ;

II - после сушки

у

Т излучателя

и.

Рис.5. Зависимость интегральной отражательной способности экструдатов ОТ Т0Л1ЦИНЫ слоя 6*,) при температуре спиэали изл: чателя Ху. = 280 О К

Ркс. 6.

Схема зкспеокментальной гелиосушильной устан насосом и солнечным.коллектором: I - камера.

•ановки с тепло вид 3 - зентилятос;

Г-"

ный коллектор; 8 - аккумулятор; -заслонки; 16 - ИК-излучатель; 17 -

.ритель; < -воздуховода; и-» пульт управления.

>ис. 7. Кривые кинетики сушки экструдатов Ш-конвективным способом при различной температуре и скорости воздуха.

Рис. Ь. Схема для расчета ПЭО от линейных ИК-излучателей,снабженных индивидуальными цилиндрическими отражателями: I - ИК-излучателк, 2 - отражатели.

Ч -4 ч -I

Рис. 9. Поля энергетического облучения ог одиночного излучателя КГ-220-1000 в продольном направлении.

Рис. Ю. Номограмма для расчета полей энергетического облучения от, линейных излучателей длиной 1_=305 мы, Ни = 30*150 мм.