автореферат диссертации по технологии продовольственных продуктов, 05.18.12, диссертация на тему:Разработка способа и установки для сушки пшеничных зародышей и ржаных отрубей инфракрасным излучением

На правах рукописи

БЕЛЯЕВА СВЕТЛАНА СЕРГЕЕВНА

Разработка способа и установки для сушки пшеничных зародышей и ржаных отрубей инфракрасным излучением

Специальность 05.18.12 - Процессы и аппараты пищевых производств

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Санкт-Петербург 2013

005058904

Работа выполнена в ФГБОУ ВПО «Санкт -Петербургский национальный исследовательский университет информационных технологий, механики и оптики»

Научный руководитель: кандидат технических наук, доцент

Демидов С.Ф

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Алексеев Г.В.

кандидат технических наук, доцент Иваненко В.П.

Ведущая организация: ФГБОУ ВПО «Воронежский государственный

университет инженерных технологий»

Защита состоится

» 2013 г. в 14 часов на заседании

диссертационного Совета Д 212.227.09 при Санкт -Петербургском национальном исследовательском университете информационных технологий, механики и оптики по адресу: 191002, Санкт-Петербург, ул. Ломоносова, д.9. Тел./факс (812)3153015.

С диссертацией можаолзнакомйтьсяБ библиотеке университета. Автореферат разослан г.

Ученый секретарь диссертационного Совета доктор технических наук, профессор

В.С. Колодязная

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. На мукомольных заводах при переработке зерна в муку образуются побочные продукты: отруби, зародыши, мучка. Отделяемые зародыши используются нерационально в качестве отрубей. Их широко применяют в комбикормовой, косметической, пекарной, кондитерской промышленностях. Использование пшеничных зародышей в качестве диетического, лечебно-профилактического питания актуально из-за высокого содержания в них группы витаминов, микроэлементов, а главное, полиненасыщенных жирных кислот.

При взаимодействии с кислородом воздуха происходит окисление полиненасыщенных жирных кислот под действием фермента липазы и липоксигеназы, следовательно, изменяются органолептические показатели пшеничных зародышей, такие, как вкус и запах. Также в процессе хранения повышается микрофлора из-за большого влагосодержания продукта.

Основная ценность отрубей - в высоком содержании пищевых волокон. Именно недостаток в рационе клетчатки приводит к дисбактериозу и является одной из причин заболеваний кишечника. Отруби помогают отрегулировать его работу, улучшить микрофлору, вывести из организма излишки холестерина, снизить содержание сахара в крови при сахарном диабете.

Ржаные отруби, как и пшеничные зародыши, не стойки при хранении из-за высокого количества микроорганизмов. Для снижения активности ферментного комплекса и сохранения органолептических показателей пшеничных зародышей и ржаных отрубей необходимо проводить тепловую обработку, снижая влагосодержание продукта до б кг/кг.

В настоящее время сушка пшеничных зародышей осуществляется в вакуум-сублимационных установках. Она сопряжена со значительными затратами электроэнергии, металлоёмкая и дорогостоящая. Сушка пшеничных зародышей осуществляется и в конвективных установках с осциллирующим режимом, которая связана с длительным временем обработки продукта.

Математических моделей, особенно взаимосвязанных тепломассообменных процессов термической обработки пшеничных зародышей, недостаточно. Актуальным является математическое моделирование процесса сушки пшеничных зародышей, учитывающее особенности теплоподвода при использовании инфракрасного нагрева.

Работа проводилась в соответствии с тематическим планом НИР СПбГУНиПТ по теме НИР кафедры «Техника мясных и молочных производств» «Развитие научных основ и совершенствование оборудования мясных, молочных и других пищевых производств» (№ гос. регистрации 01.2007.035504).

Цель и задачи исследования. Целью данной работы является разработка теоретических и практических основ интенсивного объемного влагоудаления из пшеничных зародышей^ и ржаных отрубей инфракрасным излучением длиной волны 1,5-3,0 мкм.

В соответствии с поставленной целью решались следующие задачи:

- изучение основных характеристик пшеничных зародышей и ржаных отрубей как объектов сушки;

- изучение механизма и основных закономерностей процесса сушки пшеничных зародышей и ржаных отрубей;

- создание экспериментального стенда для исследования процесса сушки пшеничных зародышей и ржаных отрубей ИК- излучением;

- экспериментальное исследование кинетики процесса сушки пшеничных зародышей и ржаных отрубей при инфракрасном излучении длиной волны 1,53,0 мкм в зависимости от плотности теплового потока ИК-излучения, высоты слоя пшеничных зародышей и ржаных отрубей , расстояния от ИК-излучателя с функциональной керамической оболочкой до слоя продукта;

- анализ влияния основных параметров на эффективность сушки пшеничных зародышей и ржаных отрубей инфракрасным излучением длиной волны 1,5-3,0 мкм;

- разработка математической модели процесса сушки инфракрасным излучением пшеничных зародышей и ржаных отрубей в виде аналитических решений соответствующих краевых задач совместного тепло- и массопереноса;

- экспериментальное исследование температурного поля инфракрасной нагревательной системы;

- экспериментальное исследование равномерности инфракрасной сушки пшеничных зародышей по влагосодержанию и температуре поверхностного слоя на промышленной установке в зависимости от конструкции отражателей;

- разработка способа инфракрасной сушки пшеничных зародышей и ржаных отрубей;

- разработка и методика инженерного расчёта конструкции сушилки производительностью 150 кг/ч по исходному сырью;

- оценка экономической эффективности предлагаемой конструкции;

- проведение апробации предполагаемого способа сушки пшеничных зародышей и ржаных отрубей в производственных условиях.

Научная новизна. Выявлены кинетические закономерности процесса сушки пшеничных зародышей и ржаных отрубей на тефлоновой ленте инфракрасным излучением длиной волны 1,5-3,0 мкм в зависимости от плотности теплового потока ИК-излучения, высоты слоя пшеничных зародышей и ржаных отрубей, расстояния от ИК-излучателя с функциональной керамической оболочкой до слоя продукта.

Установлены пределы изменения температур нагрева пшеничных зародышей и ржаных отрубей при инфракрасной сушке.

Разработана математическая модель сушки пшеничных зародышей в слое с использованием инфракрасного излучения в виде аналитического решения системы совместного тепло- и массопереноса, дающая возможность прогнозировать значения температуры и влагосодержания в пшеничных зародышах и ржаных отрубях, время, необходимое для получения искомых конечных значений температуры и влагосодержания, интенсивность тепловой обработки.

Определены рациональные технологические параметры процесса сушки пшеничных зародышей и ржаных отрубей инфракрасным излучением длиной волны 1,5-3,0 мкм.

Практическая значимость работы заключается в том, что разработана установка для сушки пшеничных зародышей и ржаных отрубей инфракрасным излучением. На основе теоретических и экспериментальных исследований

разработана конструкция малогабаритной сушилки для пшеничных зародышей и отрубей ржаных при ИК-излучешш длиной волны 1,5-3,0 мкм.

Разработаны совместно с кафедрой ТМиМП института Холода и Биотехнологий НИУ ИТМО и ФГУП "ФНЩ «Прибор» (г. Москва) от 23 марта 2012 года исходные требования и техническое задание на установку для сушки пшеничных зародышей и ржаных отрубей.

Новизна технических решений подтверждена положительным решением на выдачу патента РФ № 2012109982 Установка для сушки растительного сырья. Подана 15.03.2012. Выд. 02.04.2013.

Основные положения работы, выносимые на защиту: экспериментальное исследование кинетики процесса сушки инфракрасным излучением пшеничных зародышей и ржаных отрубей длиной волны 1,5-3,0 мкм; анализ влияния основных параметров на эффективность сушки пшеничных зародышей и ржаных отрубей инфракрасным излучением; исследование кинетических закономерностей процесса сушки пшеничных зародышей и ржаных отрубей в виде уравнений регрессии^ разработка математической модели процесса сушки пшеничных зародышей и ржаных отрубей инфракрасным излучением в виде аналитического решения соответствующей задачи совместного тепло- и массопереноса; исследование температурного поля инфракрасной нагревательной системы; исследование равномерности инфракрасной сушки пшеничных зародышей по влагосодержанию и температуре поверхностных слоев на промышленной установке в зависимости от конструкции отражателей; разработка и методика инженерного расчёта конструкции сушилки производительностью 150 кг/ч по исходному сырью.

Апробация работы. Результаты исследований докладывались и обсуждались на Международной научно-практической конференции: Инновационные пищевые технологии в области хранения и переработки сельскохозяйственного сырья (Краснодар 2012 г.), VII Международной научно-практической конференции: Современное состояние естественных и технических наук (Москва 2012г.), Международной научно-технической конференции «Адаптация ведущих технологических процессов к пищевым машинным технологиям» (Воронеж 2012 г.).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 12 работ, в том числе 9 статей в журналах, рекомендованных ВАК РФ, получено положительное решение на выдачу патента на изобретение Российской Федерации.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 5 глав, основных выводов и результатов, списка литературы и приложения. Работа изложена на 95 страницах машинописного текста, содержит 36 рисунков и 19 таблиц. Список литературы включает 90 наименований. Приложения к диссертации представлены на 12 страницах.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

В рамках структуры рассматриваемой проблемы обоснована актуальность темы диссертационной работы, ее научное и практическое значение.

Приведена характеристика пшеничных зародышей и ржаных отрубей как объектов сушки. Проанализированы современные способы и оборудование для

сушки пшеничных зародышей и ржаных отрубей. Показано, что существующие аппараты не отвечают всем технологическим особенностям сушки пшеничных зародышей и ржаных отрубей.

Проанализированы методы математического описания тепловой обработки (сушки) пшеничных зародышей и ржаных отрубей, методы тепло- и массообмена в пищевых продуктах при сушке. Проведен аналитический обзор современного состояния вопроса математического моделирования процесса сушки зародышей зерна пшеницы и ржаных отрубей. На основании изложенного были сформулированы цель и задачи диссертационной работы.

Получены зависимости времени процесса сушки пшеничных зародышей и ржаных отрубей на тефлоновой ленте ИК-излучением от толщины слоя пшеничных зародышей и ржаных отрубей, плотности теплового потока, расстояния от ИК-излучателя с функциональной керамической оболочкой до слоя.'

Эксперименты проводились по плану полного факторного эксперимента (ПФЭ) на трех уровнях типа 23 на лабораторной установке, в которой в качестве источника излучения использовались линейные кварцевые излучатели диаметром 0.012м с керамической функциональной оболочкой (рис. 1). Для снятия температурных полей в слое пшеничных зародышей и ржаных отрубей использовались хромель-алюмелевые ТХА 9419-23 термопары градуировки ХА94, с диаметром проволоки 2.5-10чм. Измерение плотности теплового потока осуществлялось при помощи термоэлектрических датчиков плотности теплового потока ДТП 0924-Р-0-П-50-50-Ж-0. Многоканальный измеритель теплопроводности ИТ-2 в комплекте с преобразователями плотности теплового потока и термопарами использовался в качестве устройства автоматизированного сбора и обработки информации. Измерение температуры поверхности слоя зародышей зерна пшеницы и ржаных отрубей производилось при помощи инфракрасного термометра Яауйк МЫТетр МТ6.

Для измерения изменения массы пшеничных зародышей и ржаных отрубей в течение процесса сушки применялись весы ОБ-бОО. Погрешность измерения не превышала ±0.3 %. Для измерения влажности пшеничных зародышей и ржаных отрубей применялся анализатор влажности ЭЛВИЗ-2. Погрешность измерения не превышала ±0.1%.

Рисунок 1 г Схема экспериментальной установки для исследования процесса тепловой обработки пшеничных зародышей и ржаных отрубей при инфракрасном излучении. 1- отражатель, 2 - сушильная камера, 3 - подложка (тефлоновая лента), 4 -инфракрасный излучатель, 5 - весы, 6 - термопары, 7 - датчики плотности теплового потока, 8 -измеритель теплопроводности ИТ-2, 9 - персональный компьютер, 10 -анализатор влажности ЭЛВИЗ-2.

Пшеничные зародыши (с влагосодержанием 12 кг/кг) и ржаные отруби (с влагосодержанием 13 кг/кг) равномерно распределяли на тефлоновой ленте слоем от 5 до 10 мм в сушильной камере, и при заданных параметрах слой пшеничных зародышей или ржаных отрубей подвергался обработке ИК-излучением с выделенной длиной волны при переменных значениях факторов до влагосодержания 6 кг/кг и до температуры на поверхности продукта 60-65 °С. Расстояние между ИК-излучателями составляло 60 мм.

В результате статистической обработки результатов экспериментов получено уравнение регрессии, адекватно описывающее процесс сушки пшеничных зародышей при действии выбранных факторов:

0-134,4-1,-66,0-22-\Ь,5-Хъ+2,8-г2гъ + \0,0-2,-22+2,8-2,-2ъ-0,4-1,(1)

где

х - время сушки пшеничных зародышей, с;

Ъ\ - плотность теплового потока ИК-излучения, от 4,48 до 5,26 кВт/м2;

'¿2 - высота слоя обрабатываемого материала, от 5 до 10 мм;

23 - расстояние от ИК-излучателя до слоя пшеничных зародышей, от 40

до 60 мм.

Анализ уравнения регрессии (1) позволил получить информацию о степени влияния факторов на рассматриваемый процесс. Как видно из уравнения, наибольшее влияние из выходных параметров оказывала высота слоя пшеничных зародышей, следующими по значимости оказались плотность теплового потока и расстояние от ИК-излучателя до слоя продукта соответственно. Факторы Ъг и по мере их роста повышают, а фактор Ъ, снижает значение функции отклика т.

Так как в уменьшении времени сушки и увеличении производительности заключается интенсификация процесса сушки пшеничных зародышей и ржаных отрубей, с учетом качества готового продукта были определены наилучшие режимы процесса.

Анализ результатов показал, что пределы изменения параметров сушки пшеничных зародышей инфракрасным излучением с выделенной длиной волны 1,5-3,0 мкм следующие: плотность теплового потока 4,48 - 5,26 кВт/м2, высота слоя 5-10 мм, рсстояние от слоя продукта до ИК-излучателя 40 - 60 мм. При таких значениях параметров минимальное время сушки пшеничных зародышей инфракрасным излучением составляет 300-450 с.

Рисунок 2.-Кривые процесса сушки инфракрасным излучением слоя пшеничных зародышей толщиной 10 мм при плотности теплового потока ИК -излучателя 5,26 кВт/м2: I, III- 0= 0(т), 1= 1(т) расстояние от слоя продукта до ИК-излучателя 60 мм: 1- на поверхности слоя продукта; 2- в центре слоя; 3- на подложке;; II, IV- 0= С(т), «Ч) -расстояние от слоя продукта до ИК- излучателя 40 мм: 1- на поверхности слоя продукта; 2- в центре слоя; 3- на подложке

Из анализа кривых видно, что влагосодержание пшеничных зародышей на протяжении всего процесса сушки уменьшается с течением времени по линейному

закону. Скорость влагоотвода составляет ^г~ = 1 кг/(кг-мин).

Отмечалось быстрое повышение температуры на поверхности и в центре слоя пшеничных зародышей и ржаных отрубей с течением времени (рис. 2). Таким образом, в материале возникает температурный градиент. Скорость изменения температуры составляет 5-6 °С/мин.

При инфракрасной сушке пшеничных зародышей происходит перемещение механически связанной влаги из центральных слоев пшеничных зародышей к поверхности. При сушке не происходит перегрев поверхностного слоя, который может привести к денатурации белковой части пшеничных зародышей. При инфракрасной сушке пшеничных зародышей с длиной волны 1,5 - 3,0 мкм с определенного момента времени наблюдается совпадение направлений перемещения влаги как в результате влагопроводности, так и термовлагопроводности, что интенсифицирует процесс извлечения влаги.

На следующем этапе приведены экспериментальные исследования процесса тепловой обработки ржаных отрубей инфракрасным излучением выделенной длины волны.

При математической обработке экспериментальных данных сушки ржаных отрубей ИК-излучением при действии выбранных факторов получено уравнение регрессии:

t=-281,0+59,4-zi + 207,3-z2+1,1-z3-37,5-z1'z2) (2)

где

т- время сушки ржаных отрубей, с;

Zi - плотность теплового потока ИК-излучения, от 4,48 до 5,26 кВт/м2;

Zj - высота слоя обрабатываемого материала, от 5 до 10 мм;

Z3 - расстояние от ИК-излучателя до слоя ржаных отрубей, от 40 до 60 мм.

Анализ уравнения регрессии (2) показал, что на время сушки ржаных отрубей оказывают влияние все факторы. По данному уравнению можно сделать вывод, что наибольшее влияние из входных параметров оказал Z2, следующими по значимости оказались факторы Zi и Z3 соответственно.

Эксперименты проводились на лабораторной установке (рис. 1 ).

Погрешность аппроксимации R2 зависимости Y=-f[Zi, Z2, Z3,) составила не более 0.9.

Рисунок 3,—Кривые процесса сушки инфракрасным излучением слоя ржаных отрубей толщиной 5 мм при плотности теплового потока Ж -излучателя 5,26 кВт/м2: I, III- 0= 0(т), 1= 1(х) расстояние от слоя продукта до ИК-излучателя 60 мм: 1- на поверхности слоя продукта; 2- в центре слоя; 3- на подложке; II, IV- 0= 0(т), 1= 1(т) -расстояние от слоя продукта до ИК-излучателя 40 мм: 1- на поверхности слоя продукта; 2- в центре слоя; 3- на подложке

Далее приведена математическая модель в виде аналитического решения краевой задачи взаимосвязанного тепло- и массопереноса, позволяющее прогнозировать температуру и влагосодержание в слое пшеничных зародышей. Слой обрабатываемого материала рассматривается как неограниченная пластина.

Математически краевую задачу совместного тепло- и массопереноса для однородного и изотропного капиллярно-пористого коллоидного тела основной геометрической формы - неограниченной пластины - можно сформулировать следующим образом:

требуется решить систему дифференциальных уравнений в частных производных

ilL= а <ti+ еРди I

5т а" дх2 С 8т cqy0

(3)

ди э2с/ se2t

"5—= ат—т+а„,5—т (4)

8т m дх2 дх2 У '

(т > О, 0 < X < И)

при следующих условиях:

t (х, 0) = t0 = const; (5)

U (х, 0) - Uo = const; (6)

t (0, т) = t„ = const; (7)

дх д х

-А,^^+??(т)-(1-£)р9и(т) = 0; (9) 8U(h,r) , dt(h,т) , n

a^-YT-+a»y°-Tr~+q" = (10)

Здесь (3) - уравнение теплопереноса; (4) - уравнение массо- (влага-) переноса; равенства (5) и (6) - начальные условия; (7) - граничные условие, описывающее

температуру поверхности слоя пшеничных зародышей, прилегающих к тефлоновой подложке сушильной установки; граничное условие (8) - условие влагоизоляции. Граничное условие (9) является уравнением баланса тепла: подведенное тепло к поверхности тела д„ (г) расходуется на испарение жидкости

РЧт (т) и на нагрев тела ( -А,5^'- ). Граничное условие (10) - уравнение баланса

массы вещества - условие радиационной сушки влажных дисперсных сред.

На основании известного теоретического вывода и результатов лабораторного эксперимента в уравнение (3) введён внутренний источник тепла, мощность которого снижается от поверхности слоя материала по параболическому закону:

= ш0 х7-\1р

^У, счУ„к2-\1р (")

Граничные условия (9) - (10) по своему физическому содержанию отражают большой класс теплообмена и массообмена, включая в себя радиационные теплообмен.

Рассмотрим упрощённую задачу: на основании многих экспериментальных

данных пренебрежём членом ат5-~в уравнении (4), т.е. не будем учитывать

процесс термодиффузии влаги £/, более того, примем термоградиентный коэффициент <5 = 0, т.е. будем считать, что термоградиентный перенос вещества отсутствует. Кроме того, как показывают наши экспериментальные исследования, потоки тепла и влаги через поверхность тела можно считать неизменными.

Аналитическое исследование краевой задачи (3) - (11) с учётом отмеченных упрощений получено методом интегральных преобразований Лапласа в следующем обобщённом критериальном виде :

в = в(Х, Ро, Ки Ьи)- (12)

Т=Т(Х, Кц, Кгт,Ко,Ро, Ьи). (13)

Результаты сопоставления аналитических и экспериментальных исследований подтвердили адекватность модели процесса изменения температурных и влажностных полей в высушиваемом материале с допустимой точностью ± 7 - 12%.

Проведены экспериментальные исследования по равномерности обработки пшеничных зародышей и ржаных отрубей по влагосодержанию и температуре, исследованы температурные поля инфракрасной нагревательной системы на промышленном аппарате.

_500 мм__^

.................

1 2 3 4 5 6 7 8 9 ю 11 12 13 14 15 1

Рисунок 4гЗависимость изменения влагосодержания пшеничных зародышей от радиуса (1 — 30 мм, 2 — 35мм, 3-40 мм) полукруглого отражателя на выходе из установки.

1 23456789 10 11 12 13 14 15 16

Рисунок 5—Зависимость изменения температуры на поверхности слоя пшеничных зародышей от радиуса (1 — 30 мм, 2 — 35мм, 3 - 40 мм) полукруглого отражателя на выходе из установки.

Из графиков 4, 5 видно, что при установке отражателей с радиусом закругления 30 мм и 35 мм, распределение влагосодержания готового продукта на выходе из установки по ширине ленты неравномерно, при этом наблюдается перепад значений на краю тефлоновой ленты от 6,2 кг/кг до 6,4 кг/кг, превышая требуемое конечное значение 6 кг/кг, соответственно меняется температура пшеничных зародышей от 63 °С до 58 °С.

На основе экспериментальных данных были построены графики зависимости температурного поля от расстояния ИК-излучателя до термопары (рис. 7).

20 мм 25 мм 30 мм 35 мм 45 мм

Рисунок 6-Расположение термопар для измерения температурного поля в поперечном и продольном направлениях от инфракрасного линейного кварцевого излучателя: 1 - ИК-излучатель; 2, 3,4, 5, 6,7 - термопары; 8 - полукруглый отражатель.

15 20 25 30 35 40 45 50

Н, мм

— Термопары расположены на краю отражателя (см. рис.б) -—— Термопары расположены под ИК-нагревателем (см. рис.6) =»—«»Термопары расположены по центру радиуса отражателя (см. рис.6)

Рисунок 7-График зависимости температурного поля инфакрасной нагревательной системы при плотностях теплового потока 5,26 кВт/м2 (кривые 1.1, 1.2, 1.3,) и 4,8 кВт/м2 (кривые 2.1, 2.2,2.3), расстояния от ИК-излучателя до точки измерения при расположениях термопар на краю отражателя (кривые 1.3 и 2.3), по центру радиуса отражателя (кривые 1.2 и 2.3), под ИК-излучателем (кривые 1.1 и 2.1).

Анализ полученных данных показывает, что абсолютно равномерное температурное поле лучистого потока получить очень трудно. Наблюдается неравномерность температурного поля инфракрасной системы в сушильной камере по высоте от ИК-излучателя до слоя продукта и ширине отражателя. Разброс температуры теплового поля на поверхности обьекта сушки от центра и до края отражателя составляет 6-7 °С.

Изложена методика инженерного расчёта аппарата. В результате разработана и внедрена установка для инфракрасной сушки пшеничных зародышей и ржаных отрубей (рис. 8)

Ш. Т .

1*|||1>ДП

у'Ш'Ш*

Рисунок отрубей.

■ннншзяж

• Установка для инфракрасной сушки пшеничных зародышей и ржаных

Разработана усовершенствованная установка для инфракрасной сушки пшеничных зародышей и ржаных отрубей (рис. 9). На данное изобретенение получено положительное решение на выдачу патента РФ.

1 — корпус; 2 - двухуровневый транспортёр; 3 — лента из тефлона; 4 — привод; 5 — бункер загрузки насыпного сырья; 6 — слой обрабатываемого материала; 7 — лоток выгрузки; 8 — инфракрасные излучатели; 9 — экранирующие отражатели; 10 — кантователь; 11 — продольно разделяющий лоток; 12, 13 — ручьи (верхний и нижний слой продукта соответственно); 14,15 —шиберные заслонки.

Фиг. ?

Рисунок 9.~Установка для инфракрасной сушки насыпного растительного сырья. Произведен расчёт экономической эффективности.

Основные выводы к результаты

1. Разработаны математические модели в виде уравнений регрессии процесса сушки пшеничных зародышей и ржаных отрубей инфракрасным излучением, характеризующие зависимость времени сушки от конструктивных параметров.

2. Выявлены основные кинетические закономерности процесса сушки пшеничных зародышей и ржаных отрубей инфракрасным излучением длиной волны 1,5-3,0 мкм. Влагосодержание пшеничных зародышей и ржаных отрубей на протяжении всего процесса сушки уменьшается с течением времени по линейному _ закону. Скорость влагоотвода для

пшеничных зародышей составляет ^jf = 1 кг/(кг-мин).

3. Найдены пределы изменения параметров сушки (времени сушки, температуры и влагосодержания) пшеничных зародышей, ржаных отрубей инфракрасным излучением с выделенной длиной волны 1,5-3,0 мкм в зависимости от плотности теплового потока инфракрасного излучателя, высоты слоя материала и расстояния ИК излучателя до слоя материала.

4. Разработана математическая модель процесса сушки пшеничных зародышей инфракрасным излучением, описывающая процессы тепло- и массопереноса, дающая возможность прогнозировать значения температуры и влагосодержания в слое материала, время, необходимое для получения искомых конечных значений температуры и влагосодержания.

5. Разработаны исходные требования и техническое задание на разработку аппарата сушки инфракрасным излучением пшеничных зародышей и ржаных отрубей производительностью 150 кг/ч по исходному продукту.

6. Внедрена установка для сушки инфракрасным излучением пшеничных зародышей и ржаных отрубей производительностью 75 кг/ч в ООО «ЗиП Продукт» в цех по производству диетического питания.

7. Проведены производственные испытания способа сушки пшеничных зародышей и ржаных отрубей инфракрасным излучением, которые подтвердили высокую эффективность разработанных технологических режимов. Ожидаемый экономический эффект от промышленного внедрения при сушке пшеничных зародышей и ржаных отрубей составит 548 ООО руб/год.

8. Предложены способ и конструкция установки для инфракрасной сушки пшеничных зародышей и ржаных отрубей.

Условные обозначения: t = t (х, т) — температура, К, °С; to — начальная температура; t„ — температура подложки (среды); Д t = t„ - to ; U = U (x, т) — влагосодержание, кг влаги/кг абс. сух.вещества; U0 — начальное влагосодержание; х —■ текущая координата, м; h — высота слоя материала, м; а, - коэффициент температуропроводности, м2/с; а„ - коэффициент потенциало- (влаго-) проводности, м2/с; s — коэффициент фазового перехода (0 < е <1); р — удельная теплота испарения (фазового превращения), Дж/кг; с, - удельная теплоёмкость материала, Дж/(кг-К); 5 — термоградиентный коэффициент, 1/К; Yo — плотность

абсолютно сухого вещества, кг/м3; - мощность внутреннего источника тепла,

CqYo

Вт/м3; а>0 — мощность инфракрасного источника, Вт/м3; /Ц — предельная длина проникновения инфракрасного излучения, (0< Хщ> < Ь),м; \ — коэффициент теплопроводности, Вт/(м-К); qq (т) — плотность теплового потока, Вт/м2; qm (т) —

т)—

плотность потока массы вещества, кг^ьг-с); Т = Т (X, Бо) = ————

VI О

л л и-и(х,т) безразмерная температура; 9 = 0 (X, Бо) = -^- - безразмерное

X от

влагосодержание; ~ безразмерная координата; Ро = - критерий

атт ат

гомохронности (число Фурье); Рош = —~г ~ ЬиРо; Ьи = = — - число Лыкова —

критерий взаимосвязей интенсивности внутреннего переноса массы (влаги) и тепла

РУо „ п ШрИ1

в процессе сушки; Ко = е - число Коссовича; Р0 = д ^ - число

Померанцева; . . - теплообменное число Кирпичёва; „ Т, -

Лц'с! I "т^ о зо

массобменное число Кирпичёва; Н = ^

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Беляева С. С., Демидов С. Ф., Вороненко Б. А. Температурные кривые при инфракрасной сушке отрубей ржаных [Электронный ресурс]: Электронный научный журнал «Процессы и аппараты пищевых производств»/ГОУ ВПО «Санкт-Петербургский государственный университет низкотемпературных и пищевых технологий». Электронный журнал — Санкт -Петербург: СПбГУНиПТ, 2012. - №1.

2. Беляева С.С. Исследование процесса инфракрасной сушки продуктов для диетического питания [Электронный ресурс]: Электронный научный журнал «Процессы и аппараты пищевых производств»/ГОУ ВПО «Санкт-Петербургский государственный университет низкотемпературных и пищевых технологий». Электронный журнал — Санкт -Петербург: СПбГУНиПТ, 2012. - №2.

3. Беляева С.С., С.Ф.Демидов, Б.А.Вороненко [Электронный ресурс]: Электронный научный журнал «Процессы и аппараты пищевых производств»/ГОУ ВПО «Санкт-Петербургский государственный университет низкотемпературных и пищевых технологий». Электронный журнал — Санкт -Петербург: СПбГУНиПТ, 2012. - №2.

4. Демидов A.C., Беляева С.С., Демидов С.Ф. и др. Источники инфракрасного излучения с энергоподводом для термообработки пищевых продуктов [Электронный ресурс]: Электронный научный журнал «Процессы и аппараты пищевых производств»/ГОУ ВПО «Санкт-Петербургский государственный университет низкотемпературных и пищевых технологий». Электронный журнал — Санкт -Петербург: СПбГУНиПТ, 2011. - №1.

5. Беляева С.С., Демидов С.Ф., Вороненко Б.А., Демидов A.C. Кинетика сушки отрубей ржаных инфракрасным излучением. Новые технологии-Реферируемый научный журнал; Майкоп, 2012,- Вып. №1. - С. 19 -22.

6. Беляева С.С., Демидов С.Ф., Вороненко Б.А. Оптимизация процесса инфракрасной сушки с электроподводом зародышей пшеничных. Естественные и технические науки; Москва - 2012.- Вып.№1. - С. 433-436.

7. Беляева С.С., Демидов С.Ф., Вороненко Б.А., Демидов A.C. Экспериментальное исследование процесса сушки возвратного пшеничного хлеба инфракрасным излучением. Новые технологии- Реферируемый научный журнал; Майкоп, 2012 - Вып.№1. - С. 23 — 27.

8. Беляева С.С., Демидов С.Ф. Вороненко Б.А. Оптимизация процесса инфракрасной сушки с электроподводом зародышей пшеничных. Инновационные пищевые технологии в области хранения и переработки сельскохозяйственного сырья: Сб. материалов международной научно-практической конференции.- Краснодар: РАСХН ГНУ КНИИХЛ, 2012,- С. 219-222

9. Беляева С.С, Демидов С.Ф., Вороненко Б.А. Экспериментальные исследования процесса инфракрасной сушки зародышей зерна пшеницы. Современное состояние естественных и технических наук: Сб. материалов международной научно-практической конференции.- М. ¡Издательство «Спутник +» - Москва: 2012. - С.38-42

Ю.Беляева С.С., Демидов С.Ф., Вороненко Б.А.Инфракрасная сушка зародышей пшеничных на промышленной установке. Адаптация ведущих технологических процессов к пищевым машинным технологиям: Сб. материалов международной научно-практической конференции.- Воронеж: ФГБОУВПО "ВГУИТ", 2012.

11.Беляева С.С., С.Ф. Демидов, Вороненко Б.А., Марченко В. И. Исследование температурного поля инфракрасной нагревательной системы для сушки зародышей зерна пшеницы и ржаных отрубей [Электронный ресурс]: Электронный научный журнал «Процессы и аппараты пищевых производств»/ГОУ ВПО «Санкт -Петербургский национальный научно-исследовательский университет информационных технологий механики и оптики». Электронный журнал — Санкт -Петербург: НИУ ИТМО, 2013. -№1.

12.Беляева С.С., С.Ф.Демидов, Б.А.Вороненко, Демидов А. С. Методика расчёта установки инфракрасной сушки пшеничных зародышей [Электронный ресурс]: Электронный научный журнал «Процессы и аппараты пищевых производств»/ГОУ ВПО «Санкт -Петербургский национальный научно-исследовательский университет информационных технологий механики и оптики». Электронный журнал — Санкт -Петербург: НИУ ИТМО, 2013. -№1.

Подписано в печать 24.04-1?. .формат 60x841/16 Усл. печ. л. О 7. Печ.лДО Тираж 3 0' экз. Заказ N»8 />.

НИУ ИТМО. 197101, Санкт-Пэтербург, Кронверкский пр., 49 ИИК ИХиБТ. 191002, Санкт-Петербург, ул. Ломоносова, 9

САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ИНФОРМАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ, МЕХАНИКИ И ОПТИКИ.

На правах рукописи

^ 04201356773

БЕЛЯЕВА СВЕТЛАНА СЕРГЕЕВНА

Разработка способа и установки для сушки пшеничных зародышей и ржаных отрубей инфракрасным излучением

Специальность 05.18.12 - Процессы и аппараты пищевых производств

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук

Научный руководитель -кандидат технических наук доцент С.Ф. Демидов

Санкт-Петербург 2013

СОДЕРЖАНИЕ стр

ВВЕДЕНИЕ.................................................................................................4

Глава 1. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ТЕОРИИ И ТЕХНИКИ СУШКИ ПШЕНИЧНЫХ ЗАРОДЫШЕЙ И РЖАНЫХ ОТРУБЕЙ...............................8

1.1. Пшеничные зародыши как объект сушки.........................................8

1.2. Ржаные отруби как объект сушки......................................................12

1.3. Современное состояние процессов и техники обработки диетических зерновых продуктов питания.............................................................................14

1.4. Существующие физические и математические модели процесса сушки пшеничных зародышей.......................................................................................31

1.5. Отражатели теплового потока.............................................................36

Выводы по главе..........................................................................................40

Глава 2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА СУШКИ ЗАРОДЫШЕВЫХ ХЛОПЬЕВ ПШЕНИЦЫ И РЖАНЫХ ОТРУБЕЙ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ИК-ИЗЛУЧЕНИЯ...............................................................41

2.1. Экспериментальный стенд для исследования процесса сушки пшеничных зародышей и ржаных отрубей инфракрасным излучением.................................................................................................41

2.2. Методика экспериментальных исследований процесса сушки пшеничных зародышей и ржаных отрубей при ИК-излучении...........46

2.3 Анализ экспериментальных данных процесса сушки пшеничных зародышей при ИК-излучении.................................................................51

2.4 Анализ экспериментальных данных процесса сушки ржаных отрубей при ИК-излучении.....................................................................................57

2.6 Анализ экспериментальных данных процесса сушки возвратного

пшеничного хлеба при ИК-излучении....................................................64

Выводы по главе..........................................................................................75

Глава 3. АНАЛИТИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ВНУТРЕННЕГО ТЕПЛО-И МАССОПЕРЕНОСА ПРИ ИНФРАКРАСНОМ НАГРЕВЕ ПШЕНИЧНЫХ

ЗАРОДЫШЕЙ.....................................................................................................77

ЗЛ Аналитическое решение дифференциальных уравнений тепло- и

влагопереноса при инфракрасном нагреве пшеничных зародышей.............77

3.2 Моделирование тепло- и влагопереноса при инфракрасном нагреве

пшеничных зародышей......................................................................................81

Выводы по главе.........................................................................................83

Глава 4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ПРОЦЕССА ИК-СУШКИ ПШЕНИЧНЫХ ЗАРОДЫШЕЙ И РЖАНЫХ ОТРУБЕЙ НА

ПРОМЫШЛЕННОЙ УСТАНОВКЕ.................................................................84

4Л. Исследование процесса равномерности инфракрасной сушки пшеничных зародышей на промышленной установке в зависимости от

конструкции отражателей..................................................................................84

4.2. Исследование температурного поля инфракрасной нагревательной

системы для сушки пшеничных зародышей и ржаных отрубей.........87

Выводы по главе.........................................................................................90

Глава 5. МЕТОДИКА ИНЖЕНЕРНОГО РАСЧЁТА УСТАНОВКИ

ИНФРАКРАСНОЙ СУШКИ ПШЕНИЧНЫХ ЗАРОДЫШЕЙ.......................91

Выводы по главе.........................................................................................95

Глава 6. РАСЧЁТ ЭКОНОМИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ..............96

Выводы по главе....................................................................................... 101

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ..............................102

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ...................................104

ПРИЛОЖЕНИЯ.........................................................................................114

Введение

На мукомольных заводах РФ ежегодно перерабатываются десятки миллионов тонн зерна. В результате образуется значительное количество побочных продуктов: зародышевые хлопья пшеницы, отруби, мучка, рациональное использование которых для зерноперерабатывающей отрасли имеет важное значение.

Отделяемые зародыши используются нерационально в качестве отрубей. Их широко применяют в комбикормовой, косметической, пекарной, кондитерской промышленностях. Использование пшеничных зародышей в качестве диетического, лечебно-профилактического питания актуально из-за высокого содержания в них группы витаминов, микроэлементов, а главное полиненасыщенных жирных кислот.

При взаимодействии с кислородом воздуха изменяются органолептические показатели пшеничных зародышей, такие как вкус и запах, то есть происходит окисление полиненасыщенных жирных кислот под действием фермента липазы и липоксигеназы. Также повышается микрофлора из-за большого вл aro содержания.

Для сохранения органолептических показателей необходимо сушить пшеничные зародыши до влагосодержания 6 кг вл./кг абс. сух.вещ.

В настоящее время сушка пшеничных зародышей осуществляется в вакуум-сублимационных установках. Она сопряжена со значительными затратами электроэнергии, металлоёмкая и дорогостоящая. Также сушка пшеничных зародышей осуществляется и в конвективных установках с осциллирующим режимом. Она сопряжена с длительным временем обработки продукта.

Математических моделей, особенно взаимосвязанных тепломассообменных процессов термической обработки пшеничных зародышей, недостаточно. Актуальным является математическое моделирование процесса сушки

пшеничных зародышей, учитывающее особенности теплоподвода при использовании инфракрасного нагрева.

Представляется, что наиболее перспективным является сушка инфракрасным излучением, которая позволит сохранить качество продукта, уменьшить расход электроэнергии на единицу получаемой продукции.

Сушка инфракрасным излучением по сравнению с традиционной технологией сушки горячим воздухом позволяет значительно интенсифицировать процесс и существенно снизить затраты энергии при сохранении качества продукта.

Работа проводилась в соответствии с тематическим планом НИР СПбГУНиПТ по теме НИР кафедры «Техника мясных и молочных производств» «Развитие научных основ и совершенствование оборудования мясных, молочных и других пищевых производств» (№ гос. Регистрации 01.2007.035504).

Научная новизна исследований, приведенных в данной диссертационной работе, заключается в следующих положениях:

- установлены кинетические закономерности процесса сушки пшеничных зародышей на тефлоновой ленте инфракрасным излучением длиной волны 1,5-3,0 мкм в зависимости от начального влагосодержания пшеничных зародышей, плотности теплового потока ИК-излучения, высоты слоя пшеничных зародышей, расстояния от ИК-излучателя с функциональной керамической оболочкой до слоя продукта;

- установлены кинетические закономерности процесса сушки ржаных отрубей на тефлоновой ленте инфракрасным излучением длиной волны 1,5-3,0 мкм в зависимости от начального влаго содержания отрубей ржаных, плотности теплового потока ИК-излучения, высоты слоя отрубей ржаных, расстояния от ИК-излучателя с функциональной керамической оболочкой до слоя продукта;

- разработана математическая модель сушки пшеничных зародышей и

ржаных отрубей инфракрасным излучением в виде уравнений регрессии;

- разработана математическая модель сушки пшеничных зародышей в слое с использованием инфракрасного излучения в виде аналитического решения системы совместного тепло- и массопереноса, дающая возможность прогнозировать необходимые значения температуры и влагосодержания в пшеничных зародышах и ржаных отрубях, время, необходимое для получения искомых конечных значений температуры и влагосодержания, интенсивность тепловой обработки;

- определены рациональные технологические параметры процесса сушки пшеничных зародышей и ржаных отрубей инфракрасным излучением длиной волны 1,5-3,0 мкм;

Практическая ценность данной диссертации заключается в следующем:

- разработана установка для сушки пшеничных зародышей и ржаных отрубей инфракрасным излучением. На основе теоретических и экспериментальных исследований разработана конструкция малогабаритной сушилки для пшеничных зародышей и отрубей ржаных при ИК-излучении длиной волны 1,5-3,0 мкм;

- разработаны совместно с кафедрой ТМиМП института Холода и Биотехнологий НИУ ИТМО и ФГУП "ФНПЦ «Прибор» (г. Москва) от 23 марта 2012 года исходные требования и техническое задание на установку для сушки пшеничных зародышей и ржаных отрубей.

По теме диссертации опубликовано 12 работ, в том числе 9 статей в журналах, рекомендованных ВАК. Новизна технических решений подтверждена положительным решением на выдачу патента РФ № 2012109982 Установка для сушки растительного сырья от 15.03.2012. Результаты исследований докладывались и обсуждались на Международной научно-практической конференции «Иновационные пищевые технологии в области хранения и переработки сельскохозяйственного сырья» (Краснодар 2012 г.), VII Международной научно-практической конференции

«Современное состояние естественных и технических наук» (Москва 2012г.), Международной научно-технической конференции «Адаптация ведущих технологических процессов к пищевым машинным технологиям» (Воронеж 2012 г.).

ГЛАВА 1. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ТЕОРИИ И ТЕХНИКИ СУШКИ ПШЕНИЧНЫХ ЗАРОДЫШЕЙ И РЖАНЫХ ОТРУБЕЙ 1.1. Пшеничные зародыши как объект сушки

На мукомольных заводах РФ ежегодно перерабатываются десятки миллионов

С

тонн зерна. В результате образуется значительное количество побочных продуктов: зародышевые хлопья пшеницы, отруби, мучка, рациональное использование которых для зерноперерабатывающей отрасли имеет

важное значение. Наряду с основными частями пшеницы (рисунок 1.1) оболочкой и эндоспермом в его состав входит весьма ценный продукт — пшеничный зародыш [40, 41], который вместе со щитком составляет около 2 — 3% массы зерна и является зачатком будущего растения. Часть зародыша, плотно прилегающая к эндосперму, - щиток, который и служит для передачи питательных веществ из эндосперма в зародыш при прорастании зерна. Эндосперм содержит запасные питательные вещества, необходимые для развития из зародыша молодого растения. В нем различают периферический слой, прилегающий к семенной оболочке, этот слой называют алейроновым. Клетки алейронового слоя наполнены белковыми веществами и богаты жиром, его называют жировым слоем. Алейроновый слой у зерновых культур (пшеница, рожь, овес) состоит из одного ряда. Клетки зародыша не имеют крахмала, но содержат белки, жиры и углеводы.

Соотношение частей зерна пшеницы составляет (%): эндосперм 78,7—84,3; зародыш 1,4—4,2; плодовые и семенные оболочки 5,6—11,2; алейроновый слой 5,2—8,8. В зерне ржи это соотношение таково: эндосперм 70,6—78,2; зародыш 2,4— 3,8; плодовые и семенные оболочки 7,1 — 15,0; алейроновый слой 10,3-12,9.

Рисунок 1.1. - Продольный разрез зерна пшеницы (увеличено): 1 - зачаточный корешок; 2— почечка; 3— зародыш; 4— щиток; 5— эндосперм; 6— алейроновый слой; 7, 8, 9, 11 —оболочки (плодовые и семенные); 10— бородка.

Пшеничные зародыши, на долю которых приходится до 3,2%, богаты полноценными белками, липидами, витаминами, минеральными веществами. Зародыши обладают высокой биологической и пищевой ценностью. Зародыш наиболее богат незаменимыми аминокислотами и, прежде всего лизином. В зародыше его содержится в два с лишним раза больше, чем в эндосперме (соответственно в среднем 5,6 и 2,1%).

Витамин Е сосредоточен главным образом в периферийных слоях семени пшеницы. Так, в зародыше и алейроновом слое соответственно (мг на 100 г) 15,84 и 5,77 [42, 74, 88].

Таблица 1.1.

Химический состав пшеничного зародыша, % сухого вещества [40, 41, 74]

Белки Углеводы Липиды Зольность

Всего В том числе

Крахмал Сахар Клетчатка Пентозаны

41,3 37,3 - 25,1 2,5 9,7 15,0 6,3

Пшеничные зародыши богаты и витаминами (в мг/кг): фолиевой кислоты — 3,12; пантотеновой — 11,75; РР — 61,99; В1 — 24,37; В2 — 6,13; Е — 268,15; А — 795,37. Все исследователи отмечают высокое содержание витамина Е в пшеничном зародыше — до 32 мг [41, 74, 89].

Минеральные состав представлен 20 макроэлементами и микроэлементами. Так содержание фосфора достигает 1 %, калия более 1 %, свыше 50 мг/кг натрия, около 100 мг/кг железа, в значительном количестве присутствуют также медь, цинк, кобальт[ 41, 74, 89].

Гранулометрический состав цельных хлопьев пшеничных зародышей: 25,5 % частиц имели максимальный размер до 1,25 10-3 м, 45,0 % - размер от 1,25-10-3 м до 1,50-10-3 м и 29,5 % - от 1,50-10-3 м до 2,00-10-3 м; измельчённых 25,0 % частиц имели максимальный размер от 0,65-10-3 м до 0,40-10-3 м, 15,0 % - от 0,4010-3 м до 0,10-10-3 м и 60,0 % - до 0,10-10-3 м [29, 32, 54, 55]. Свежевыработанные пшеничные зародыши имеют следующие характеристики: влажность — от 11,8 % до 15 %, в среднем 14,2 %, угол естественного откоса — 39...42°.[31, 32]

Теплофизические характеристики пшеничных зародышей. Знание теплофизических характеристик пшеничных зародышей необходимо при изучении закономерностей механизма сушки, а также для расчёта кинетики процесса [22].

Таблица 1.2.

Теплофизические характеристики пшеничных зародышей при Т = 293 К [81].

Удельная теплоёмкость, Дж/(кг-К) Коэффициент температуропроводности, м2/с Коэффициент теплопроводности, Вт/(м-К) Насыпная плотность, кг/м3 Физическая плотность, кг/м3

1855 8,625-10"8 0,128 350 800

Авторами [56] была установлена зависимость теплофизических характеристик исследуемого продукта от температуры. Как видно из рисунка с

увеличением температуры а,Х исч незначительно возрастают.

1,8 1,7

2 "1,6 Ь ^

1,5

1,4 1,3

0,15

^ 0,14 Ы

^ 0,13 со

0,12 0,11

0,1

23р(Дж/ (кг К) 2100

1900 1700 1500

1300

273 283 293 303 313 323 333 343

т, К

Рисунок 1.2 -Зависимость изменения теплофизических характеристик исследуемого продукта при влажности = 15 % от температуры: Д - коэффициент температуропроводности а; □ - коэффициент теплопроводности А.; о - удельная теплоёмкость сч

В результате математической обработки экспериментальных данных с помощью ПЭВМ авторами [56] получены эмпирические уравнения для определения теплофизических характеристик исследуемого продукта: а = -2,43 + 0,022Т — 0,000027Т2, м2/с;

X = -0,68 + 0,0046Т — 0,000006Т2, Вт/(м К); при 280" С <Г«340°С Сс, = 1231,5 + 0,0039Т2, Дж/(кг К). Влага в пшеничном зародыше присутствует в трёх формах: гидративной, абсорбционной и химически связанной. Исследования автором [5, 23] кинетики сушки пшеничных зародышей показали, что энергия активации удаления влаги из зародыша составляет 6 % содержания влаги — 17 кДж/моль, до 2 % - 42 кДж/моль и менее 2 % - 105 кДж/моль.

При 120 °С денатурация белковой составляющей на 70 % проходит в течение

20...30 минут, ниже 80 °С денатурация белка практически не наблюдается [5]. Расщепление витаминной составляющей пшеничного зародыша ощутима при повышении температуры сушки выше 100 °С. [4, 31]

Насыпная плотность пшеничных зародышей составляет 300-500 кг/м3 [31, 32]. Благодаря такому богатому содержанию пшеничные зародыши представляют высокую питательную ценность. Полиненасыщенные жирные кислоты, которые содержатся в большом количестве в пшеничных зародышах, способствуют выведению из организма холестерина, предупреждая и ослабляя атеросклероз, а также оказывают благотворное влияние на стенки кровеносных сосудов - повышают их эластичность. В связи с этим во многих странах уделяют повышенное внимание рацинальному использованию пшеничных зародышей. Пшеничные зародыши применяются при производстве диетических продуктов питания. Они используются в качестве добавки для обогащения пищевых продуктов витаминами, микроэлементами и другими биологически важными веществами.

Однако хранение зародышей затруднено в связи с тем, что вследствие гидролиза

и окисления жиров, и прежде всего ненасыщенных жирных кислот

(прогоркание) они приобретают неприятный вкус и запах. Хранение их с

влажностью выше 13% в течение недели приводит к интенсификации

микробиологических процессов [29]. Через 2 мес. хранения численность

микрофлоры увеличивается в 10—300 раз в зависимости от условий

хранения[29, 30]. Для уменьшения микробиологической обсемененности и

\

снижения влажности пшеничные зародышевые хлопья сушат. При этом биологически активные вещества должны сохраняться. После термообработки продолжительность хранения значительно возрастает. 1.2. Ржаные отруби как объект сушки

Отруби — побочный продукт мукомольного производства, представляет собой твердую оболочку зерна. Рекомендуется в качестве дополнительного источника пищевых волокн и кальция. Употребление в сутки 65 г продукта обеспечивает

100% суточной потребности в пищевых волокнах. Питательность отрубей зависит от содержания мучнистых частиц (чем меньше муки и больше оболочек, тем ниже питательность).

Химический состав ржаных отрубей в среднем (%) [40, 41, 42, 87]: воды 14,8; белков 15,5; жиров 3,2; клетчатки 8,4; безазотистых экстрактивных веществ 53,2; золы 4,9. В 100 кг отрубей — 71-78 кормовых единиц и 12,5- 13 кг перевариваемого белка. Основная ценность отрубей - в высоком содержании пищевых �