автореферат диссертации по технологии продовольственных продуктов, 05.18.12, диссертация на тему:Развитие научных основ диффузионно-фильтрационного массотеплопереноса при переработке сырья биологического происхождения

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ПРИКЛАДНОЙ БИОТЕХНОЛОГИИ

РАЗВИТИЕ НАУЧНЫХ ОСНОВ ДИФФУЗИОННО-ФИЛЬТРАЦИОННОГО МАССОТЕПЛОПЕРЕНОСА ПРИ ПЕРЕРАБОТКЕ СЫРЬЯ БИОЛОГИЧЕСКОГО ПРОИСХОЖДЕНИЯ

Специальность 0S.18.12 - Процессы и аппараты пищевых производств

Автореферат диссертации на соискание учёной степени доктора технических наук

На правах рукописи

БРЕДИХИН СЕРГЕЙ АЛЕКСЕЕВИЧ

УДК 635.52/56.03:536.4

Москва 2003

Работа выполнена на кафедре «Технологическое оборудование и процессы отрасли» Московского государственного университета прикладной биотехнологии

Научный консультант доктор технических наук, профессор Ю.В. Космодемьянский

Официальные оппоненты: Заслуженный работник высшей школы РФ

доктор технических наук, профессор Лыкова А.В.

Заслуженный деятель науки и техники РФ доктор технических наук, профессор Кавецкий Г. Д.

доктор технических наук, профессор, Семёнов Е.В.

Ведущая организация - Государственное научное учреждение

Всероссийский научно-исследовательский институт мясной промышленности им. В.М.Горбатова

Защита состоится "¿и 2003 г. в час.Л"мин. на заседа-

нии диссертационного совета Д.212.149.02 при Московском государственном университете прикладной биотехнологии по адресу: 109316, г. Москва, Талалихина, 33, конференц-зал.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Московского государственного университета прикладной биотехнологии. Автореферат разослан " "л,/*** 2003 г.

Учёный секретарь диссертационного совета Д.212.149.02, кандидат технических наук, доцент

,Д Головко

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы

Промышленная переработка сырья биологического происхождения представляет собой сложный комплекс последовательно выполняемых и взаимосвязанных механических, теплофизических, биотехнологических и других специфических процессов.

В современных условиях жёсткой конкуренции на рынке на первый план выдвигается проблема повышения эффективности переработки сырья биологического происхождения с выработкой качественных, биологически полноценных и безопасных в санитарном отношении пищевых продуктов. Повышение качества продукции и экономических показателей её производства во многом определяются достижениями в совершенствовании мас-сотеплообменных процессов. Решение такой проблемы связано с необходимостью развития научных основ теории массотеплопереноса с целью рационализации параметров и режимов массотеплообменных процессов, позволяющих повысить эффективность явлений переноса массы, теплоты, сократить продолжительность обработки сырья, сохранить и повысить качество готового продукта. Актуальность проблемы обусловлена также необходимостью разработки и создания научных основ процессов и проектных расчётов технологического оборудования.

Благодаря аналитическим и экспериментальным исследованиям теоретических основ молярно-молекулярного тепломассопереноса в отдельных процессах, выполненных Лыковым A.B., Роговым И.А., Лыковой A.B., Ивашовым В.И., Афанасовым Э.Э., Аксельрудом Г.А., Браж-никовым A.M., Карпычевым В.А., Семёновым Е.В., Пелеевым А.И., Вейником А.И., Большаковым О.В., Каухчешвили Э.И., Красниковым В.В., Космодемьянским Ю.В., Кутателадзе С.С., Кретовым И.Т., Кавец-ким Г.Д., Гинзбургом A.C., Михайловым Ю.А, Максимовым Г.А., Лебедевым Г.Д., Гуйго З.И, Якушевым О.И., Буйновым A.A., и другими, созданы научные основы этих процессов.

Анализ, имеющейся информации по результатам экспериментальных и теоретических исследований показывает, что кинетические закономерности различных видов массотеплопереноса, протекающих в сырье биологического происхождения при его переработке, имеют общие принципы выражения и могут быть описаны похожими зависимостями.

Кинетика переноса массы и теплоты в процессах переработки сырья биологического происхождения определяется разностью потенциалов переноса. Управляя значениями потенциалов переноса, можно избирательно (селективно) изменять соотношение вкладов отдельных видов диффузионно-фильтрационного массотеплопереноса, связанного скелетом продукта вещества, в виде газовой, парогазовой и жидкостной фаз, управлять их последовательностью в процессах массотеплообмена. Такой подход продик-

оэ ш^юЩ I

тован требованиями к современной технологии и повышения эффективности переработки сырья биологического происхождения.

Вместе с тем, сложность явлений, протекающих в сырье биологического происхождения при его переработке, и недостаточность по этой причине полноты и чёткости физических представлений о механизмах массотеп-лопереноса, затрудняет его аналитическое описание и создание обобщённой теории, и совершенствование процессов, основанных на явлениях диффузионно-фильтрационного массотеплопереноса. До настоящего времени недостаточно изучены кинетические закономерности диффузионно-фильтрационного массотеплопереноса для ряда процессов переработки сырья биологического происхождения с учётом его структуры. Нет единого подхода к анализу механизма диффузионно-фильтрационного массотеплопереноса, недостаточное развитие получило аналитическое описание закономерностей внутреннего переноса газовой, парогазовой фаз в вакуумных процессах измельчения, перемешивания, формования, деаэрации, сушки и др. Изложенное свидетельствует о необходимости дальнейшего развития теоретических основ диффузионно-фильтрационного массотеплопереноса.

В этой связи автор полагает, что результаты выполненных им исследований актуальны и способствуют совершенствованию технологических процессов переработки сырья биологического происхождения. Диссертационная работа является обобщением результатов полученных, автором при выполнении госбюджетных и хоздоговорных НИР МГУПБ (МТИММП, МИНЬ, МГАПБ), комплексных целевых программ "Продовольствие", "Пелагиаль"и работ в соответствии с координационным планом НИР и ОКР Минрыбхоза СССР в 1985-1990 г.

Целью работы является развитие теоретических основ диффузионно-фильтрационного массотеплопереноса и установлением взаимосвязи режимных параметров с учётом структуры продукта для повышения эффективности процессов переработки сырья биологического происхождения.

Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:

- изучить механизм диффузионно-фильтрационного массотеплопереноса на основе феноменологического подхода и анализа экспериментально-аналитических закономерностей изменения потенциалов переноса (избыточного давления, концентрации и температуры) в продуктах различной структуры при сбросе давления;

- обобщить результаты исследований по влиянию концентрации газовой фазы на реологические и теплофизические свойства продуктов. Дать анализ динамики газонасыщения сырья в процессах его переработки;

- разработать математические модели переноса газовой при вакуумном измельчении, перемешивании, формовании и парогазовой фаз - при вакуумных деаэрации и сушки;

- на основе математического моделирования установить, проанализировать и обобщить кинетические закономерности диффузионно-фильтрационного массотеплопереноса в продуктах различной структуры при сбросе давления;

- разработать численно-аналитический метод расчёта коэффициентов диффузионно-фильтрационного массотеплопереноса и обобщить их функциональную связь с режимными параметрами процесса;

- разработать метод расчёта потенциалов диффузионно-фильтрационного массотеплопереноса с учётом кинетики их изменения в продуктах различной структуры;

- разработать инструментальную методику по определению концентрации газовой фазы в пищевых продуктах, рекомендации по выбору режимов и расчёту параметров процессов удаления газовой и парогазовой фаз. Концепция и научные положения, выносимые на защиту. Единой концепцией решения поставленных задач служит развитие теории диффузионно-фильтрационного массотеплопереноса и установление взаимосвязи его потенциалов как основы для повышения эффективности процессов переработки сырья биологического происхождения. Формой реализации предложенной концепции являются следующие научные положения, защищаемые в диссертации:

- научное обоснование развития принципов аналитического описания процесса переноса газовой фазы при вакуумном измельчении, перемешивании, формовании и парогазовой фазы при вакуумной деаэрации и сушке;

- научное обоснование численно-аналитического метода определения значений потенциалов и коэффициентов диффузионно-фильтрационного массотеплопереноса;

- научное обоснование методов комплексного исследования изменения концентрации газовой фазы и его влияния на реологические и теплофизи-ческие характеристики продуктов;

- результаты экспериментальных и аналитических исследований кинетических закономерностей диффузионно-фильтрационного массотеплопереноса;

Научная новизна выражается в следующем:

- разработана математическая модель диффузионно-фильтрационного массотеплопереноса с установлением взаимосвязи режимных параметров процессов переработки сырья биологического происхождения;

- развиты представления о механизме переноса газовой фазы в продуктах различной структуры при вакуумной обработке (измельчении, перемешивании, формовании), парогазовой фазы в процессах вакуумной деаэрации и сушки на основе разработанной математической модели диффузионно-фильтрационного массотеплопереноса;

- при решении внутренней задачи диффузионно-фильтрационного массотеплопереноса при сбросе давления получены обобщённые выражения, по-

зволяющие определять потенциалы переноса для одномерного распространения концентрации, температуры и давления в продукте, над свободной поверхностью которого резко понижается давление;

- получено аналитическое описание процесса переноса газовой фазы при вакуумных измельчении, перемешивании, формовании, парогазовой фазы при вакуумных деаэрации и сушке; установлены кинетические закономерности, определяющие изменение избыточного давления, температуры и концентрации связанного вещества в продукте;

- обобщены, полученные новые экспериментальные данные о значении концентрации газовой фазы, динамики её насыщения и влияния на реологические и теплофизические характеристики продуктов (предельное напряжение сдвига, эффективную вязкость, плотность, теплопроводность, теплоёмкость);

- получены и обобщены экспериментальные кинетические закономерности переноса газовой фазы и релаксации избыточного давления в продуктах различной структуры при сбросе давления;

- предложен и научно обоснован численно-аналитический метод определения значений коэффициентов диффузионно-фильтрационного массотепло-переноса на основе кинетики релаксации избыточного давления и удаления газовой, парогазовой фаз в продуктах различной структуры;

- определены кинетические коэффициенты диффузионно-фильтрационного массотеплопереноса и влияние на них структуры продукта и режимных параметров процесса;

Практическая значимость работы. Научные исследования автора нашли применение в разработанных «Инструментальной методике выполнения измерений количества воздуха в пищевых продуктах», инженерной методика расчёта параметров процесса удаления газовой и парогазовой фаз и рекомендациях по выбору и расчёту параметров вакуумной обработки сырья, которые были апробированы и внедрены на ООО «Парад» (бывш. мясокомбинат «Астраханский»), ОАО «Владивостокский мясокомбинат», ОАО «Владивостокский рыбокомбинат», ОАО «Тёпло-Огарёвский молочный завод», рыбодобывающей компании «Посьетская», ОАО «Самсон» (бывш. Ленинградское производственное объединение мясной промышленности).

Разработана численно-аналитическая методика и программное обеспечение расчёта изменения полей давления, температуры и концентрации при диффузионно-фильтрационном массотеплопереносе и коэффициентов переноса с учётом динамики реальных процессов удаления газовой фазы при вакуумном измельчении, перемешивании, формовании и парогазовой фазы при вакуумной деаэрации и вакуумной сушке.

Полученные в диссертационной работе результаты теоретических и экспериментальных исследований использованы в учебном процессе при

проведении лекционных и практических занятий для подготовки студентов по специальностям 170600, 270900,271000 и 271100. Апробация работы. Основные положения и результаты исследований, выполненные автором в период 1985-2002 гг. были доложены и обсуждены: на YII научно-технической конференции «Проблемы и пути рационального использования сырья в маслоделии и сыроделии», Каунас, 1986 г.; II Всесоюзной и Всероссийской научно - технической конференции «Теоретические и практические аспекты применения методов ИФХМ с целью совершенствования и интенсификации технологических процессов пищевых производств», Москва, 1986, 1996, 2002 г.г.; Всесоюзной научно - технической конференции «Теоретические и практические аспекты ускорения научно - технического прогресса в мясной и молочной промышленности», Москва, 1987 г.; Приморской краевой научно-технической конференции «Интенсификация технологических процессов в рыбной промышленности», Владивосток, 1987, 1989 г.г.; научно-технической конференции «Теоретические и практические основы расчёта термической обработки пищевых продуктов», Москва, 1997 г.; III Всесоюзной научно - технической конференции «Разработка процессов получения комбинированных продуктов питания (медико-биологические аспекты, технология, аппаратурное оформление, оптимизация), Москва, 1988 г.; Всесоюзной научно -технической конференции «Проблемы безотходной технологии в молочной промышленности», Москва, 1988 г.; Всесоюзной научно-технической конференции «Автоматизация технологических процессов и производств в пищевой промышленности», Москва, 1989 г.; научно-технической конференции «Теоретические и практические основы развития процессов и аппаратов пищевых производств», Москва, 2001 г; IY международной научно-технической конференции «Пища. Экология. Человек», Москва, 2001 г., а также на научных конференциях МТИММП, МИПБ, МГАПБ и МГУПБ. Публикации. По материалам диссертационной работы опубликовано 60 печатных работ, в том числе 5 монографий, 3 обзорных информации, авторское свидетельство и патент на изобретение, 52 статьи в академических, научно-практических, отраслевых журналах, сборниках научных трудов, книг и других отраслевых изданиях.

Структура и объём диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, шести глав, заключения, основных результатов и выводов, списка литературы и приложения. Основное содержание работы изложено на 296 страницах машинописного текста, содержащего 23 таблицы, 59 рисунков и 134 страниц приложения. Список литературы содержит 193 наименования работ отечественных и зарубежных авторов.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ Введение. Обоснована актуальность рассматриваемой проблемы и целесообразность исследований, сформулированы цель и задачи работы, охарактеризована её научная новизна и практическая значимость.

1. Особенности молярно-молекулярного массотеплопереноса при производстве пищевых продуктов. В первой главе даётся анализ современного состояния исследований молярно-молекулярного массотеплопереноса при производстве пищевых продуктов. Совместный перенос массы и теплоты в виде молекулярного (диффузионного) и молярного (фильтрационного) потоков, обусловленный наличием градиентов давления, концентрации и температуры получил название диффузионно-фильтрационный массотеппоперенос.

Работа проводилась с учётом трудов отечественных учёных в области молярно-молекулярного тепломассопереноса в капиллярнопористых и капиллярнопористых коллоидных телах Лыкова A.B., Рогова И.А., Лыковой A.B., Афанасова Э.Э., Бражникова A.M., Большакова О.В., Гинзбурга A.C., Гуйго З.И., Ивашова В.И., Карпычева В.А., Аксельруда Г.А., Вейника А.И., Кавецкого Г.Д., Каухчешвили Э.И., Космодемьянского Ю.В., Красникова В.В., Кутателадзе С.С., Кретова И.Т., Семёнова Е.В., Якушева О.И. и других. Анализ этих работ позволил сформулировать научно-методологический подход и определить направление исследования.

2. Аналитическое исследование диффузионно-фильтрационного массотеплопереноса. Предлагаемый подход к изучению диффузионно-фильтрационного массотеплопереноса при переработке сырья биологического происхождения основан на теории акад. Лыкова А.В и сохраняет преемственность основных теоретических положений, развитых в работах Афанасова Э.Э., Бражникова А.М, Гинзбурга A.C., Рогова И.А., Ивашова В.И. и их школ.

Объектами изучения являются мясо, мясо птицы, рыба и приготовленные на их основе тонкоизмельчённые и гомогенизированные продукты, которые очень специфичны как объекты исследования. Они поликомпонентны по составу, неоднородны по морфологическому строению, имеют капиллярнопористую структуру, не адекватны по функционально-технологическим свойствам и под воздействием внешних факторов лабильно изменяют свои свойства.

Особенностью рассматриваемых объектов является наличие газовой фазы в порах тела и повышение её концентрации в результате механического воздействия на сырьё в продуктовой зоне современных технологических машин. Основной частью газовой фазы в порах и капиллярах тела является воздух. Он находится в сырье и приготовленных продуктах в свободном и растворённом состояниях и жидкой фазе. В свободном состоянии находится воздух в толще продукта, образуя отдельные пузыри и полости. Растворённый воздух распределён по всему объёму продукта. Наличие большого количества растворённого воздуха свидетельствует о соприкосновении продукта с окружающим воздухом на какой-либо технологической операции, связанной с его интенсивной механической обработкой (измельчение,

перемешивание и т.п.). Концентрация газовой фазы в сырье и приготовленных на его основе фаршевых (колбасных и паштетных) и тонкоизмель-чённых консервированных продуктов для детского питания изменяется в процессе переработки от 2,0 до 12,0 %.

Насыщение газовой фазой продукта приводит к изменению его структуры, реологических и теплофизических характеристик, отрицательно влияет на его консистенцию, запах, цвет, уменьшает сроки хранения. В результате проявления химической активности кислорода воздуха в консервированных продуктах при хранении развиваются процессы, приводящие к изменению их свойств и состава. Длительное хранение приводит к ухудшению вкуса и товарного вида продукта.

Х.о

о,в 0,6 0,4-и.2 О

- о.г

- о,^

- о,&

-1,2 -О,Ч 0,4 1,2 ?,0 а^", о-1

Рис. 1. Зависимость эффективной вязкости от градиента скорости для консервов пюре из мяса цыпленка "Птенчик": к,» - деаэрированный продукт; о, А-не деаэрированный продукт при температуре: А,А- 313 К; о,« - 353К; и концентрации газовой фазы и ~ 8,22 %.

Показано влияние концентрации газовой фазы на реологические и теплофизические характеристики пищевых продуктов (предельное напряжение сдвига, эффективную вязкость, плотность, теплопроводность, удельную теплоёмкость). Эффективная вязкость не деаэрированных консервов для детского питания по сравнению с деаэрированными меньше (рис.1). Снижение вязкостных свойств продукта объясняется влиянием газовой фазы, распределённой в объёме продукта в виде дополнительной дисперсной фазы, которая уменьшает силу сцепления между структурными составляющими системы.

Установлено, что в изучаемых продуктах в условиях сдвиговой деформации проявляется эффект пристенного скольжения. Увеличение концентрации газовой фазы и температуры продукта при постоянном напряжении сдвига приводит к росту скорости пристенного скольжения (рис.2).

В, м/с

0,05 0,04 0,03 0,02 0,01

10 20 30 40 50 60 е ,Па

ст'

Рис.2. Зависимость скорости пристенного сколъженш от напряжения сдвига рыбных консервов для детского питания "Пудинг рыбный) для детского питания" при температуре 1,2 -313 К; 3,4 -353 К; ▲ - деаэрированные консервы; А-не деаэрированные консервы.

Реологические характеристики консервов для детского питания обобщены (табл. 1) трёхпараметрической моделью вида 0 = бо + кВт, где к, ш - опытные коэффициенты; В - скорость скольжения, м/с; 8, 9о -соответственно напряжение и предельное напряжение сдвига, Па.

Таблица 1

Продукт Температура продукта, К Пристенные слои Вязкость при единичном градиенте скорости В0*, Па с

во, Па к, Па с т

Пудинг рыбный (из судака) для детского питания (деаэрированный) 313 28,0 344,0 0,76 12,7

353 14,0 260,0 0,86 9,28

Пудинг рыбный (из судака) для детского питания (не деаэрированный) 313 14,0 467,0 0,78 4,15

353 7,0 113,0 0,81 5,02

Пюре из мяса цыплят "Птенчик" (деаэрированный) 313 20,0 300,2 0,87 10,06

353 5,0 50,0 0,71 2,09

Пюре из мяса цыплят "Птенчик" (не деаэрированный) 313 10,5 483,0 0,78 6,83

353 2,50 54,4 0,71 2,00

В настоящее время одним из основных методов изучения процессов переработки сырья биологического происхождения становится моделирование, методическую основу которого всё в большей степени составляет системный анализ. Его преимуществом является возможность анализа и учёта всего многообразия явлений, которое имеет место при переработке сырья биологического происхождения, во взаимосвязи между собой. С позиции системного анализа комплексный подход к рассмотрению явлений переноса массы и тепла позволит создать научно обоснованные методы эффективного управления, прогнозирования поведения сырья в процессах его переработки, а также методы расчёта массотеплообменных процессов и аппаратов.

Процессы переработки сырья биологического происхождения, в соответствии с положениями системного анализа, рассматриваются как элементы биотехнологической системы. Явления переноса массы вещества и теплоты в сырье имеют различную физическую природу, характер и могут осуществляться раздельно, параллельно, последовательно и смешанно. (Афанасов Э.Э., Николаев Н.С., 1996).

Все виды технологической обработки независимо от факторов воздействия обладают общей совокупностью основных физических явлений, протекающих в сырье биологического происхождения на макро и микро -уровнях и формирующих качество продукта. Это даёт основание для разработки единого подхода к рассмотрению группы процессов как сложной системы, установления и прогнозирования общих кинетических закономерностей диффузионно-фильтрационного массотеплопереноса и его протекания во взаимосвязи со структурой продукта и режимными параметра-

ми процесса. Кроме того, общим для этих процессов является то, что перенос массы и теплоты происходит за счёт трёх термодинамических движущих сил: градиента концентрации, связанного скелетом тела вещества (Ли), градиента температуры (ЛТ) и градиента избыточного давления (АР) в продукте. На рис. 3 приведена схема физической модели в координатах Р ~ /0) (гДе Р> - избыточное давление в продукте, Па, г - продолжительность переноса связанного вещества, с).

О^роирсси переработки сврьд Ьио^о^имрско^о происхождении

Л1

{""процесса без «разового перехода] ^Проиессы с фаэобим переходим |

Перенос гозойоо «рты Движущи* сипи, л Р. ¿у

ГехноАо?ические проиесси бокуумное чэмильчение Вокуумнче первмешибоние Вакуумно* формование Вокуумноя усоэроиин без

фа5оЬо8о л»рлходо

Перенос порогозобоо и жидкостмоО фоэ Дбижуише гияи. аГ\ «и

Т^хнологиче!кие проиессм Вакуумная десзроциа с фазоОим перхоуом Сушка бокуумноя; сбросом дайлеиия, ИК с поуОодом теп ли комЬиниробоимол Проив«.сы с испопе>юВсгни*»м ТВч и С8ч роэморожибонуе, нагреб. сушка и Охлаждение вакуумное1 СФрОСО" добЛ^ниа и «и у

Рис. 3. Схема физической модели диффузионно-фильтрационного массотеплопереноса.

На рисунке схематично показан срез капиллярнопористого коллоидного тела, структура которого состоит из сообщающихся и не сообщающихся пор и капилляров, которые заполнены газом и жидкостью. Его состояние при атмосферном давлении считается равновесным и характеризуется давлением, температурой и концентрацией газа, жидкости и растворённых в ней коллоидных веществ. Изменение внешнего давления над поверхностью продукта приводит к возникновению в нём потенциалов переноса и нарушению его равновесного состояния. Регулирование потенциалов переноса позволяет осуществлять различные технологические процессы. Изучению массотеплопереноса в процессах изменения давления ниже дав-

ления насыщения посвящены работы Ивашова В.И., Якушева О.И., Ку-щенко B.C., Юхимец А.К., и др. Диффузионно-фильтрационный массотеп-лоперенос при изменении внешнего давления до зоны его насыщения не рассматривался.

Процессы, в которых перенос массы вещества и теплоты осуществляется диффузионно-фильтрационным путём, можно разделить на две группы: процессы, в которых перенос осложнён фазовым переходом влаги в пар (по тексту - с фазовым переходом) и процессы, перенос в которых не осложнён фазовым переходом (по тексту - без фазового перехода). К первой группе можно отнести вакуумную деаэрацию с фазовым переходом, нагрев ТВЧ и СВЧ, охлаждение, сушку в вакууме и сбросом давления и др. В этих процессах явления переноса массы и теплоты осуществляются параллельно. Ко второй группе относятся процессы деаэрации без фазового перехода и вакуумной обработки: измельчения, перемешивания, формования и др. В этих процессах перенос массы вещества (газовой фазы) и теплоты осуществляются также параллельно. Перенос теплоты в этих процессах незначителен и практически не оказывает влияния на перенос газовой фазы, который происходит под влиянием градиента избыточного давления в продукте.

Диффузионно-фильтрационный массотеплоперенос при сбросе давления изучен на примере процессов не осложнённых фазовым переходом влаги в пар (вакуумное измельчение, перемешивание и формование) и при отсутствии перегрева продукта с начальной температурой 280-293 К, и избыточным давлением в нём 20-80 кПа. При разработке математической модели влияние температуры на изменение концентрации газовой фазы в продукте не учитывалось.

Появление фазового перехода влаги в пар приводит к повышению скорости изменения газовой фазы в продукте. Для процессов осложнённых фазовым переходом (вакуумная деаэрация) диффузионно-фильтрационный массотеплоперенос изучен для начальной температуры продукта 293-333 К и избыточного давления 20-80 кПа. В математической модели, описывающей закономерности массотеплопереноса учтены все параметры, определяющие фазовый переход и влияющие на удаление газовой фазы из продукта.

Общая форма кинетических закономерностей диффузионно-фильтрационного массотеплопереноса выражается в виде экспоненциальных зависимостей P(t) = Pq exp(-jupt); T(t) = T0 exp(-fiT t); u(t) = u0 exp (-¡Jj). Такого рода зависимости характерны для процессов с удалением одного или нескольких связанных веществ, например газовой фазы при деаэрации, парогазовой и жидкостной фаз при сушке и т.п.

Для аналитического описания диффузионно-фильтрационного массотеплопереноса в сырье биологического происхождения при сбросе давления будем руководствоваться следующими общими положениями:

1. Структура изучаемых объектов с позиции описания процессов переноса массы вещества и теплоты рассматривается как влажное капиллярнопори-стое коллоидное тело. Свойства объектов исследования переносить вещество и проводить теплоту определяются коэффициентами массотеплопере-носа. Количественные значения этих коэффициентов являются функцией состава, структуры и интегрально отражают свойства продуктов.

2. Задача изменения параметров внутреннего диффузионно-фильтрационного массотеплопереноса рассматривается по следующей схеме:

- продукт как бы состоит из двух областей - возмущённой и невозмущённой. Под возмущённой областью понимается та часть объекта, в которой за счёт взаимодействия с внешней средой началось изменение его состояния. Параметром, влияющим на изменение состояния объекта является избыточное давление в нём, возникающее при резком изменении (сбросе) давления над его свободной поверхностью (зона А - рис.4) и равное разности значения текущего давления р и давления на поверхности продукта рц. Невозмущённая область - это часть объекта, в которой сохраняются начальные параметры его состояния;

- между возмущённой и невозмущённой областями существует граница раздела - «фронт возмущений» (сигнал давления), представляющий собой условную линию, отделяющую область объекта, в которой давление начало изменяться, от области, где давление изменяться не начинало;

3. Процесс распространения давления в продукте происходит в две ста -дии. Первая стадия охватывает промежуток времени от момента сброса давления до момента достижения сигналом давления нижней границы продукта (зона В-рис.4). Вторая стадия начинается с момента достижения сигнала давления нижней границы продукта и продолжается до окончания процесса выравнивания (релаксации) в нём давления. Так как скорость распространения давления (сигнала давления) в теле высокая и сопоставимая со скоростью распространения звука в сплошных средах, то это обстоятельство позволяет нам сделать допущение и не рассматривать первую стадию процесса. В начальный момент времени рассматривается среднее значение изучаемых параметров функций диффузионно-фильтрационного массотеплопереноса p(x,t), u(x,t), T(x,t), а после достижения фронтом возмущения нижней границы продукта их распределение может быть описано в виде многочлена (параболы) 2-го порядка.

Для аналитического описания и определения характера изменения полей потенциалов диффузионно-фильтрационного массотеплопереноса во второй стадии, и взаимосвязи режимных параметров и условий протекания процесса переработки продуктов различной структуры, использована система линейных дифференциальных уравнений второго порядка в частных производных акад. Лыкова A.B. для высокоинтенсивных процессов внутреннего массотеплопереноса.

ди

т

дТ_ 8*

= кп Дм + кп А Т + кхгАр

= кгх Аи + к2гАТ + к 22 Ар = к^Аи + кпАТ + кгъАр ,

где и - концентрация связанного вещества, Т - абсолютная температура в точках продукта, р - давление в точках продукта, t - время,

л д2 д1 д2

д - + + - оператор Лапласа в декартовой системе координат, кц

(у = 1,2.3) - кинетические коэффициенты переноса, учитывающие структуру и физические свойства продукта.

Получено решение полной системы уравнений (1), которое было применено к определению коэффициентов ку (г,У=1,2.3) с использованием результатов проведённых экспериментов. Решение системы уравнений (1) выполнено для одномерного распространения концентрации, температуры и давления в образце продукта, толщиной слоя Ь, над свободной поверхностью которого, в некоторый момент, резко понижается давление (рис. 4), Принимаем, что геометрические места точек продукта с равными значениями концентрации, температуры и давления представляют собой плоскости, перпендикулярные оси х. В этом случае концентрация и, температура Т и давление р в точках продукта будут функциями только времени и

координаты х: У = и{х, ^ = Р — р(х>

(2)

вакуум

2 х |

Рис. 4. Расчётная схема: 1-измерительная ёмкость; 2-продукт; 3 -

тензовакууметры;4-трубопровод; 5-устройство для сброса давления б-буферная ёмкость; А - свободная поверхность продукта; В -нижняя граница продукта.

На основании выражений (2) имеем:

дх1' дх1' * дх' ( )

С учётом соотношений (3), система уравнений (1) запишется в виде:

ди_ д2и д2Т д2р

~ ~дх2+ ох2 + дТ__ д2и д2Т д2р ы 21 Эх2 22 Э*2 23 Эх2

(4)

д{ - дх2 32 дх2 " дх2

Для решения системы уравнений (4) использован интегральный приближённый метод, основанный на замене частной производной по времени от искомой функции её осреднённым значением по рассматриваемой области продукта. При этом имеем:

^ * I — = (/),

Ы к\д1 д(

к}дг 3

Заменяя в системе (4) частные производные по времени от искомых функций их приближёнными значениями по формулам (5), получим:

дП_, а2м д2т д2Р

п_ д2и д2Т д2р

2 V) 21 + 22 ^г + 23

, д2и д2р (б)

3 V / ~" 31 ^ 2 "™32 2 "™33 ^ 2

Система (6) решена при следующих граничных и начальных условиях:

X = 0:и(0,г)= и0, т(0,() = т0, р{0,/)= р0

ди дТ др х = п\ — = 0, — = 0, — = О дх дх дх

/ = 0:г/ср (о) = г/*, Тср (о) = Т*, рср (о) = р*

где » * соответственно средняя начальная концентрация, темпе-

и ,Т ,р

ратура и давление в продукте

Так как левая часть уравнений (6) не зависит от координаты х, то, интегрируя два раза их левую и правую части по координате дг, получим систему линейных алгебраических уравнений относительно искомых функций и = и(х,0, Т - Т(х,(), р = р(х,():

X2

кх, и + кпТ + кп р = 0Х (/)— + С[ (0* + С2 )

х2

кгхи + к22Т + к2Ъ р = в2 (*)—- + сз (г > + С4 (0

~2

,х2

(8)

к31и + кпТ + к33р= 9г (0у + с5 (Ох + С6 (0

Используя граничные условия (7), найдём функции

кии0 + кпТй+кпр0 = С2(^)

^2\и0 ^"22^0 ^23Ро = (О к31и0 + к321о + к33р0 = С6(0

С, (0 = (О/г, С3(0 = -02, С5(0 = -03(О/г (ю)

С учётом (9) - (10), система уравнений (8) примет следующий вид:

кии +к]21

+ к13р = ^(х, О

к2]й + к22Т + к23р = ^ (х, О

_ — _ / \ (11)

кзхи + к32Т + к33р = ^ (х, ?)

где: й = и-и0,Т = Т-Т0,р= р-р0 (12)

( г

--Их

\ "

'х2

( г х

-Их

-Их

Решая линейную систему уравнений (11) относительно функций

получим окончательное решение задачи о распространении концентрации газовой или парогазовой фаз, температуры и давления в продукте при быстром понижении давления над его свободной поверхностью:

3

и =

2Д

Т =--^-¿[К^е*'+К2а22е^+К3а23еМ|[ --Их

2 ,2

(14)

где К;, К2 и К3 -постоянные, которые находят через начальные условия задачи; > Иг > Мг - корни характеристического уравнения;

б) - определитель системы равный

б! = ач(а22азз-агзап)-а\г{а2\агг ~агга1\)+

+ а1з(а21аз2 ~аггаъ\) '

а\ \ >°13'°21> агг' аз 1' йзз - коэффициенты, определяемые по соответствующим формулам.

Диффузионно-фильтрационный массотеплоперенос в процессах с фазовым переходом рассмотрен для вакуумной деаэрации. Скорости изменения концентрации 5м/дt > температуры дТ/дt и давления в каждой точке продукта определяются, градиентом давления и температуры. Градиент давления определяет скорость фильтрационного переноса парогазовой фазы, понижения самого давления и температуры. На основании анализа физической модели и общего решения (1) была записана система уравнений, вытекающая из системы (4), в которой учитываются только слагаемые, характеризующие фазовое превращение влаги в пар и несодер-

жащие величину д2и/дх2:

е2р

д( ~ кп дх2 + дх>

ЁЕ.-ъ. (15)

Ы 32 Эх2 33 дх2

В (15) два последних уравнения образуют систему для определения температуры и давления в точках продукта, а из первого уравнения находится концентрация путём подстановки в это уравнение температуры и давления. Система двух последних уравнений (15) решена тем же способом, что и (4) при тех же граничных и начальных условиях (7) и получены следующие функции координат и времени:

( 2

Т(х, ?) = [(¿Ц - ЪВХ У + {аЛ2 - ЬВ2 У ]( -— Их

2

(16)

Р (х, () = [(- сАх + Щ У + (- сЛ2 + <ИВг У' - ИхJ'

где определяются равенствами (12), 0 =-*»-}Ь =--

к к -к к к к -к к Л.22«.33 Л32Л23 22 33 32 23

^•22^33 - ^32^23 ^22^33 — ^32^23

М и - корни характеристического уравнения:

2 3 9 1

А,, А2 Вх, В2 - постоянные интегрирования, связанные между собой следующими соотношениями:

где В\ - —¿-Л > 2

(19)

УI

Уг =

(20)

С учётом соотношений (19) функции (16) приобретут следующий вид:

V о о

С х 2

--Их

2

'V

(21)

Найдя интегральное среднее этих функций по толщине продукта к, получим выражения для средних значений разности температур и давления как функций времени:

(22)

Концентрацию определяем, подставив функции (21) в первое из уравнений (15) и интегрируя это уравнение по времени, получим:

АУ2

Аух

/с12 +

а + У\

Мг

кп + к{ з

а + у2

ем>' + С

(23)

Постоянную интегрирования С в равенстве (23) найдём, подставляя в него начальное условие для концентрации (7). С учётом значения постоянной интегрирования С выражение (23) примет следующий вид:

мЛ ь )

+

+

/"2

где мо - начальная концентрация.

Константы интегрирования » А2 найдём, подставляя в равенства (22) начальные условия (7) для температуры и давления. В результате получим систему двух уравнений относительно этих постоянных. На основании решения этих систем выражения (21), (22) и (24) запишутся в следующем виде:

И

Т*(а + у2)-р'Ь У2-У1

е«-

л -у, з

( 2 X

-Их

Т'(а + у2)-р*Ъа + ух У2-У^ Ъ

(25)

Т*(<* + У\)-РЧЬ а + Уг см,1 Ъ

-Их

У2-У1

СР У2-У1 Уг~У\

; (Л-Т*(а + У2)~Р'Ь а + Ух Т'{а + ух)-р'Ь а + у2 (26) _„ а „ А

~У\

и(?)= м* +

У!

Г{а + у2)-р*Ь

Уг~У\

У2 У\

~Уг

Т*(а + ух)-р*Ъг

У 2 У\

Кг + Къ

а + у2

(27)

Г* —*

и Р - соответственно разность средних значений температуры и давления внутри продукта и на его поверхности в начальный момент времени.

Диффузионно-фильтрационный массотетоперенос в процессах с фазовым переходом рассмотрен для вакуумной сушки жидких пищевых продуктов в тонких слоях. Понятие тонкий слой предполагает малые значения теплообменного и массообменного критерия Био (В1г « 1, В и, « 1), когда поля изменения температуры и концентрации (влагосодержания) в продукте, включая его поверхность, практически однородны. Избыточное давление, возникающее в тонком слое продукта, принимаем равным давлению в вакуумной камере установки, которое поддерживается постоянным в течении всего процесса. В связи с этим система (1) будет иметь следующий вид:

Зы

— = к,Ли + к,,АТ 8( 11 12

аг , , , (28)

дг

Решая уравнения (28) тем же методом, что и ранее (см. формулы (5)), при тех же граничных и начальных условиях для концентрации и температуры (7), придём к следующим выражениям для концентрации и температуры:

У „ 2

k2l Aw + к22 AT

"0,0= -(л^е"" + Агу,

, Vi I

■ - hx

Т{х, t)= (At

b,

+ A2

g,6a - b2y2

'X2

- hx

(29)

где у! и уг корни характеристического уравнения:

у2 + {ах + Ь2 )у + «1^2 - а2Ь± = О

Коэффициенты 0\,Ь\ , Ь2 равны:

(30)

а\ =

122

а2 =-

^11^22 ~к\2к2\ кг\

кпк22

■к\2к2\

л=-

Л =

42

к\\к22~к\2к2\ к\\

к\\к22~к\2к2\

Постоянные А/ и А2 определяются через начальные условия задачи: Диффузионно-фильтрационный массоперенос в процессах без фазового перехода. При вакуумном измельчении, перемешивании, формовании и деаэрации без фазового перехода перенос газовой фазы также описывается системой уравнений (1). На поверхности тела избыточное давление равно О, а при х = Ь (где - Ь толщина слоя продукта) оно максимальное. При

этом, температура продукта практически не изменяется ^ ~ и ни с течением времени, ни по координатам, что говорит об отсутствии испарения и процесс рассматривается как изотермический, в соответствии с физической моделью. В этом случае система уравнений (1) запишется в следующем виде:

— = киАи + кпАр д( 11 13

дР / л 7 л ^

— = къхАи + кггАр

(Л

Решая уравнения (32) тем же методом, что и ранее (см. формулы (5)), при тех же граничных и начальных условиях для концентрации и давления (7), придём к следующим выражениям для концентрации и давления:

(33)

где у/ и у2 корни характеристического уравнения:

Коэффициенты я,, с,, а3, с3 равны:

Постоянные Aj и А? определяются через начальные условия задачи:

Разработанные модели были использованы для расчёта параметров и обоснования режимов удаления газовой фазы, осуществляемых в аппарате, конструкция которого защищена авторским свидетельством. Особенностью разработанных моделей является возможность их применения для ряда процессов и прогнозирования изменения свойств системы в процессе технологической обработки.

3. Численно-аналитический метод определения коэффициентов диффузионно-фильтрационного массотеплопереноса. В основу метода положены решения системы уравнений (1) и (15) (28) и (32). и результаты

экспериментальных исследований. Коэффициенты ку (/,7 = 1,2,3) определяем с использованием соотношений (14), (16), (29) и (33) которые удобнее представить в иной форме, усреднив их правые части по толщине Н слоя продукта и введя новые коэффициенты. Эта задача выполнена отдельно для общего случая, процессов с фазовым переходом и без фазового перехода. В общем случае из уравнений (14) получим:

4 =

д =

(37)

где иСр > Тср, рср - средние по толщине продукта значения концентрации, температуры и давления,

К, а,, , ,

Л„ = (/,; = 1,2,3)

У

б,

Для определения двенадцати постоянных величин, входящих в (37), следует взять на экспериментальных графиках, как минимум двенадцать точек, координаты которых, в выбранных осях координат, будучи подставленными, в равенства (37), позволят получить двенадцать алгебраических уравнений относительно искомых постоянных. После определения постоянных А у и Му {у = 1>2,3) их следует подставить в правые части соотношений (14), учитывая формулы (38). Затем, принимая во внимание (5), функции (14) подставляются в систему (6). В результате приравнивания коэффициентов при показательных одинаковых функциях в левых и правых частях получившихся равенств, приходим к системе линейных алгебраических уравнений относительно коэффициентов К О', У = 1.2,3),

ко-

торые определяем из ее решения.

Процесс без фазового перехода. Для определения коэффициентов переноса равенства (33) приведём их к следующему виду:

и(х,/) = (ах

е*'+Апе

р(х,?)=(л21,

(39)

где:

А\ - ~АУ\' Ат. _ ~АУг

агсх -ахс3 -с3ух . а3сх-ахсъ-с3у2

А2Х = Ах -—-—, А22 = Ах -2-л-—-— (40)

с, с,

Затем находим средние по толщине продукта значения функций (39):

й

2 Л

ср

(,)=(а

,М>'

21 1

+ А22е

Иг'

г \

(41)

Поскольку в соотношения (41) входят шесть неизвестных коэффициентов, то для их определения нужно составить систему шести уравнений. Эти уравнения можно получить путём подстановки координат шести точек на

экспериментальных графиках зависимостей иСр{0 и РСр{0. При этом

число неизвестных коэффициентов можно сократить до четырёх, если воспользоваться начальными условиями (7). В результате получим два соотношения:

•ср

/ ь2)

к

3 р,

откуда находим:

Зй*

л -_л__л --А__

л\г ~ л\\ ' ~ (42)

С учётом соотношений (42) выражения (41) примут следующий вид:

(()=[-А^'-е^ + й^е"'],

и

(43)

А"

где

- А Ь1 А° - А }±1 ~ ^ ' 21 — 21 д

(44)

Таким образом, в равенства (43) войдут уже четыре неизвестных коэффициента, для определения которых нужно четыре точки на экспериментальных графиках. При этом следует учесть, что начальные значения функций (43) уже были использованы.

Расчёт коэффициентов

к (¿,7=1,2,3)

показан на примере удаления газовой фазы при вакуумном измельчении трески с использованием экспериментальной графической зависимости кинетики изменения избыточного давления в продукте рср{(). В начальный момент времени начальная разность давлений рср (?) = 60 кПа. При подстановке времени, следует учесть, что начальный момент времени будет совпадать с тем моментом, когда импульс давления дойдёт до датчика давления, установленного на

границе продукта (рис.4) Для определения постоянных Л21 > /А > /^2 > получим систему уравнений, которая после преобразования имеет вид:

^0.961 (Г2 х _е0.9610 "V 60-е09Ш'2у -35,7

3,28 Ю-2 х е _е3,2810 'гу 60-езаш~гу -7,47

0.9610"2 х е _е0.9б1О'2 у бО-е0,9610 2у • -35,7

б,1810"2х е _еб,1810-2у 60е6лш'2у- -0,83

Решение системы (45) выполнено численными методами с использованием прикладного математического пакета МАТНСАБ - 2000. Для контроля над правильностью решения в той же программе подсчитаны численные значения левых и правых частей уравнений (45) при найденных значениях неизвестных величин, которые совпадают, что подтверждает правильность решения данной системы уравнений, т.е.

х = /и1 = -83,282с"1 ,у = м2 = -100,956с"1 ,

2 = Л2°1 = -1,844 • 105 Па. Затем находим постоянные , и

Ап = "4*1 - К = ~8>425'1 °"3 - °>0203 = -2,8725• 10"2, 4, =-4, - р = 1,844-105 - 60 • 103 = 124,4 • 103 Па

После этого полученные значения констант подставлялись в формулы (39), которые, затем, подставлялись в исходную систему дифференциальных уравнений (32). Таким образом, получалась система четырёх уравнений относительно четырёх коэффициентов, которые определяли из её решения. Полученные значения коэффициентов проверялись на соответствие их порядков, тем, которые они должны иметь при их подстановке в уравнения, записанные в безразмерной форме.

Найденные значения коэффициентов переноса подставлялись в полученные теоретически соотношения (35) и (36), по которым определялись все постоянные, входящие в выражения для концентрации и давления (формулы 33). Затем по этим формулам строились графики

^ср (0' Рср (0, которые сравнивались с графиками, построенными по формулам (39), в которых все постоянные находились непосредственно по экспериментальным данным. Результаты показаны графическими зависимостями для избыточного давления (рис. 5 эксперимент - сплошная линия, расчёт - штриховая линия) и концентрации газовой фазы (рис. 6).

0.02 0.04 0.06 1с

Рис.5. Кинетика изменения избыточного давления в продукте (--эксперимент;.......расчёт).

Рис. 6. Кинетика изменения концентрации газовой фазы в продукте (расчёт).

Процесс с фазовым переходом. Для удобства определения коэффициентов, входящих в соотношения (25) - (27), введены следующие обозначения:

12

У\

Т*(а + у2)~ р*Ъ

У г-Ух

кх 2 + кп

а + Ух

Аз = ~Уг

Г(а + ух)-рЬ'

У 2 У\

кп +

а + У2

А22 -

Г(а + у2)-?Ъ _Г{а + У])-рЬ

, л23 -

Уг~У\ У 2 Ух

А

•32

_Т*(а + у2)-р'Ь а + ух

У2 ~ Ух ъ _Т*(а + ух)-р*Ъ а + у2

33 - ,

У2-У1 ь

С учётом этих обозначений выражения (25) - (27) будут иметь вид

«(О = и + Ап (1 - е™)+ 4з (1 - г™)

х

(46)

(47)

(48)

(49)

(50)

(51)

Тср(0=А22е*'-А2 з^'

рср(0=А32е»'-А33е">'

Постоянные Ап и Д3, входящие в выражение для концентрации (49) не являются независимыми величинами, а определяются через соответствующие постоянные, входящие в выражения для температуры и давления. Так из соотношений (46) - (48) следует:

Аг ~ У\ (А12Л2 + ^13^32 )> Аз = ~У2 (^12^23 + ) (52)

Коэффициенты массотеплопереноса

К 0', У = 1.2,3) для процесса с фазовым переходом (вакуумной деаэрации) определены аналогично выше-

описанному решением двух систем уравнений относительно двух характеристических чисел М\ ? М2 на примере данных для консервов «Пудинг рыбный (из трески) для детского питания», используя экспериментальную зависимость кинетики изменения избыточного давления в продукте рср{/);

данные для температуры Тср принимаем равными разности температуры насыщения при данной разности давления внутри продукта и на его поверхности; для концентрации "ср возьмем ее начальное и конечное значения *0 = 0, йср(0) = 0,0657 \(к = 0,102с, йср0к) = 0 в начальный момент

— *

времени начальная разность давления рср (?) = 80 кПа;

е/<,0,8х10-2 _ ц20,8Х10"2 -7,74

е^1,34х10-2 _еЯ21,34х10-2 8еЛ21,34хЮ-2 -5,9

0,8х10"2 _е/<20,8х10-2 0,8х10"2 -7,74

^,5,03x10"2 _ е/72 5,03х10"2 8е/ц25,03х10"г -0,54

А) 0,8x10"2 _еА20,8х10"2 °'8><10 2 -7,74

1,34x10"2 _ецг 1,34x10"2 3^21.34x10- 2-5,9

0,8x10"2 0,8x10"2 д^з 0,8x10": 2-7,74

4,02x10-2 и, 4,02x10"2 -е2 4,02x10 "2 -1,82

Системы уравнений (53) и (54) решены с использованием прикладного математического пакета МАТНСЛЬ - 2000 и определены значения характеристических чисел: = -60,19с"1, ¡Лг --169,02с"1. Зная характеристические числа, найдём все оставшиеся неопределёнными константы

А2>Аз'А2>Аз,А}2>-4)3 ■ Для проверки правильности определения коэффициентов К] (г>7=2>3) получим функции, характеризующие изменение температуры и давления (25), (26) путём подстановки в них значений констант и характеристических чисел, определяемых соотношениями (17), (18), (20), а так же начальных значений средней разности температуры

'Т* 7!*

1 и давления Р (рис.7).

1-10

fcp - Ла

•5 10^

V 1

V

- % —

V

\

NX

1

О 0.05 0.1

Рис. 7. Кинетика изменения среднего давления в продукте (--эксперимент,----расчёт).

tfc

Постоянные величины А 2 и входящие в выражение концентрации (49) определяем при двух значениях времени /, = 4,02х10~2с,и(г1)=0,027б ; /2 = 10Д8х 10_2с,) = 0,0143и

начальной концентрации и ' =0,08. Подставив эти значения времени и

концентрации, а так же ранее найденные характеристические числа Ц\, /А в соотношение (49), получим систему двух уравнений относительно двух

искомых величин Аг и Аз '■

м(/2)=«*+42(^

По найденным и Дз и значениям Аг > ^23 > ^32 > -^зз, определяли

коэффициенты переноса и строили графическую зависимость (рис.8) с использованием соотношения (49).

4. Динамика газонасыщения сырья биологического происхождения при его переработке. Проведён анализ методов определения содержания газовой фазы в пищевых продуктах, разработана инструментальная методика для определения концентрации газовой фазы продуктах. Определена концентрация газовой фазы и влияние её на структуру сырья и приготовленных на его основе продуктов, а также изучена динамика газонасыщения продукта на технологических операциях производства колбасных, паштетных, фаршированных и консервированных изделий различной структуры.

Насыщение сырья и продуктов газовой фазой определяли в процессе их выработки, на технологических линиях, укомплектованных отечественным и зарубежным оборудованием. Типовыми операциями, влияющими на газонасыщение продукта, являются измельчение сырья на волчке, смешивание компонентов рецептуры в фаршемешалке или кутгере, тонкое измельчение в куттере и формование в шприце.

Рис.8. Кинетика изменения средней концентрации газовой фазы в продукте (расчёт).

Измельчение сырья на волчке - предварительная операция подготовки сырья к производству продуктов. Значение концентрации газовой фазы в сырье после его измельчения на волчке с диаметром отверстий решётки 4,05,0 мм составляет до 5,34 %. При смешивании компонентов рецептуры для приготовлении фарша варёных колбас и сосисок концентрация газовой фазы в нём возрастает до 6,25 %.

Определена концентрация газовой фазы, попадающей в продукт при его измельчении в куттере, вакуумном куттере и микроизмельчителе. После измельчения в куттере фарша варёной колбасы «Для завтрака» концентрация газовой фазы в продукте составляет 8,62 %, а после микроизмельчителя, в фарше сосисок соответственно - 6,32-6,50 % газовой фазы. Использование вакуума на стадии куттерования снижает содержание воздуха в фарше в 4,7 раза по сравнению с фаршем, куттерованном при контакте с окружающим воздухом.

Формование в вакуумном шприце после измельчения продукта в вакуумном куттере приводит к удалению из фарша до 67,0 % газовой фазы от её начальной концентрации. Использование вакуумного шприцевания после

куттера позволяет удалять до 53,7 % воздуха. Показано, что снижение остаточного давления в вытеснителе вакуумного шприца приводит к уменьшению содержания газовой фазы в фарше.

Основными операциями, влияющими на газонасыщение тонкоизмель-чённых консервов для детского питания являются: предварительное измельчение, обработка в эмульситаторе, смешивание компонентов рецептуры, тонкое измельчение. Максимальное насыщение продукта воздухом происходит при тонком измельчении мясного сырья в дезинтеграторе и составляет 7,0- 12,0 %.

На основе проведённых исследований разработана инструментальная методика для определения концентрации газовой фазы (воздуха) в продуктах. Изучена динамика газонасыщения сырья при производстве колбасных, фаршированных, кулинарных и консервированных продуктов. 5. Закономерности диффузионно-фильтрационного массотеплоперено-са Основной движущей силой диффузионно-фильтрационного массотеп-лопереноса является избыточное давление в продукте. Для определения кинетических закономерностей релаксации избыточного давления проведён комплекс исследований со следующими объектами: свинина, говядина, треска после измельчения на волчке и куттере, мясо птицы после механической обвалки, а также тонкоизмельчённые и гомогенизированные консервы для детского питания.

Опыты проводили на стенде, позволяющем обрабатывать продукт в режиме сброса давления и при этом регистрировать изменение градиента общего давления в продукте. Давление над поверхностью продукта в момент сброса было атмосферным. После сброса, его устанавливали постоянным, ниже атмосферного (вакуум), в заданном диапазоне значений и определяли его изменение в продукте. Градиент избыточного давления, возникающий в продукте (р - ра) равен разности текущего давления р в продукте и давления на его свободной поверхности ро который, выравнивается (релаксирует) с течением времени до его значения на поверхности продукта

Релаксация избыточного давления в продукте без фазового перехода влаги в пар показана графическими зависимостями кинетики релаксации избыточного давления на рис.9-10 для (р-ро)- 60 кПа.

Основными параметрами, влияющими на время релаксации избыточного давления в продукте, являются: толщина слоя, структура, величина избыточного давления в нём и температура. Результаты опыта для сырья аппроксимированы уравнением вида г = а + в-Р с коэффициентом корреляции = 0,993 (табл. 2).

РОС. НАЦИОНАЛЬНАЯ БИБЛИОТЕКА С.(1етербург ОЭ МО акт

Рис.9. Кинетика изменения избыточного давления для консервов "Пюре мясное детское": при температуре 293 К и толщине слоя продукта 0,02 м.

(Р-Р0), кПа

Рис. 10. Кинетика изменения избыточного давления для измельчённой трески при температуре 283 К и толщине слоя продукта 0,05 м.

Повышение толщины слоя продукта увеличивает время релаксации в нём избыточного давления. В исследованных диапазонах (0,02-0,1м) время релаксации избыточного давления, равного Р-Р0 = 60 кПа, увеличивается в среднем для сырья, измельчённого на волчке с диаметром отверстий решётки 0,004-0,005 м. в 1,13 - 1,22 раза, а для куттерованного сырья, уменьшается соответственно в 1,05 раза. Это связано с тем, что сопротивление структуры мышечной ткани куттерованного сырья меньше, чем крупноизмельчённого на волчке.

Таблица 2

Продукт Толщина слоя продукта, А, м Коэффициенты

а «•107

Измельчённая говядина 0,02 3,22 4,52

0,05 4,06 4,70

0,10 4,36 5,36

Измельчённая свинина 0,02 3,01 7,59

0,05 4,90 6,22

0,10 6,71 3,65

Измельчённая треска 0,02 3,23 5,83

0,05 3,98 5,84

0,10 4,89 5,74

Увеличение избыточного давления в продукте фиксированной толщины также повышает время его релаксации. Возрастание избыточного давления с 20 до 80 кПа, в слое продукта толщиной 0,02 м для исследованных объектов, увеличивает время релаксации соответственно для сырья в среднем в 1,77 раза.

Релаксация избыточного давления в продукте при фазовом переходе. Интенсивность испарения влаги зависит от газосодержания, температуры и влагосодержания продукта. Графическая зависимость кинетики изменения избыточного давления в тонкоизмельчённых продуктах при фазовом переходе влаги в пар показана на рис.11-12.

При сбросе давления и повышения температуры продукта в нём происходит интенсивное парообразование (испарение) и образование молярного потока парогазовой фазы. Это свидетельствует об увеличении скорости фазового превращения влаги в пар. Интенсивный молярный поток парогазовой смеси, образующийся при этом, как бы "притормаживает" выравнивание избыточного давления в продукте, что увеличивает время его релаксации. Далее избыточное давление в продукте релаксирует обычным путём, как и без фазового перехода.

Время релаксации избыточного давления в продукте при фазовом переходе влаги в пар увеличивается. Определено влияние температуры на релаксацию избыточного давления в продукте. Показано, что увеличение температуры с 293 до 333 К при постоянных толщине слоя продукта и избыточном давлении приводит к повышению времени его релаксации.

Установлено, что с увеличением толщины слоя продукта, время релаксации избыточного давления также возрастает. Это характерно как для процессов с фазовым переходом, так и без фазового перехода. Время релаксации определяет скорость изменения избыточного давления внутри продукта. Наличие фазового перехода увеличивает время релаксации, что в равной степени можно рассматривать как уменьшение скорости измене-

ния избыточного давления при постоянных структурно-механических и геометрических характеристиках продукта. Появление градиента общего давления парогазовой смеси в продукте при его высокоинтенсивной обработке, обуславливается соизмеримостью времени релаксации избыточного давления через скелет материала и образованием за это же время пара, необходимого для восстановления исходного состояния.

для детского питания: р-ро = 80 кПа, температуре 333 К и толщины слоя продукта: А-0,02м; * - 0,05 м; о -0,1 м. (--расчёт).

Градиент избыточного давления является мощным фактором, интенсифицирующим перенос влаги в парогазовой фазы. Влиянием градиента избыточного давления объясняются закономерности диффузионнно-фильтрационного массотеплопереноса сушки маловязких и высоковязких продуктов, автоклавной сушки сбросом давления, вакуумной сушки, высокоинтенсивного нагрева в поле СВЧ, а также большая интенсивность испарения в начальный момент при сублимационной сушке, резкое увеличение объёма частиц при высокотемпературной пневматической сушке или в кипящем слое, периодические ускорения или замедления сушки паст контактным способом, при охлаждении в среде пониженного давления, вакуумной деаэрации, переноса газовой фазы при вакуумном измельчении, перемешивании, формовании и т.п.

С,02 0,04 0,06 0,0Ь 0,1 ¿, с Рис. 12. Кинетика изменения избыточного давления в мясных консервах для детского питания. Р-Ро = 80 кПа, температуре 333 К и толщины слоя продукта: А-0,02м; *- 0,05 м; о -0,1 м. (--расчёт).

Закономерности диффузионно-фильтрационного массопереноса в процессах без фазового перехода обобщены на примере удаления газовой фазы при вакуумном измельчении, перемешивании, формовании и деаэрации без фазового перехода. Основным параметром, определяющим степень удаления газовой фазы из сырья является избыточное давление. Определено повышение степени удаления газовой фазы при увеличении избыточного давления. Рост избыточного давления с 20 до 80 кПа, для толщины слоя 0,02 м и температуры 293 К, увеличивает степень удаления газовой фазы для тон-коизмельчённых консервов для детского питания на 30 %.

Поля изменения потенциалов диффузионно-фильтрационного массопереноса (концентрации газовой фазы и избыточного давления - рис. 13) определяются выражениями (39). Для измельчённой трески эти выражения * имеют вид.

й(х,0= (ю,11 е~83,29 ' - 34,44 0,05 ,

/ 2 N

р{х^)= (- 2,21 • 108 е~83,29' + 1,49 -10 8е-100-96Ч у-0,05х

Рис, 13. Поле изменения: а) концентрации газовой фазы; б) избыточного давления в слое измельчённой трески при И = 0,05л;, р'р = бОкПа,

КР= 0.0203.

Коэффициенты диффузионно-фильтрационного массопереноса (табл.3) аппроксимированы в диапазоне избыточного давления 20-80 кПа, температуры 281-293 К, толщины слоя продукта Ь = 0,02-0,1 м и концентрации газовой фазы в измельчённом сырье до 4,0-12 % функцией к,; =а + ЬЬ с коэффициентом корреляции | | = 0,986

Таблица 3

Продукт Значение коэффициентов массопереноса

кп, м/с к 13-Ю7, м2 / Пас кл-Ю"5, м2- Па/ с к33 -102,м2/с

а Ь а Ь а Ь а Ь

Измельчённая треска 0,078 0,068 1,05 1,036 -1,20 - 1,35 6,38 6,72

Измельчённая говядина: 0,093 0,019 0,88 0,908 1,47 -0,17 6,08 2,77

Измельчённая свинина 0,080 0,092 0,69 0,972 - 1,52 0,37 6,35 6,04

Закономерности диффузионно-фильтрационного массотеплопереноса в процессах с фазовым переходом изучены для вакуумной деаэрации тон-коизмельчённых продуктов и вакуумной сушки рыбных гидролизатов. Изменение концентрации газовой фазы в тонкоизмельчённых консервах для детского питания можно определять с номограмм (рис. 14-15), которые получены с использованием выражения (49).

Цср

0,08

0,06

0,04

0,02

V -— 1

ч 2

1—___

0,02

0,04

0,06

0,08

0,1

0,12

».с

Рис. 14. Номограмма для расчёта изменения концентрации газовой фазы в тонкоизмельченныхрыбных продуктах для детского питания при р.; //V 1,2- 0,35; 3 - 0,26.

Рис. 15. Номограмма для расчёта изменения концентрации газовой фазы в тонкоизмелъчённых мясных продуктах для детского питания при щ /1,2-0,35- 0,36; 3 - 0,29.).

Полученные номограммы имеют аналогичный вид номограмм, представленных в работах Афанасова Э.Э., Николаева Н.С. для расчёта изменений в биотехнологической системе при уменьшении в ней концентрации компонентов. Отношение щ / зависит от вида, толщины слоя продукта и избыточного давления в нём.

Коэффициенты массотеплопереноса (табл.4) аппроксимированы в диапазоне избыточного давления 60-80 кПа, температуры 293 -ЗЗЗК, толщины слоя продукта И = 0,02-0,1 м и концентрации газовой фазы до 12% функцией кд =а + Ь'Ь с коэффициентом корреляции | I = 0,993.

____Таблица 4

Продукт Значение коэффициентов массотеплопереноса

к12-104, м2/оК кп'Ю7, м2/Па-с к 22, м2/ с-°С кгз'Ю4, м2- К/ Па-с кзг, м2 -Па/с- К кзз. м2/с

Пюре мяс- а Ь а Ь а Ь а Ь а Ь а Ь

ное детское 1,26 0,54 2,89 -0,25 0,34 0,06 2,38 0,19 -274,3 34,12 0,16 0,15

Пудинг рыбный (из трески)

для дет- •

ского пи-

тания 2,55 3,91 2,06 1,41 0,34 -0,09 2,44 2,57 -180,2 -96,8 0,12 0,14

Поле изменения потенциала диффузионно-фильтрационного массотеплопереноса (избыточного давления) при деаэрации с фазовым переходом тонкоизмельчённых рыбных консервов для детского питания приведено на рис 16. Выражение, описывающее изменение избыточного давления имеет вид:

Рис. 16. Поле изменения избыточного давления в консервах "Пудинг рыбный для детского питания"при h = 0,05jw, - $окПа ■

Закономерности диффузионно-фильтрационного массотеплопереноса в процессах с фазовым переходом обобщены также и на примере вакуумной сушки рыбных гидролизатов [данные Буйнова A.A., 1998 и Апексаняна И.Ю. 2001].

Рис. 17. Кинетика изменения концентрации при вакуумной сушке рыбных гидролизатов с начальной температурой 303 К и оста точным давлением в камере 5,3 кПа (------расчёт,--эксперимент).

Кинетика изменения относительной концентрации влаги в продукте описывается экспоненциальной зависимостью вида

0,85е (рис.17). Сравнение полученных экспериментальной и графической зависимостей, показывает их хорошую аппроксимацию.

Поле изменения концентрации влаги в продукте с начальной и конечной массовой долей влаги, соответственно 35,0 % и 5,0 % при начальной температуре продукта 303 К показано на рис.18.

Рис. 18. Поле изменения концентрации влаги в продукте при его начальной температуре 303 К.

Определено, что изменение температуры в продукте (толщина слоя 0,001-0,002 м) не зависит от координаты х, так как перенос влаги в процессе высокоинтенсивной вакуумной сушки происходит в основном в виде пара при изотропности структуры. Аналогичные выводы, сделаны и в работах Буйнова A.A. и Алексаняна И.Ю.

Капиллярнопористое коллоидное тело имеет сложную структуру, поры и капилляры которой имеют разнообразные форму и размеры, могут быть сквозными и несквозными, сообщающимися непосредственно и с помощью разветвлённой системы пор с окружающей средой. Скелет тела наполнен влагой, относительная концентрация которой составляет 0,78 -0,82. Она удерживается в пространствах между волокнами и на их поверхности, в полостях клеток и в стенках волокон.

Согласно теории тепломассопереноса в капиллярнопористых телах Лыкова A.B. и набухания Липатова С.М. коллоидное тело состоит из смеси

фракций различной молекулярной массы. Нерастворимые высокомолекулярные фракции образуют скелет из замкнутых клеток (ячеек). Внутри их находится растворимая фракция, которая может проходить через стенку клетки путём избирательной диффузии (осмоса) за счёт разности осмотического давления или ультрафильтрацией под действием градиента общего давления.

Перемещение влаги к поверхности продукта осуществляется в основном через сеть микрокапилляров или плёночный каркас в виде парогазовой фазы. Последняя диффундирует через утончающиеся в процессе обезвоживания пленки жидкости или стенки капилляров при увеличении градиента давления пара в слое, что приводит к росту скорости диффузии по механизму, согласно которому, пар движется через «закрытые» жидкостными менисками капилляры, где на одном конце мениска происходит испарение жидкости, а на другом - конденсация равного количества пара при малом перепаде температуры вдоль капиллярной поры. Такой перенос пара внутри «закрытой поры» термодинамически равнозначен переносу жидкости. На мениске или плёнке температура изменяется при изменении давления, что способствует большой интенсивности испарения по сравнению с конденсацией (отвод энергии) с одной стороны плёнки и, наоборот (подвод энергии), с другой.

Диффузия пара происходит в виде эквимолярных процессов испарения и конденсации пара на жидких плёнках, менисках, стенках капилляров и мицелл при малых градиентах концентрации и температуры. При этом, при переносе парогазовой фазы определяющим является градиент давления, под действием которого влага может перемещаться как в виде парогазовой так и частично в виде парожидкостной фаз. Поток пара может захватывать частицы влаги, что увеличивает общую интенсивность переноса. Причём, чем ближе к поверхности, тем меньшее сопротивление оказывает структура продукта. Градиент избыточного давления на поверхности продукта при сбросе давления равен нулю. Внутри продукта избыточное давление релаксирует в течении некоторого времени, обусловливаемого влиянием структуры продукта. Под действием градиента избыточного давления молекулы парогазовой фазы движутся не отдельными слоями, а независимо друг от друга, постоянно сталкиваясь со стенками капилляров и проходя через них, образуют молекулярный поток. В вакууме длина свободного пробега молекулы увеличивается, поэтому граница между микро и макрокапиллярами сдвигается в сторону больших радиусов. Движущей силой при этом также является градиент давления парогазовой фазы, который определяет скорость эффузии пара через микрокапилляры и диффузии через макрокапилляры, осложнённой явлениями теплового скольжения и термодиффузии.

б. Рекомендации по использованию результатов исследования К использованию рекомендуется инструментальная методика выполнения

измерений количества воздуха в пищевых продуктах. Она предназначена для определения процентного содержания воздуха в объеме продукта при производстве фаршевых, паштетных изделий, консервов для детского питания на основе мяса, птицы, рыбы и других пищевых продуктов. Методика основана на измерении изменения объема продукта под действием внешнего давления (вакуумно-дилатометрический метод) без изменения его структурного состояния и с учетом температур тепловой коагуляции.

Рекомендуется разработанная численно-аналитическая методика и программное обеспечение расчёта изменения полей давления, температуры и концентрации при диффузионно-фильтрационном массотеплопереносе и коэффициентов переноса с учётом динамики реальных процессов удаления газовой фазы при вакуумных измельчении, перемешивании, формовании и парогазовой фазы при вакуумной деаэрации и вакуумной сушке. Рекомендации по выбору режимов процесса удаления газовой фазы. Основными параметрами, определяющими эффективность удаления газовой и парогазовой фазы при сбросе давления, являются структура продукта, его геометрическая характеристика (толщина слоя), избыточное давление и температура. Достижение степени удаления газовой и парогазовой фазы, равной 60-65 % для измельчённого сырья биологического происхождения и 80-85 % для тонкоизмельчённых продуктов рекомендуется принимать толщину слоя продукта не более 0,02 м для статического режима обработки. При обработке сырья в высокоинтенсивном вакуумном оборудовании (измельчители, смесители и др.) толщина слоя продукта может быть увеличена. Избыточное давление в продукте, для сырья, рекомендуется 80 кПа, а для тонкоизмельчённых продуктов 60-80 кПа. В производстве консервов для детского и диетического питания режимы обработки режимы обработки следующие: избыточное давление в продукте 60-80 кПа, температура 328-338 К.

На основе обобщения результатов теоретического и экспериментального исследования произведён проектный расчёт и разработан аппарат непрерывного действия (рис. 19). Аппарат представляет собой вакуумную камеру 1 с внутренним диаметром 0,3 м. В верхней части камеры установлено статическое конусное распределительное устройство 2 с механизмом регулирования толщины слоя продукта. Деаэратор работает следующим образом: продукт насосом подаётся в распределительное устройство. В слое продукта, вышедшего из распределительного устройства, в вакуумную камеру возникает избыточное давление, которое способствует образованию молярного потока парогазовой фазы. Интенсивное удаление газовой фазы достигается за счёт влияния избыточного давления и развитой поверхности фазового контакта при тонкослойном гравитационном течении продукта, который выгружается через патрубок 3. Оригинальность и новизна технического решения данного аппа-

рата подтверждена авторским свидетельством на изобретение № 1306527.

Основные результаты работы и выводы

1. В результате теоретических и экспериментальных исследований получили дальнейшее развитие теоретические основы диффузионно-фильтрационного массотеплопереноса с установлением взаимосвязи режимных параметров процессов для повышения их эффективности по переработке сырья биологического происхождения. Изучен и физически обоснован механизм внутреннего массотеплопереноса на основе феноменологического подхода и экспериментально-аналитического изучения кинетики переноса газовой, парогазовой фаз и релаксации избыточного давления в продукте при сбросе давления.

2. На основе комплексного подхода к физико-химическим явлениям в мас-сотеплообменных процессах дано развитие физической модели диффузионно-фильтрационного массотеплопереноса для продуктов различной структуры.

3. На базе физической разработана математическая модель диффузионно-фильтрационного массотеплопереноса. Разработанная математическая модель адекватно отражает взаимосвязь потенциалов массотеплопереноса и их изменение в продукте при сбросе давления в процессах осложнённых и не осложнённых фазовым переходом влаги в пар.

4. Получены новые данные о количественном изменении концентрации га-

зовой фазы в процессах измельчения, перемешивания, формования, а также динамики её насыщения в сырье биологического происхождения и продуктов его переработки. Эти результаты позволяют наблюдать и управлять изменением содержания газовой фазы в продукте.

5. Изучены и обобщены закономерности влияния концентрации газовой фазы на реологические и теплофизические характеристики продуктов (предельное напряжение сдвига, эффективную вязкость, плотность, теплопроводность, удельную теплоёмкость).

6. Установлены, обобщены и проанализированы кинетические закономерности, переноса газовой, парогазовой фаз и релаксации избыточного давления в продуктах различной структуры при сбросе давления в процессах осложнённых и не осложнённых фазовым переходом влаги в пар.

7. Разработан численно-аналитический метод расчёта кинетических коэффициентов и потенциалов диффузионно-фильтрационного массотеплопе-реноса на основе аппроксимации экспериментальных кривых изменения избыточного давления, концентрации газовой и парогазовой фаз в продуктах различной структуры. Показано влияние режимных параметров процесса на коэффициенты массотеплопереноса. Численно-аналитический метод позволяет рассчитывать коэффициенты переноса по известному распределению потенциалов массотеплопереноса в продукте.

8. Определён общий характер изменения полей потенциалов диффузионно-фильтрационного массотеплопереноса и влияния на них условий протекания процесса в продуктах различной структуры. Установленные закономерности изменения полей потенциалов массотеплопереноса позволяют получить представление о характере дальнейшего развитии внутреннего массотеплопереноса в продукте.

9. Разработана инструментальная методика по определению концентрации газовой фазы в пищевых продуктах, Инструментальная методика была апробирована, испытана и внедрена на МПЗ № 4 (бывш. ПО мясной промышленности в г. Санкт-Петербург), Астраханский мясокомбинат (ООО «Парад»), ОАО «Владивостокский мясокомбинат», ОАО «Владивостокский рыбокомбинат», рыбодобывающей компании «Посьетская».

10. Разработаны рекомендации по выбору режимов и инженерный метод расчёта параметров процессов удаления газовой и парогазовой фаз. Настоящие рекомендации внедрены на ОАО «Тёпло-Огарёвский молочный завод», ООО «Парад» и использованы для расчёта, рационализации и повышения эффективности технологических процессов и оборудования при переработке сырья биологического происхождения.

11. Разработаны и утверждены исходные требования на деаэратор непрерывного действия. Разработан и изготовлен образец деаэратора непрерывного действия производительностью 500-1000 кг/ч. Испытания деаэратора в производственных условиях подтвердили правильность технических ре-

шений, работоспособность аппарата и соответствие его параметров и характеристик нормативной документации.

Результаты и рекомендации, полученные на основе проведённых исследований, могут быть использованы при создании и повышении эффективности технологических процессов и оборудования при переработке сырья биологического происхождения.

Список работ, опубликованных по теме диссертации: Монографии: 1. Бредихин С.А. Диффузионно-фильтрационный массотеп-лоперенос в процессах переработки сырья биологического происхождения - М.: МГУПБ, 2002.-192 с.

2. Технологическое оборудование мясокомбинатов / Под ред. С.А. Бредихина. - М.: Колос, 1997. - 392 с.

3. Технологическое оборудование мясокомбинатов / Под ред. С.А, Бредихина. -2 - е изд. - М.: Колос, 2000. - 392 с'.

4. Бредихин С.А., Космодемьянский Ю.В., Юрин В.Н. Технология и техника переработки молока. - М.: Колос, 2001. - 400 с.

5. Мезенова О .Я., Ким И.Н., Бредихин С.А. Производство копчёных пищевых продуктов. - М.: Колос, 2001. - 208 с.

Обзорные информации:

6. Филипенко Б.П., Николаев Н.С., Бредихин С.А., Грикштас Р.З. Производство консервов детского питания на рыбной основе. Обзор, инф. Сер. Технол. оборудование для рыбной промышленности. Вып.1 - М.: ЦНИИТЭИРХ, 1986.-48 с.

7. Ивашов В.И., Филипенко Б.П., Никифоров Л.Л., Бредихин С.А. Оборудование для переработки мяса в регулируемой среде. Обзор, инф. Мясная промышленность. - М.: АгроНИИТЭИММП, 1987. - 32 с.

8. Космодемьянский Ю.В., Полянский К.К., Долниковский В.И., Попова Е.В., Бредихин С.А. Современные баромембранные процессы и техника для молочной промышленности. Обзор, инф. - М.: АгроНИИТЭИММП, 1993.-40 с.

Статьи в академических журналах:

9. Бредихин С.А. Закономерности диффузионно-фильтрационного массо-теплопереноса в процессах переработки сырья биологического происхождения // Хранение и переработка сельхозсырья. - 2002. № 3. - С. 24-27.

10. Бредихин С.А. Закономерности переноса газовой фазы в процессах переработки фаршепродуктов // Хранение и переработка сельхозсырья, -2002. № 3. - С. 28-29.

11. Бредихин С.А. Влияние концентрации газовой фазы на физические свойства фаршепродуктов // Хранение и переработка сельхозсырья. - 2002. № 5. - С. 55-60.

12. Бредихин С.А. Кинетика релаксации избыточного давления при переработке сырья биологического происхождения // Хранение и переработка сельхозсырья. - 2002. № 7. - С. 15-18.

13. Бредихин С.А. Динамика газонасыщения сырья биологического происхождения при его технологической переработке // Хранение и переработка сельхозсырья. - 2002. № 7. - С. 22-25.

Статьи в отраслевых журналах, сборниках и изобретения:

14. Филипенко Б.П., Николаев Н.С., Ефимов Л.В., Бредихин С.А. Транспортировка измельчённой трески в цилиндрических каналах // Рыбное хозяйство. - 1986. № 1. - С. 72-73.

15.Филипенко Б.П., Николаев Н.С., Никифоров Л.Л., Бредихин С.А. Исследование пароконтактного способа термообработки рыбного фарша // Рыбное хозяйство. - 1986. № 8. - С. 74-76.

16. Филипенко Б.П., Бредихин С.А. Газосодержание в фаршевых продуктах // Рыбное хозяйство. - 1986. № 11. - С. 68-70.

17. Филипенко Б.П., Николаев Н.С., Бредихин С.А. Деаэрация при производстве консервов детского питания. Экспресс-инф. Сер. техн. оборудование для рыбной промышленности. Вып. 4. - М.: ЦНИИТЭИРХ, 1985. -

С. 1-4.

18. Филипенко Б.П., Бредихин С.А. Содержание газовой фазы в консервах детского питания. // Проблемы и пути рационального использования сырья в маслоделии и сыроделии. 4.1.-Каунас.: 1986.-С.191.

19. Филипенко Б.П., Николаев Н.С., Никифоров Л.Л., Бредихин С.А. Установки для производства консервов детского питания. Экспресс-инф. Сер. технол. оборудование для рыбной промышленности. Вып.1.-М.: ЦНИИТЭИРХ, 1986. - С.7-11.

20. Филипенко Б.П., Николаев Н.С., Бредихин С.А. Аппарат для деаэрации фаршевых консервов. Экспресс-инф. Сер. технол. оборудование для рыбной промышленности. Вып. 6. - М.: ЦНИИТЭИРХ, 1986. - С.7-10.

21. Горбатов A.B., Филипенко Б.П., Ефимов Л.В., Бредихин С.А., Особенности движения измельчённого мясного сырья в цилиндрических каналах. Экспресс-инф. Мясная промышленность. - М.: ЦНИИТЭИмясомолпром,

1986,№9.-С. 5-7.

22. Филипенко Б.П., Николаев Н.С., Грикштас Р.З., Бредихин С.А. Переработка сырья биологического происхождения при производстве консервов детского питания // Пищевая и перерабатывающая промышленность -

1987. №4.-С. 29-31.

23. A.C. № 1306527 (СССР) МКИ A01J 11/04. Устройство для деаэрации вязко-пластичных пищевых продуктов / В.И.Ивашов, Б.П. Филипенко, Ю.В. Кацман, С.А.Бредихин - №3955416/31-(13 130172); Заявл.17.09.85; Опубл.30.04.87, БИ№ 16.

24. Горбатов A.B., Филипенко Б.П., Ефимов Л.В., Бредихин С.А. Особенности движения измельчённого мясного и рыбного сырья в цилиндрических каналах. // Теоретические и практические аспекты применения методов ИФХМ с целью совершенствования и интенсификации технологических процессов пищевых производств.- М.: МТИММП, 1986. С. 245-246.

25. Бредихин С.А. Газосодержание в мясных фаршепродуктах. // Теоретические и практические аспекты ускорения научно-технического прогресса в мясной и молочной промышленности. - M.: МТИММП, 1987. - С. 12-13.

26.Филипенко Б.П., Бредихин С.А. Исследование кинетики деаэрации консервов детского питания. // Интенсификация технологических процессов в рыбной промышленности.-Владивосток.: 1987. С.12-13.

27. Сотова О.В., Бредихин С.А., Прусаков Ю.А., Карпычев C.B. Установки для ультрафильтрации технологических жидкостей рыбообрабатывающих предприятий. Экспресс-инф. Сер. технол. оборудование для рыбной промышленности. Вып. 2. - М.: ВНИЭРХ, 1988. - С. 9-14.

28. Бредихин С.А. Влияние температуры на деаэрацию консервов детского питания. // Пути интенсификации технологических процессов и оборудования в отраслях агропромышленного комплекса. - М.: 1988. - С.38.

29. Бредихин С.А. Исследование аэрации фаршепродуктов. // Пути интенсификации технологических процессов и оборудования в отраслях агропромышленного комплекса. - М.: 1988. С.42-43.

30. Бредихин С.А. Деаэрация мясных фаршепродуктов. // Вклад молодых учёных и специалистов в ускорение научно-технического прогресса в мясной промышленности. - М.: ВНИИМП, 1988. - С. 31.

31. Филипенко Б.П., Бредихин С.А. Деаэрация фаршевых мясопродуктов в производстве консервов детского и диетического питания. // Разработка процессов получения комбинированных продуктов питания (медико-биологические аспекты, технология, аппаратурное оформление, оптимизация).-М.: 1988.-С. 261-262.

32. Филипенко Б.П., Бредихин С.А. Влияние технологических операций на аэрацию фаршевых мясопродуктов. // Деп. в АгроНИИТЭИММП. 14.07.88. №591 -13 с.

33. Филипенко Б.П., Бредихин С.А. Эффективность вакуумной деаэрации фаршевых изделий. // Деп. в АгроНИИТЭИММП. 14.07.88 № 590 - 12 с.

34. Филипенко Б.П., Чесноков В.М., Бредихин С.А. Закономерности деаэрации фаршевых мясопродуктов. // Деп. в АгроНИИТЭИММП. 14.07.88. № 592 - 9 с.

35. Филипенко Б.П., Бредихин С.А., Грикштас Р.З. Термическая и вакуумная обработка рыбных фаршепродуктов. Передовой производственный опыт и научно-технические достижения, рекомендованные для внедрения, Инф. сборник. Вып. 2. - М.: Рыбное хозяйство, ВНИЭРХ. 1989. - 5 с.

36. Сотова О.В., Космодемьянский Ю.В., Кузина Ж.И., Шутов С.А., Бредихин С.А. Исследование регенерации ультрафильтрационных мембран при разделении отработанных рыбных тузлуков // Деп. во ВНИЭРХ. 13.02.89. № 1007-рх.

37. Космодемьянский Ю.В., Бредихин С.А. Применение мембранных методов в АПК// Деп. во ВНИЭРХ 05.06.89. № 1038-рх.

38. Филипенко Б.П., Бредихин С.А., Докучаев В.В., Лебедев Н.М. Комбинированный аппарат для измельчения и термообработки. Передовой производственный опыт и научно-технические достижения, рекомендованные для внедрения. Инф. сборник. Вып. 3. - М.: Рыбное хозяйство, ВНИЭРХ. 1989.-4 с.

39. Филипенко Б.П., Бредихин С.А. Деаэрация рыбных фаршепродуктов. // Интенсификация технологических процессов в рыбной промышленности. 4.1. - Владивосток.: 1989. - С. 69-70.

40. Филипенко Б.П., Чесноков В.М., Бредихин С.А., Анисимов И.А. Вакуумная деаэрация фаршевых продуктов. // Автоматизация технологических процессов и производств в пищевой промышленности. - М.: 1989, - С. 52.

41. Космодемьянский Ю.В., Бредихин С.А., Щедушнов Д.Е. Практические аспекты регенерации мембранных установок. Экспресс-инфор, Сер. обработка рыбы и рыбопродуктов, Вып. 10. - М.: ВНИЭРХ, 1990. С.13-23.

42. Филипенко Б.П., Бредихин С.А., Бредихина О.В. Реологические характеристики консервов детского питания. // Теоретические и практические аспекты применения методов ИФХМ с целью совершенствования и интенсификации технологических процессов пищевых производств. Сб. статей. -М.: МИПБ, 1996.-С. 195.

43. Космодемьянский Ю.В., Бредихин С.А., Юрин В.Н. Разделение и преобразование компонентов творожной сыворотки. // Научное наследие проф. д.т.н. Каухчешвили Э.И. Сб. статей. - М.: МГАПБ, 1997. С. 89.

44. Бредихин С.А., Смирнов В.Ю., Юрин В.Н. Ферментация творожной сыворотки. // Теоретические и практические основы расчёта термической обработки пищевых продуктов. Сб. статей - М.: МГАПБ, 1997. С. 138.

45. Бредихина О,В., Бредихин С.А. Закономерности регенерации ультрафильтрационных мембран. // Теоретические и практические основы расчёта термической обработки пищевых продуктов. Сб. статей - М.: МГАПБ, 1997-С. 188.

46. Космодемьянский Ю.В., Бредихин С.А., Зарубин Д.Н. Низконапорный пневматический распылитель жидких пищевых продуктов. // Теоретические и практические основы расчёта термической обработки пищевых продуктов. Сб. статей - М.: МГАПБ, 1997. - С. 90.

47. Космодемьянский Ю.В., Бредихин С.А., Юрин В.Н. Математическая модель биоферментативного гидролиза молочных продуктов палочковидными формами молочнокислых лактобактерий. // Теоретические и практические основы развития процессов и аппаратов пищевых производств. Сб. научных трудов. - М.: МГУПБ, 2001. - С. 78-79.

48. Бредихин С.А, Математическая модель переноса газовой фазы в процессах переработки фаршепродуктов. // Теоретические и практические основы развития процессов и аппаратов пищевых производств. Сб. научных трудов. - М.: МГУПБ, 2001. - С. 27-31.

49. Космодемьянский Ю.В., Бредихин СЛ., Лобасенко Б.А., Юрин В.Н. Тенденция развития фильтрационных систем процессов разделения жидких дисперсных систем. // Пища. Экология, Человек. Сб. научных докладов 1У Международной научно-технической конференции. - М.: МГУПБ, 2001.-С. 302-305.

50.Космодемьянский Ю.В., Кулаков А.В., Бредихин С.А., Юрин В.Н. Процессы пищевой биотехнологии в производстве молочной основы для напитков // Пищевая промышленность - 2001. № 11. - С. 24-25.

51 .Космодемьянский Ю.В., Бредихин С.А., Коренков П.Ю., Лукин Н.Д. Центробежно-пневматический распылитель для сушки жидких продуктов. // Надёжность и техническая диагностика оборудования перерабатывающих отраслей АПК. Сб. научных статей. - М.: МГУПБ, 2001. - С. 21-23.

52. Бредихин С.А. Удаление воздуха из фаршепродуктов при их производстве. // Мясная индустрия. - 2002. № 1 - С.46-47.

53. Бредихин С.А. Эффективность деаэрации при переработке мясного сырья. // Мясная индустрия. - 2002. № 2. - С. 18-21.

54. Патент на изобретение № 2183925 РФ от 27.06. 2002 г. Резервуар для переработки молочной сыворотки в основу напитков / Ю.В. Космодемьянский, С.А. Бредихин, В.Н. Юрин, А.Г. Бондаренко - по заявке № 2001114417/13(015567) от 30.05.01.

55. Бредихин С.А. Релаксация избыточного давления в мясных продуктах. // Мясная индустрия. - 2002. № 3. - С.44-46.

56. Бредихин С.А. Влияние технологических операций на насыщение воздухом мясного сырья. // Мясная индустрия. - 2002. № 4. - С. 54-56.

57. Бредихин С.А., Филипенко Б.П. Реологические и теплофизические характеристики рыбных консервов для детского питания. // Рыбное хозяйство-2002. № 4. - С. 64-65.

58. Бредихин С.А., Бредихина О.В. Филипенко Б.П. Реологические свойства продуктов в зависимости от концентрации в них газовой фазы. // Теоретические и практические аспекты применения методов ИФХМ с целью совершенствования и интенсификации технологических процессов пищевых производств. Сб. научных трудов. - М.: МГУПБ, 2002. - С. 229-231.

59. Бредихин С.А. Влияние структуры продукта на диффузионно-фильтрационный массотеплоперенос. // Теоретические и практические аспекты применения методов ИФХМ с целью совершенствования и интенсификации технологических процессов пищевых производств. Сб. научных трудов. - М.: МГУПБ, 2002. - С 379-382.

60. Бредихин С.А., Бредихина О.В., Филипенко Б.П. Теплофизические характеристики продуктов в зависимости от концентрации в них газовой фазы. II Теоретические и практические аспекты применения методов ИФХМ с целью совершенствования и интенсификации технологических процессов пищевых производств. Сб. научных трудов - М,: МГУПБ, 2002, С 383385.

Подписано в печать 16.04.2003 г. Формат 60x84 1/16

Печать лазерная. Объем 3,25 п.л. Заказ 103 Тираж 100

Государственное унитарное полиграфическое предприятие «Печатник», 109316 Москва, ул. Талалихина, 33

«

i

*

i

Í'

]

Р 842 9

Введение.

Глава первая Особенности молярно-молекулярного 14 массотеплопереноса при производстве пищевых продуктов.

1.1 Молярно-молекулярный массотеплоперенос.

1.2 Вакуумная обработка сырья биологического происхождения.

1.3 Перенос газовой фазы при переработке пищевых продуктов.

1.4 Перенос парогазовой фазы при переработке пищевых 34 продуктов.

1.5 Влияние технологической обработки на структуру сырья биологического происхождения.

Глава 2 Аналитическое исследование диффузионно- 48 фильтрационного массотеплопереноса.

2.1 Физическая модель диффузионно-фильтрационного 48 массотеплопереноса.

2.1.1 Общая характеристика структуры изучаемых объектов.

2.1.2 Влияние концентрации газовой фазы на структуру изучаемых 60 объектов.

2.1.3 Движущие силы диффузионно-фильтрационного 85 массотеплопереноса.

2.2 Математическая модель диффузионно-фильтрационного массотеплопереноса.

2.2.1 Диффузионно-фильтрационного массотеплоперенос в 110 процессах с фазовым переходом.

2.2.1.1 Диффузионно-фильтрационного массотеплоперенос при 110 вакуумной деаэрации.

2.2.1.2 Диффузионно-фильтрационного массотеплоперенос при вакуумной сушке и пеносушке.

2.2.2. Диффузионно-фильтрационного массотеплоперенос в процессах без фазового перехода.

Глава 3 Численно-аналитический метод определения 120 коэффициентов диффузионно-фильтрационного массотеплопереноса.

3.1 Определение коэффициентов диффузионно-фильтрационного 126 массотеплопереноса для процесса без фазового перехода.

3.2 Определение коэффициентов диффузионно-фильтрационного 140 массотеплопереноса для процесса с фазовым переходом.

3.2.1 Коэффициенты диффузионно-фильтрационного 140 массотеплопереноса при вакуумной деаэрации.

3.2.2 Определение коэффициентов диффузионно-фильтрационного 151массотеплопереноса для сушки и вакуумной пеносушке.

Глава 4 Динамика газонасыщения сырья биологического 158 происхождения при его переработке.

4.1 Структура объектов исследования

4.2 Методы определения содержания газовой фазы в пищевых 161 продуктах.

4.3 Методика определения концентрации газовой фазы в сырье 165 биологического происхождения.

4.4 Газонасыщение сырья биологического происхождения при его переработке.

Глава 5 Закономерности диффузионно-фильтрационного 192 массотеплопереноса.

5.1 Закономерности релаксации избыточного давления.

5.1.1 Релаксация избыточного давления в продукте для процессов 195 без фазового перехода влаги в пар.

5.1.2 Релаксация избыточного давления в продукте для процессов с 201 фазовым переходом влаги в пар.

5.2 Закономерности диффузионно-фильтрационного 209 массотеплопереноса в процессах без фазового перехода влаги в пар. 5.2.1 Коэффициенты диффузионно-фильтрационного 220 массопереноса.

5.3 Закономерности диффузионно-фильтрационного 225 массотеплопереноса в процессах с фазовым переходом влаги в пар.

5.3.1 Закономерности диффузионно-фильтрационного массотеплопереноса для вакуумной деаэрации.

5.3.1.1 Коэффициенты диффузионно-фильтрационного 236 массотеплопереноса.

5.3.2 Закономерности диффузионно-фильтрационного массотеплопереноса для процесса вакуумной пеносушке.

Глава 6 Рекомендации по использованию результатов 254 исследования.

6.1 Инструментальная методика выполнения измерений количества 254 воздуха в пищевых продуктах.

6.2 Рекомендации по выбору режимов и расчёту параметров 259 процессов удаления газовой и парогазовой фаз

6.2.1 Рекомендации по выбору режимов и расчёту параметров в процессах не осложнённых фазовым переходом влаги в пар.

6.2.2. Рекомендации по выбору режимов и расчёту параметров 261 процессов в процессах осложнённых фазовым переходом влаги в пар.

6.3 Аппарат для деаэрации.

Промышленная переработка сырья биологического происхождения представляет собой сложный комплекс последовательно выполняемых и взаимосвязанных механических, теплофизических, биотехнологических и других специфических процессов.

В современных условиях жёсткой конкуренции на рынке на первый план выдвигается проблема повышения эффективности переработки сырья биологического происхождения с выработкой качественных, биологически полноценных и безопасных в санитарном отношении пищевых продуктов. Повышение качества продукции и экономических показателей её производства во многом определяются достижениями в совершенствовании массотеплообменных процессов. Решение такой проблемы связано с необходимостью развития научных основ теории массотеплопереноса с целью рационализации параметров и режимов массотеплообменных процессов, позволяющих повысить эффективность явлений переноса массы, теплоты, сократить продолжительность обработки сырья, сохранить и повысить качество готового продукта. Актуальность проблемы обусловлена также необходимостью разработки и создания научных основ процессов и проектных расчётов технологического оборудования.

Благодаря аналитическим и экспериментальным исследованиям теоретических основ молярно-молекулярного тепломассопереноса в отдельных процессах, выполненных Лыковым A.B., Роговым И.А., Лыковой A.B., Ивашовым В.И., Афанасовым Э.Э., Аксельрудом Г.А., Бражниковым A.M., Карпычевым В.А., Семёновым Е.В., Пелеевым А.И., Вейником А.И., Большаковым О.В., Каухчешвили Э.И., Красниковым В.В., Космодемьянским Ю.В., Кутателадзе С.С., Кретовым И.Т., Кавецким Г.Д., Гинзбургом A.C., Михайловым Ю.А, Максимовым Г.А., Лебедевым Г.Д., Гуйго З.И, Якушевым О.И., Буйновым A.A., и другими, созданы научные основы этих процессов.

Анализ, имеющейся информации по результатам экспериментальных и теоретических исследований показывает, что кинетические закономерности различных видов массотеплопереноса, протекающих в сырье биологического происхождения при его переработке, имеют общие принципы выражения и могут быть описаны похожими зависимостями.

Кинетика переноса массы и теплоты в процессах переработки сырья биологического происхождения определяется разностью потенциалов переноса. Управляя значениями потенциалов переноса, можно избирательно (селективно) изменять соотношение вкладов отдельных видов диффузионно-фильтрационного массотеплопереноса, связанного скелетом продукта вещества, в виде газовой, парогазовой и жидкостной фаз, управлять их последовательностью в процессах массотеплообмена. Такой подход продиктован требованиями к современной технологии и рационализации режимов переработки сырья биологического происхождения.

Вместе с тем, сложность явлений, протекающих в сырье биологического происхождения при его переработке, и недостаточность по этой причине полноты и чёткости физических представлений о механизмах массотеплопереноса, затрудняет его аналитическое описание и создание обобщённой теории, и совершенствование процессов, основанных на явлениях диффузионно-фильтрационного массотеплопереноса. До настоящего времени недостаточно изучены кинетические закономерности диффузионно-фильтрационного массотеплопереноса для ряда процессов переработки сырья биологического происхождения с учётом его структуры. Нет единого подхода к анализу механизма диффузионно-фильтрационного массотеплопереноса, недостаточное развитие получило аналитическое описание закономерностей внутреннего переноса газовой, парогазовой фаз в вакуумных процессах измельчения, перемешивания, формования, деаэрации, сушки и др. Изложенное свидетельствует о необходимости дальнейшего развития теоретических основ диффузионно-фильтрационного массотеплопереноса

В этой связи автор полагает, что результаты выполненных им исследований актуальны и способствуют совершенствованию технологических процессов переработки сырья биологического происхождения. Диссертационная работа является обобщением результатов полученных, автором при выполнении госбюджетных и хоздоговорных НИР МГУПБ (МТИММП, МИПБ, МГАПБ), комплексных целевых программ "Продовольствие", "Пелагиаль"и работ в соответствии с координационным планом НИР и ОКР Минрыбхоза СССР в 1985-1990 г. Целью работы является развитие теоретических основ диффузионно-фильтрационного массотеплопереноса и установлением взаимосвязи режимных параметров с учётом структуры продукта для повышения эффективности процессов переработки сырья биологического происхождения.

Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:

- изучить механизм диффузионно-фильтрационного массотеплопереноса на основе феноменологического подхода и анализа экспериментально-аналитических закономерностей изменения потенциалов переноса (избыточного давления, концентрации и температуры) в продуктах различной структуры при сбросе давления;

- обобщить результаты исследований по влиянию концентрации газовой фазы на реологические и теплофизические свойства продуктов. Дать анализ динамики газонасыщения сырья в процессах его переработки;

- разработать математические модели переноса газовой при вакуумном измельчении, перемешивании, формовании и парогазовой фаз - при вакуумных деаэрации и сушки;

- на основе математического моделирования установить, проанализировать и обобщить кинетические закономерности диффузионно-фильтрационного массотеплопереноса в продуктах различной структуры при сбросе давления;

- разработать численно-аналитический метод расчёта коэффициентов диффузионно-фильтрационного массотеплопереноса и обобщить их функциональную связь с режимными параметрами процесса;

- разработать метод расчёта потенциалов диффузионно-фильтрационного массотеплопереноса с учётом кинетики их изменения в продуктах различной структуры;

- разработать инструментальную методику по определению концентрации газовой фазы в пищевых продуктах, рекомендации по выбору режимов и расчёту параметров процессов удаления газовой и парогазовой фаз. Концепция и научные положения, выносимые на защиту. Единой концепцией решения поставленных задач служит развитие теории диффузионно-фильтрационного массотеплопереноса и установление взаимосвязи его потенциалов как основы для повышения эффективности процессов переработки сырья биологического происхождения. Формой реализации предложенной концепции являются следующие научные положения, защищаемые в диссертации:

- научное обоснование развития принципов аналитического описания процесса переноса газовой фазы при вакуумных измельчении, перемешивании, формовании и парогазовой фазы при вакуумных деаэрации и сушке;

- научное обоснование численно-аналитического метода определения значений потенциалов и коэффициентов диффузионно-фильтрационного массотеплопереноса;

- научное обоснование методов комплексного исследования изменения концентрации газовой фазы и его влияния на реологические и теплофизические характеристики продуктов;

- результаты экспериментальных и аналитических исследований кинетических закономерностей диффузионно-фильтрационного массотеплопереноса;

Научная новизна выражается в следующем:

- разработана математическая модель диффузионно-фильтрационного массотеплопереноса с установлением взаимосвязи режимных параметров процессов переработки сырья биологического происхождения;

- развиты представления о механизме переноса газовой фазы в продуктах различной структуры при вакуумной обработке (измельчении, перемешивании, формовании), парогазовой фазы в процессах вакуумной деаэрации и сушки на основе разработанной математической модели диффузионно-фильтрационного массотеплопереноса;

- при решении внутренней задачи диффузионно-фильтрационного массотеплопереноса при сбросе давления получены обобщённые выражения, позволяющие определять потенциалы переноса для одномерного распространения концентрации, температуры и давления в продукте, над свободной поверхностью которого резко понижается давление;

- получено аналитическое описание процесса переноса газовой фазы при вакуумных измельчении, перемешивании, формовании, парогазовой фазы при вакуумных деаэрации и сушке; установлены кинетические закономерности, определяющие изменение избыточного давления, температуры и концентрации связанного вещества в продукте;

- обобщены, полученные новые экспериментальные, данные о значении концентрации газовой фазы, динамики её насыщения и влияния на реологические и теплофизические характеристики продуктов (предельное напряжение сдвига, эффективную вязкость, плотность, теплопроводность, теплоёмкость);

- получены и обобщены экспериментальные кинетические закономерности переноса газовой фазы и релаксации избыточного давления в продуктах различной структуры при сбросе давления;

- предложен и научно обоснован численно-аналитический метод определения значений коэффициентов диффузионно-фильтрационного массотеплопереноса на основе кинетики релаксации избыточного давления и удаления газовой, парогазовой фаз в продуктах различной структуры; и

- определены кинетические коэффициенты диффузионно-фильтрационного массотеплопереноса и влияние на них структуры продукта и режимных параметров процесса;

Практическая значимость работы. Научные исследования автора нашли применение в разработанных «Инструментальной методике выполнения измерений количества воздуха в пищевых продуктах», инженерной методика расчёта параметров процесса удаления газовой и парогазовой фаз и рекомендациях по выбору и расчёту параметров вакуумной обработки сырья, которые были апробированы и внедрены на ООО «Парад» (бывш. мясокомбинат «Астраханский»), ОАО «Владивостокский мясокомбинат», ОАО «Владивостокский рыбокомбинат», ОАО «Тёпло-Огарёвский молочный завод», рыбодобывающей компании «Посьетская», ОАО «Самсон» (бывш. Ленинградское производственное объединение мясной промышленности).

Разработана численно-аналитическая методика и программное обеспечение расчёта изменения полей давления, температуры и концентрации при диффузионно-фильтрационном массотеплопереносе и коэффициентов переноса с учётом динамики реальных процессов удаления газовой фазы при вакуумных измельчении, перемешивании, формовании и парогазовой фазы при вакуумной деаэрации и вакуумной сушке.

Полученные в диссертационной работе результаты теоретических и экспериментальных исследований использованы в учебном процессе при проведении лекционных и практических занятий для подготовки студентов по специальностям 170600,270900,271000 и 271100.

Апробация работы. Основные положения и результаты исследований, выполненные автором в период 1985-2002 гг. были доложены и обсуждены: на YII научно-технической конференции «Проблемы и пути рационального использования сырья в маслоделии и сыроделии», Каунас, 1986 г.; II Всесоюзной и Всероссийской научно - технической конференции «Теоретические и практические аспекты применения методов ИФХМ с целью совершенствования и интенсификации технологических процессов пищевых производств», Москва, 1986, 1996, 2002 г.г.; Всесоюзной научно - технической конференции «Теоретические и практические аспекты ускорения научно - технического прогресса в мясной и молочной промышленности», Москва, 1987 г.; Приморской краевой научно-технической конференции «Интенсификация технологических процессов в рыбной промышленности», Владивосток, 1987, 1989 г.г.; научно-технической конференции «Теоретические и практические основы расчёта термической обработки пищевых продуктов», Москва, 1997 г.; III Всесоюзной научно - технической конференции «Разработка процессов получения комбинированных продуктов питания (медико-биологические аспекты, технология, аппаратурное оформление, оптимизация), Москва, 1988 г.; Всесоюзной научно - технической конференции «Проблемы безотходной технологии в молочной промышленности», Москва, 1988 г.; Всесоюзной научно -технической конференции «Автоматизация технологических процессов и производств в пищевой промышленности», Москва, 1989 г.; научно-технической конференции «Теоретические и практические основы развития процессов и аппаратов пищевых производств», Москва, 2001 г; 1У международной научно-технической конференции «Пища. Экология. Человек», Москва, 2001 г., а также на научных конференциях МТИММП, МИПБ, МГАПБ и МГУПБ.

Публикации. По материалам диссертационной работы опубликовано 60 печатных работ, в том числе 5 монографий, 3 обзорных информации, авторское свидетельство и патент на изобретение, 52 статьи в академических, научно-практических отраслевых журналах, книгах, сборниках научных трудов и других отраслевых изданиях.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ И ВЫВОДЫ

1. В результате теоретических и экспериментальных исследований получили дальнейшее развитие теоретические основы диффузионно-фильтрационного массотеплопереноса с установлением взаимосвязи режимных параметров процессов для повышения их эффективности по переработке сырья биологического происхождения. Изучен и физически обоснован механизм внутреннего массотеплопереноса на основе феноменологического подхода и экспериментально-аналитического изучения кинетики переноса газовой, парогазовой фаз и релаксации избыточного давления в продукте при сбросе давления.

2. На основе комплексного подхода к физико-химическим явлениям в мас-сотеплообменных процессах дано развитие физической модели диффузионно-фильтрационного массотеплопереноса для продуктов различной структуры.

3. На базе физической разработана математическая модель диффузионно-фильтрационного массотеплопереноса. Разработанная математическая модель адекватно отражает взаимосвязь потенциалов массотеплопереноса и их изменение в продукте при сбросе давления в процессах осложнённых и не осложнённых фазовым переходом влаги в пар.

4. Получены новые данные о количественном изменении концентрации газовой фазы в процессах измельчения, перемешивания, формования, а также динамики её насыщения в сырье биологического происхождения и продуктов его переработки. Эти результаты позволяют наблюдать и управлять изменением содержания газовой фазы в продукте.

5. Изучены и обобщены закономерности влияния концентрации газовой фазы на реологические и теплофизические характеристики продуктов (предельное напряжение сдвига, эффективную вязкость, плотность, теплопроводность, удельную теплоёмкость).

6. Установлены, обобщены и проанализированы кинетические закономерности, переноса газовой, парогазовой фаз и релаксации избыточного давления в продуктах различной структуры при сбросе давления в процессах осложнённых и не осложнённых фазовым переходом влаги в пар.

7. Разработан численно-аналитический метод расчёта кинетических коэффициентов и потенциалов диффузионно-фильтрационного массотеплопе-реноса на основе аппроксимации экспериментальных кривых изменения избыточного давления, концентрации газовой и парогазовой фаз в продуктах различной структуры. Показано влияние режимных параметров процесса на коэффициенты массотеплопереноса. Численно-аналитический метод позволяет рассчитывать коэффициенты переноса по известному распределению потенциалов массотеплопереноса в продукте.

8. Определён общий характер изменения полей потенциалов диффузионно-фильтрационного массотеплопереноса и влияния на них условий протекания процесса в продуктах различной структуры. Установленные закономерности изменения полей потенциалов массотеплопереноса позволяют получить представление о характере дальнейшего развитии внутреннего массотеплопереноса в продукте.

9. Разработана инструментальная методика по определению концентрации газовой фазы в пищевых продуктах. Инструментальная методика была апробирована, испытана и внедрена на МПЗ № 4 (бывш. ПО мясной промышленности в г. Санкт-Петербург), ООО «Парад» (бывш. м/к «Астраханский», ОАО «Владивостокский мясокомбинат», ОАО «Владивостокский рыбокомбинат», рыбодобывающей компании «Посьетская».

10. Разработаны рекомендации по выбору режимов и инженерный метод расчёта параметров процессов удаления газовой и парогазовой фаз. Настоящие рекомендации внедрены на ОАО «Тёпло-Огарёвский молочный завод», ООО «Парад» и использованы для расчёта, рационализации и повышения эффективности технологических процессов и оборудования при переработке сырья биологического происхождения.

11. Разработаны и утверждены исходные требования на деаэратор непрерывного действия. Разработан и изготовлен образец деаэратора непрерывного действия производительностью 500-1000 кг/ч. Испытания деаэратора в производственных условиях подтвердили правильность технических решений, работоспособность аппарата и соответствие его параметров и характеристик нормативной документации.

Результаты и рекомендации, полученные на основе проведённых исследований, могут быть использованы при создании и повышении эффектовности технологических процессов и оборудования при переработке сырья биологического происхождения.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ.

Современная техника и технология широко используют высоко режимные параметры для повышения эффективности массотеплопереноса при переработке сырья биологического происхождения. Механизм переноса массы вещества и тепловой энергии в этих условиях качественно меняется. Помимо переноса, обусловленного действием молярных сил, большую (а в ряде случаев основную) роль играет молярный массотеплоперенос, связанный с появлением в продукте устойчивого градиента общего давления.

Описание диффузионно-фильтрационного массотеплопереноса в процессах переработки сырья биологического происхождения, изложенное в настоящей работе, базировалось на общей теории тепломассопереноса в капиллярно-пористых коллоидных материалов, разработанной A.B. Лыковым и получившей дальнейшее развитие в трудах Э.Э. Афанасова, A.M. Бражникова, A.C. Гинзбурга, Э.И. Гуйго, В.И. Ивашова, Э.И. Каухчешвили, С.С. Кутателадзе, И.Т. Кретова, Г.Д. Кавецкого, A.B. Лыковой, Г.А. Максимова, Большакова О.В., Ю.А. Михайлова, И. А. Рогова, Ю.В. Космодемьянского, А.И. Пелеева, Е.В. Семёнова, О.И. Якушева, Буйнова A.A. и других учёных и исследователей.

Аналитические и экспериментальные исследования позволили определить и обобщить общие кинетические закономерности диффузионно-фильтрационого массотеплопереноса газовой и парогазовой фаз для процессов вакуумного измельчения, перемешивания, формования, деаэрации и вакуумной пеносушке.

Решение системы дифференциальных уравнений, описывающих диффузионно-фильтрационный массотеплоперенос и основанный на этом решении численно-аналитический метод расчёта коэффициентов массотеп-лопереноса, позволяют определять с достаточной для практических задач точностью изменение потенциалов массотеплопереноса (давления, концентрации и температуры), а также характер изменения их полей.

Результаты, полученные при выполнении настоящих аналитических и экспериментальных исследований, были положены в основу разработки технологического оборудования для вакуумной деаэрации в линиях производства тонко измельчённых и гомогенизированных мясных и рыбных консервов для детского питания.

1. Алексанян И.Ю. Развитие научных основ процессов высокоинтенсивной сушки продуктов животного и растительного происхождения: / Автореф. дисс. д.т.н. - М.:2001. - 50 с.

2. A.c. №1306527 (СССР). Устройство для деаэрации вязко-пластичных пищевых продуктов /В.И.Ивашов, Б.П.Филипенко, Ю.В.Кацман, С.А.Бредихин.- Опубл. в Б.И. 1987, № 17

3. A.c. №1026746 (СССР). Способ деаэрации мясного сырья /A.M. Бражников, Б.П. Филипенко, Ю.Г. Пустовойтов, A.C. Большаков.-Опубл. в Б.И. 1983, №25.

4. Аксельруд Г.А. Теория диффузионного извлечения веществ из пористых тел-Львов.: Издательство Львовского университета, 1959. 234 с.

5. Аксельруд Г.А. Массообмен в системе твёрдое тело-жидкость.-Львов.: Издательство Львовского университета, 1970. 188 с.

6. Бармаш Л.И. Влияние механической обработки мяса и вакууммирования на качество фаршевых консервов Мясная индустрия СССР. 1986. № 2. -С.29-31.

7. Барабин В.П. Методы исследования физико-механических свойств жидких и пюре образных продуктов консервного производства. М.: 1971. -С. 17-19

8. Берман Л.Д. Испарительное охлаждение циркуляционной воды. М: ГЭИ. 1957.-313 с.

9. Берсан Г. Машины мясной промышленности /пер. с венгерского М.: Легкая и пищевая промышленность. 1982. 192 с.

10. Большаков A.C., Горбатов A.B. Косой. Б.Д. и др. Влияние содержания влаги в фарше и длительности его куттерования на механические характеристики колбас. // Мясная индустрия СССР, 1971, № 5. С.31-34

11. Большаков О.В. Исследование процесса тепло-массообмена при размораживании мяса под вакуумом: Автореф. дисс. канд.техн.наук.- М.: 1975.16 с.

12. Борисочкина Л.и., Гудович A.B. Производство рыбных кулинарных изделий и полуфабрикатов. М.: Агропромиздат. 1985. 224 с.

13. Бражников A.M., Карпычев В.А., Пелеев А.И. Аналитические методы исследования процессов термической обработки мясопродуктов. -М.: Пищевая промышленность. 1974.- 232 с.

14. Бражников A.M. Теория термической обработки мясопродуктов М.: Агропромиздат. 1987.-271 с.

15. Бредихин С.А. Релаксация избыточного давления в мясных продуктах //Мясная индустрия 2002, № 3. - С. 44-46.

16. Бредихин С.А. Влияние технологических операций на насыщение воздухом мясного сырья // Мясная индустрия. 2002. № 4.- С.54-56.

17. Бредихин С.А. Эффективность деаэрации при переработке мясного сырья // Мясная индустрия. 2002. № 2. - С.18-21.

18. Бредихин С.А. Удаление воздуха из фаршепродуктов при их переработке // Мясная индустрия. 2002. № 1. - С.46-47.

19. Бредихин С.А. Закономерности диффузионно-фильтрационного массо-теплопереноса в процессах переработки сырья биологического происхождения // Хранение и переработка сельхозсырья.- 2002. № 3.1. С.24-27.

20. Бредихин С.А. Закономерности переноса газовой фазы в процессах переработки фарше продуктов // Хранение и переработка сельхозсырья-2002. № 3. С. 28-29.

21. Бредихин С.А. Кинетика релаксации избыточного давления при переработке сырья биологического происхождения // Хранение и переработка сельхозсырья. 2002. № 7. - С. 15 - 18.

22. Бем Р., Плева В. Микроскопия мяса и сырья животного происхождения. -М.: Пищевая промышленность, 1964 335 с.

23. Буйнов A.A. Научные основы процессов сушки жидких пищевых продуктов во вспененном состоянии: Автореф. дис. д.т.н. — М.:1998. 50 с.

24. Вакуумная техника. Справочник /под общ. ред. Е.С. Фролова, В.Е. Ми-найчева,- М,; Машиностроение. 1985. 360 с.

25. Вейник А.И. Приближённый расчёт процессов теплопроводности. МЛ.: 1.959,-184 с.

26. Габрилович A.B. Пьезодилатометрический метод и некоторые его приложения. //Коллоидный журнал. 1949. т. 1. T.XI. С.17-23.

27. Гейне В. Введение в вакуумную технику. Физические основы вакуумной техники (пер. с немецкого).- М.: Госэнергоиздат. 1960, т.1.- 512 с.

28. Гинзбург A.C., Громов М.А., Красовская Г.И. Теплофизические характеристики пищевых продуктов-М.: Пишевая промышленность, 1980 -288 с.

29. Гинзбург A.C. Основы теории и техники сушки пищевых продуктов -М.: Пищепроиздат, 1973. 528 с.

30. Гинзбург A.C., Гисина К.Б. Исследование переноса водяного пара при сублимации льда в капиллярно пористом теле // Тепломассообменв капиллярно пористых телах под ред. A.B. Лыкова и Б.М. Смолье ко го изд-во «Наука и техника», Минск, 1965. с,82-89.

31. Горбатов A.B. Исследование структурно-механических свойств некоторых мясопродуктов с целью расчета и совершенствования отдельных процессов и рабочих органов машин: Автореф. дисс.д-ра техн. наук-М.: 1970-50 с.

32. Горбатов A.B. Реологкя мясных и молочных продуктов. М.: Пищевая промышленность, 1979.- 383 с.

33. Гоноцкий В.А., Коротаева М.М., Милосердова В.А. Зарубежное оборудование для производства гомогенизированных продуктов детского питания.: Обзор, информ. Сер. птицеперерабатывающая промышленность. М.: ВДИИТЭИмясомолпром СССР, 1975. № 5. -12 с.

34. Гриске Р. Куттерование под вакуумом. Доклады по переработке мяса М.: 1975.

35. Гуйго Э.И., Журавская Н.К., Каухчешвили Э.И. Сублимационная сушка пищевых продуктов. М.: Пищевая промышленность, 1966. - 358 с.

36. Гуйго Э.И., Алексеев Н.Г. Вакуумное охлаждение творога. // Молочная промышленность 1962. № 7. - С.13-15.

37. Добромиров В.Е. Исследование процесса сутки овощей с использованием сброса давления. Автореф. дисс. канд.техн.наук. Воронеж.: 1973.16 с.

38. Дикие В.М. Сушка сыпучих продуктов сбросом давление в потоке перегретого пара. Автореф. дисс. канд.техн. наук.- Воронеж.: 1970.- 16 с.

39. Дибиров A.M. К вопросу вакуумной инфильтрации семечковых плодов // Пищевая и перерабатывающая промышленность, 1986. № 10. С.34-35.

40. Дубровская Т.А. Современные методы производства продукции с длительным сроком хранения. Обзор, информ. Сер. Обработка рыбы и морепродуктов. Вып.З. М.: ЦНИИТЭИРХ. 1986.-38 с.

41. Ефимов JI.B. Разработка процесса паро-контактного нагрева фаршевых мясопродуктов в струйном аппарате непрерывного действия. Автореф. дис.канд.тех.наук-М.: 1984 - 15 с.

42. Жаринов А.И. Основы современных технологий переработки мяса. Краткий курс, часть 1. Эмульгированные и грубоизмельчённые мясопродукты-М.: 1999.- 154 с.

43. Журавская Н.К., Ивашов В.И., Титов Е.И. и др. Зависимость качества вареных колбас от остаточного давления при куттеровании // Мясная индустрия СССР, 1981. №7. С.31-33.

44. Зайцев В.П., Кизеветгер И.В, Лагунов И.Л. и др. Технологии рыбных продуктов. М.: Пищевая промышленность. 1965. - 752 с.

45. Заявка № 58-32580 (Япония). Способ дезодорации мяса при помоши мальтолов. Публ. 1983, № 1-815.

46. Зисман Г.А., Тодес О.М. Курс общей физики. Т.1 М.: Наука, 1974.336 с.

47. Иванченко С.Б. Исследование процесса сушки методом «сброса давления» в непрерывном потоке. Автореф. дисс. канд. техн. наук. Одесса.: 1968.- 17 с.

48. Иванченко С.Б., Розенбаум Т.Я. Сушка томатных семян и других сыпучих пищевых продуктов сбросом давления.// Изв. ВУЗов, Пищевая технологии. 1958, № 3. С.64-68.

49. Ивашов В.И. Исследование интенсификации обезвоживания и охлаждения творога в вакууме и разработка оборудования для этой цели. Автореф. дис. канд.техн. наук. М.: 1968. - 16 с.

50. Ивашов В.И. Влияние регулируемой среды на тепломассоперенос в процессах пищевых производств. Автореф дис.д-ра техн. наук. М.: 1980.-50 с.

51. Ивашов В.И., Каухчешвили Э.И. Якушев О.И. Интенсивное охлаждение измельченного мяса в вакууме // Мясная индустрии СССР, 1975. № 10. С.31-32

52. Ивашов В.И., Якушев О.И., Данзанов В.Д., Фриденберг Г.В. Исследование процесса охлаждения творога в вакууме методом сброса давлении.// Молочная промышленность СССР, 1984. № 3. С.23-26.

53. Ильясов С.Г., Красников В.В. Физические основы инфракрасного облучения пищевых продуктов. М.: Пищевая промышленность. 1978.360 с.

54. Измайлова В.Н., Ребиндер П.А. Структурообразование в белковых системах. М.: Наука, 1974. - 268 с.

55. Касаткин А.Г. Основные процессы и аппараты химической технологии. -М.: Химия, 1973.-750 с.

56. Кармас Э. Технология колбасных изделий (пер.с английского).- М.: Легкая и пищевая промышленность. 1981. 256 с.

57. Кастальский A.A. Проектирование устройств для удалений из воды растворенных газов в процессе водоподготовки. М.: Госстройиздат. 1957. -147 с.

58. Каучешвили Э.И. Исследование сушки и замораживание мясопродуктов в условиях глубокого вакуума. Автореф. дис. канд. техн. наук М.: 1950.- 19 с.

59. Кацнельсон М.У. и др. Тензометрия машин пищевых производств. М.: Машиностроение, 1968.- 215 с.

60. Кирсанов В.И. Исследование процессов деаэрации воды и адсорбции СОг в производстве безалкогольных напитков. Автореф дис. канд. техн. наук-Воронеж.: 1973. 17 с.

61. Князева Н.С. Изменение качества рыбных консервов детского питания в процессе производства и хранений. // Технология консервирования океанических рыб. Калининград.: 1982. - С.79-83.

62. Косой В.Д. Совершенствование процесса производства варёных колбас. М.: Легкая и пищевая промышленность. 1983. -272 с.

63. Косой В.Д. Научные основы совершенствования и оптимизации процессов производства вареных колбас методом инженерной реологии. Ав-тореф. дис.д-ра. техн. наук- М.: 1984. 50 с.

64. Коробкина Г.С. Продукты детского питания. М.: Пищевая промышленность , 1970. - 296 с.

65. Консервы и концентраты для детского питания. /Под общ. ред. A.M. Самсоновой М.: Агропромиздат, 1985. - 246 с.

66. Косачева В.В. Прибор для определений количества воздуха в пищевых продуктах// Изв. ВУЗов. Пищевая технология, 1961, № 6. С.141-144.

67. Королев Д.А., Денщиков М.Т. Технология безалкогольных напитков.-М.: Пищепромиздат, 1968. 437 с.

68. Кочетова JI.T. Эффективность деаэрации пюре при производстве детских консервов // Консервная и овощесушильная промышленность. 1957. № 1. С.21-23.

69. Кроха Ю.А., Устинова A.B. Производство мясных консервов для детского и диетического питания в СССР и за рубежом / Обзор, информ. Сер. мерная промышленность. М.: ЦНИИТЭИмясомолпром СССР 1978. - 36 с.

70. Космодемьянский Ю.В. Процессы и аппараты пищевых производств. -М.: Колос. 1997.

71. Конаныхин A.B., Маслов A.M. Влияние температуры и градиента скорости на вязкость сливочного масла// Известия ВУЗов СССР Пищевая технология, 1973. № 3. с.89-91.

72. Корн Г., Корн Т. Справочник по математике. М.: Наука, 1968. - 720 с.

73. Кикоин А.К., Кикоин И.К. Молекулярная физика. М.: Наука,1976. -480 с.

74. Кречман Н.И. Применение вакуумной обработки молока при производстве сыра. Автореф. дис.канд.техн. наук. М.: 1982.- 24 с.

75. Кутателадзе С.С. Основы теории теплообмена. Новосибирск.: Наука. 1970-659 с.

76. Кущенко B.C. Исследование гидродинамических процессов при дезодорации молока и сливок и разработка промышленной дезодорационной установки. Автореф. дис. канд. техн. наук -. Киев.: 1977.- 22 с.

77. Ландау Л.Д., Лифшиц Е.М. Теоретическая физика. Учебное пособие в Ют. Т. 1У Гидродинамика- 3-е изд., перераб.-М.: Наука, Гл. ред. физ.-мат.лит., 1986.- 736 с.

78. Лебедев П.Д. Высокотемпературная сушка материалов под действием внутреннего градиента давления пара., Вып. 3. М.: Тр.МЭИ. 1958, С.169-178.

79. Лимонов Г.Е., Боровикова О.П., Генералов Н.Ф. Влияние вакууммиро-вания и скорости резания на энергетические затраты при куттеровании // Мясная индустрия СССР 1978. № 4. С. 15-19.

80. Линия производства мясных гомогенизированных продуктов на заводе ПЛАЗМОН в ЛАТИНЕ. Материалы симпозиума. Москва 28-29 марта 1985, 16 с.

81. Лыков A.B., Грязнов A.A. Молекулярная сушка. М.: Пшцепроиз-дат, 1956.-271 с.

82. Лыков A.B. Молярно молекулярный массо- и теплоперенос в капиллярно-пористых телах // ИФЖ. 1960. т.З. № 10. С.88 - 92.

83. Лыков A.B., Михайлов Ю.А. Теория тепломассопереноса. М-Л.: Гос-энергоиздат, 1963 е.- 535 с.

84. Лыков A.B. Теория сушки. -М.: Энергия,1968. 472 с.

85. Лыков A.B., Максимов Г.А. Исследование процесса сушки в поле высокой частоты. // Тепло- и массообмен в капиллярнопористых телах. Сб. статей. М-Л.: Госэнергоиздат, 1957. - С.133- 142.

86. Лыков A.B. Теплообмен (справочник).- 2-е изд. перераб.и доп. М.: Энергия, 1978. -480 с.

87. Лыков A.B. Теория теплопроводности-М.: Госэнергоиздат, 1967, с. 12.

88. Лыкова A.B. и др. Сушка сыровяленых колбас с использованием СВЧ-энерго-подвода и вакуума // Мясная индустрия СССР, 1985, № 7. С. 18-20.

89. Лыкова A.B. и др. Совершенствование технологии сушки колбас // Мясная индустрия СССР. 1987. С. 18-20.

90. Лысов B.C. Исследование вакуумного кутгерования с целью разработки соответствующего оборудования. Автореф. дис. канд.техн.наук.- М.: 1979- 16 с.

91. Липатов С.М. Физикохимия коллоидов. М-Л.: 1948.

92. Максимов А.Г. Тепло-массообмен влажных материалов при нагреве в электрическом поле высокой частоты. Автореф дис.д-ра техн. наук -М.-.1956.-50 с.

93. Мамаков A.A., Ерофеев A.A. Деаэраторы для фруктово-ягодных соков // Изв. ВУЗов. Пищевая технология, 1963. № 2. С.113-118.

94. Мамаков A.A., Ерофеев A.A., Тупалов Н.И. Деаэрация фруктово-ягодных соков под вакуумом. // Изв. ВУЗов. Пищевая технология, 1963,1. I.C. 77-81.

95. Маслов A.M. Инженерная реология в пищевой промышленности. Л.: ЛТИХП, 1977.-88 с.

96. Маслова Г.В., Маслов A.M. Реология рыбы и рыбных продуктов. М.: Легкая и пищевая промышленность, 1981. - 216 с.

97. Маслова Г.В., Маслов A.M. Температурно-инвариантные характеристики вязкости рыбных фаршей. // Изв.ВУЗов СССР. Пищевая технология, 1970. № 5. С.163-164.

98. Мачихин Ю.А., Мачихин С.А. Инженерная реология пищевых материалов. М.: Легкая и пищевая промышленность, 1984. 216 с.

99. Меос А.И., Перепёлкин К.Е., Сорокин Я.З. и др.// Зав. лаб., 1956. т.22, № 5. С.606-608.

100. Минаев А.И. Разработка процесса циклического вакуумного посола костных продуктов из свинины. Автореф дис.,.канд. техн. наук М., 1982.' 15 с.

101. Михайлов Ю.А. Тепло- и массообмен при сбросе давления. // ИФЖ, 1961. т. 1 У. № 2. С.33-43.

102. Михаилов Ю.А., Пупол Г.К. Сушка торфа методом сброса давления. // Изв. АН Латв. ССР, сер. физических и технических наук, 1964, № 2.1. С.117-186.

103. Михаилов Ю.А, Сушка перегретым паром. М.: Энергия. 1967- 200 с.

104. Михайлов Ю.А., Романина И.В. Эволюция полей потенциала фильтрационного массотеплопереноса во влажных дисперсных средах. // ИФЖ, № 1. т.УН. 1964.-С.49-54.

105. Молдавский Ф.Г. Прибор для определения содержания воздуха в различных продуктах. Труды УкрНИИКП. Вып. 1У Одесса.: 1967.1. С.181-184.

106. Методика определения активности воды в пищевых системах крио-скопическим методом. Методические указания к проведению лабораторных и практических работ. М., МГУПБ, 2002.

107. Никифоров JI.JI. Разработка процесса непрерывной паро-контактной термообработки мяса птицы механической обвалки. Автореф дис.канд. техн. наук,- М.: 1984.- 16 с.

108. Николаев Н.С. Моделирование процесса термообработки мясного сырья как сложной системы. Автореф. дис. д-ра техн. наук. М.: 1996. - 55 с.

109. Никитина JT.M. К вопросу определения термоградиентного коэффициента. // Тепло-массообмен в капиллярно-пористых телах. Сб.статей. М-JL: Госэнергоиздат, 1957. - С. 229-237.

110. Оликер И.И Вакуумные деаэраторы для питательной и подпиточной воды. М.: НИИИНФОРМТЯЖМАШ, 1971. - 82 с.

111. Оликер И.И. Термическая деаэрация воды в отопительно-производст-венных котельных и тепловых сетях. Л.: Изд-во литературы по строительству, 1972. - 136 с.

112. Орешкин Е.Ф., Кроха Ю.А., Устинова A.B. Консервированные мясопродукты. М.: Легкая и пищевая промышленность. 1983. - 216 с.

113. Орешкин Е.Ф., Устинова A.B. Разработка и производство мясных продуктов для детского питания. М.: Агропромиздат. 1986. - 128 с.

114. Осциллографы светолучевые Н 115, К 115. Техническое описание и инструкция по эксплуатации. М., - 85 с.

115. Павлов К.Ф., Романков П.К., Носков A.A. Примеры и задачи до курсу процессов и аппаратов химической технологии. Изд. 8-е перераб. и допол.-JI.: Химия. 1976. 552 с.

116. Плахотный В.Г., Юхимец A.K. Прибор для определения газосодержания в жидких пищевых продуктов // Изв. ВУЗов. Пищевая технология, 1976.№6. -С. 136-139.

117. Перепёлкин К.Е., Матвеев B.C. Газовые эмульсии. Л.: Химия, Ленинградское отделение, 1979. - 197 с.

118. Прудников А.П. К исследованию тепло- и массообмена в дисперсных средах // ИФЖ. 1958. т.1. № 4. С.81-86.

119. Подгорецкий Е.К. Технология производства пленок из высокомолекулярных соединений. М.: Искусство, 1963.- 178 с.

120. Приходченко A.B. Повышение эффективности вакуумного шприцевания на основе стабилизации реологических характеристик колбасных фаршей:.Автореф дис. канд.техн.наук. М.: 1991. - 19 с.

121. Платунов Е.С. Теплофизические измерения в монотонном режиме. -Л.: Энергия, Ленинградское отделение. 1973. 143 с.

122. Платунов Е.С. Метод скоростных измерений теплопроводности и теплоёмкости материалов в широком интервале температур. // Изв. ВУЗов. Приборостроение. 1964. № 4. С.90-97.

123. Реологические и теплофизические свойства пластичных смазок.

124. Г.Г.Фройштетер, К.К. Трилицкий, Ю.А.Ищук, П.М.Ступак М.: Химия. - 176 с.

125. Рогов И.А., Горбатов A.B., Новые физические методы обработки мясопродуктов. М.: Пищевая промышленность. 1966. 0- 304 с.

126. Рогов И.А., Некрутман C.B. Сверхвысокочастотный и инфракрасный нагрев пищевых продуктов. М.: Пищевая промышленность. 1976,- 212 с.

127. Русанова К.П. Исследование основных процессов обезвоживания пастообразных мясных продуктов. Автореф дис. канд.техн. наук. М.: 1969.-18с.

128. Ребиндер П.А. Современные проблемы коллоидной химии. // Коллоидный журнал т. 20. 1958. № 5.

129. Сакаева Е.А. Производство продуктов детского питания из сырья водного происхождения. Экспресс-информ. Сер. обработка рыбы и морепродуктов. Вып. 5. M.: ЦНИИТЭИРХ, 1984. - С. 4- 19.

130. Саломатин А.Д., Епихина A.M., Натарова A.B. Основные тенденции развития мясной промышленности США и стран Западной Европы. Обзор, инф. Сер. мясная промышленность. М.: ЦНИИТЭИмясомолпром СССР. 1983.-52 с.

131. Славянский В.Г. Газы в стекле. М.: Оборонгиз, 1957. - 144 с.

132. Смарин A.M. Обработка жидкой стали в вакууме. -М.: Метализдат, 1960.- 127 с.

133. Сокольский Л.И. Газы в лёгких металлах. М.: Металлургия, 1959 -116 с.

134. Соколов A.A., Павлов Д.В., Большаков A.C. и др. Технология мяса и мясопродуктов. М.: Пищевая промышленность, 1970 - 740 с.

135. Структурно-механические характеристики пищевых продуктов. /

136. A.В.Горбатов, A.M. Маслов, Ю.А. Мачихин, С.А Мачихин, В.П.Табачников, В.Д. Косой М.: Легкая и пищевая промышленность. 1982. - 296 с.

137. Стабников В.Н. и др. Процессы и аппараты пищевых производств. -М.: Агропромиздат, 1985. 503 с.

138. Тепло-массообмен. Теплотехнический эксперимент. / Под общ. ред.

139. B.А.Григорьева и В.Л.Зорина. М.: Энергоиздат. 1982. - 510 с.

140. Теплотехнический справочник. / Под ред. В.Н.Юренева, П.ДЛебедева М.: Энергия, 1975. т.1. 744 с.

141. Технологическая инструкция по приготовлению консервов "Пудинг ^ рыбный для детского питания" (ТУ 15-504-82), М.: 1982. 9 с.

142. Технологическое оборудование мясокомбинатов. / Под. общей ред.

143. C.А.Бредихина. -М.: Колос, 1997. 392 с.

144. Технологическое оборудование мясокомбинатов / Под. общей ред. С.А.Бредихина. 2-е изд. М.: Колос, 2000. - 392 с.

145. Тихонов А.Н., Самарский A.A. Уравнения математической физики. -М.: Наука, 1968. 724 с.

146. Титов Е.И. Изучение свойств фаршей и качества вареных колбас в за-ф-, висимости от давления газовой среды при куттеровании. Автореф.дис.канд. техн. наук М.: 1979. - 161 с.

147. Труб И.А., Литвин О.П. Вакуумные деаэраторы. М.: Энергия , 1967.99 с.

148. Туричин A.M. Электрические измерения неэлектрических величин. -М.: Энергия. 1966. 690 с.

149. Урьев Н.Б., Талейсник М.А. Физико-химическая механика и интенсификация образования пищевых масс. М.: Пищевая промышленность, 1976.- 156 с.

150. Федоров Н.Е. Методы расчетов процессов и аппаратов пищевых производств. М.: Пищевая промышленность, 1966. - 292 с.

151. Филипенко Б.П., Николаев Н.С., Бредихин С.А. Деаэрация при производстве консервов детского питания. Экспресс-информ. Сер. технологическое оборудование рыбной промышленности. Вып.4. М.: ЦНИИТЭИРХ. 1985.-С.1-4.

152. Филипенко Б.Н., Бредихин С.А. Содержание газовой фазы в консервах детского питания. // "Проблемы и пути рационального использования сырья в маслоделии и сыроделии. 4.1. Каунас, 1986. - С. 191.

153. Филипенко Б.П., Николаев Н.С., Бредихин A.C., Грикиггас Р.З. Производство консервов детского питания на рыбной основе Обзор, инф. сер. технологическое оборудование для рыбной промышленности. Вып. 1. М.: ЦНИТЭИРХ, 1986.-48 с.

154. Филипенко Б.П., Николаев Н.С., Никифоров Л.Л., Бредихин С.А. Исследование паро-контактного способа термообработки рыбного фарша // Рыбное хозяйство. 1986. № 8. - С. 74-76.

155. Филипенко Б.П., Николаев Н.С., Бредихин С.А., Ефимов JI.B. Транспортировка измельченной трески в цилиндрических каналах //Рыбное хозяйство 1986. № I. - С.72-73.

156. Филипенко Б.П., Бредихин С.А. Газосодержание в фаршевых продуктах //Рыбное хозяйство 1986. №11.- С.68-70.

157. Филипенко Б.П., Николаев Н.С., Никифоров J1.JL, Бредихин С.А. Установки для производства рыбных консервов детского питания. Экспресс-информ. Сер. технологическое оборудование для рыбной промышленности Вып. 1. М.: ЦНИИТЭИРХ, 1986. - С.7-11.

158. Филипенко Б.П., Николаев Н.С., Бредихин С.А. Аппарат для деаэрации фаршевых консервов детского питания. Экспресс-информ. Сер. технологическое оборудование для рыбной промышленности. Вып.6. М.: ЦНИИТЭИРХ, 1986. - С. 7-10.

159. Филипенко Б.П., Николаев Н.С., Грикштас Р.З., Бредихин С.А. Переработка сырья биологического происхождения при производстве консервов детского питания // Пищевая и перерабатывающая промышленность. — 1987. №4.-С. 29-31.

160. Филипенко Б.П., Грикштас Р.З. Структурно-механические характеристики мясных продуктов детского питания // Мясная индустрия 1986. № 4. - С.42-44.

161. Физико-химические и биохимические основы технологии мяса и мясопродуктов. / Справочник. М.: Пищевая промышленность, 1973. - 496 с.

162. Френкель Я.И. На заре новой физики. М.: Наука, 1970. - 382 с.

163. Хейконен М., Нордмунд Дж., Креула М. Метод определения содержания газов в молоке. // ХУШ Международный конгресс по молочному де-лу.Сб.докладов. М.: Пищепромиздат, 1972. - С.58.

164. Химический состав пищевых продуктов. / Под ред. А.А.Покровского-М.: Пищевая промышленность, 1976. 228 с.

165. Хлебников В., Махонина В., Мелихова Н., Симоненко А., Косой В. Зависимость растворимости белка и реологических свойств фарша от длительности куттерования // Мясная индустрия СССР. 1975. № 3.1. С. 33-35.

166. Церевитинов Ф.В. Химия и товароведение свежих плодов и овощей. -М.: Госторгиздат, 1949. т. 1, 619 с.

167. Черемисинов В.Г. Направления научно-технического прогресса на мясоперерабатывающих предприятиях Европы и США // Пищевая и перерабатывающая промышленность. 1987. № 4. - С.47-48.

168. Шенк X. Теория инженерного эксперимента. М.: Мир, 1972. - 381 с.

169. Шебанин П. Изучение газовой фазы масла // Молочная промышленность СССР. 1952. № 11. - С. 35-38.

170. Шихачёв С.С., Язына З.Ф., Аль-Асвад Маджар Банир. К методу определения воздуха в тканях плодов и овощей. Сб. научн. сообщений технологического факультета Дагестанского университета им. В.И.Ленина.- Махачкала.: 1969. № 1. С. 98-100.

171. Шницер С.С. Научно-технический прогресс в мясной промышленности.- М.: Агропромиздат, 1985. 191 с.

172. Штейнберг Р.В. Исследование процессов производства консервов детского питания и совершенствование оборудования для их изготовления. Автореф. дис.канд.техн. наук. Одесса.: 1972. - 16 с.

173. Штейнберг A.C., Цейтлина Р.З., Соколов И.Д. Сушка торфяных изо-плит методом сброса давления // ИФЖ., 1965, т.УШ, № 6. С. 730-734.

174. Якушев О.И. Исследование процесса вакуумного охлаждения измельченного мяса и разработка эффективного оборудования для этой цели. Ав

175. Ф тореф дис.канд. техн. наук. М.: 1972. - 15 с.

176. Die Fleshier, 1985, Bd. 36, р.6, S.445-448.

177. Denis Buege. The secrets behind great dry and semi-dry sausage // Meat industry, USA, 1984, v. 3, Nr.b.p. 19-23.

178. FMC Food Machinery. Проспект фирмы FMC (США), 1984.

179. Freundlich H.J. Phys. Chem., 1937, v. 41. p. 901/

180. F.Otto Vacuum Cuter, Vorteile, Verfahrensablanta Machine // Die Fleischwirtschaft, Heft 7,1973.

181. Food Process, 1986, v.47. p. 2, S. 72-73.

182. Hamm R., Riesner K. Zar Rheolodie des Fleisches. Das Flieverhalten vor Modelgen des Fleischwirtschaft, 1968, v. 48. n. 42. p. 192-201.

183. Jarvis H.F. Thermal variation of the Density of Beef and the Determination of its coefficient of Cubical expansion // Journal of Technology, 1971. v.6. n 4. -p. 383-391.

184. Koruma-Maschinenbau, P.Hauser KG Проспект фирмы (Германия), 1985.

185. Kilner A.A. Brit Chem.Eng., 1965. v.8. n.8. p.537-543.

186. La Protection des liguides par gas neutres. Corditionnement des lianides. Emboutteilage. 1985, n.249. p. 9-11.

187. Levine H.S. eta. Anal.Chem.,1956, v.28. p. 343-349.

188. Matvev V.S. Perepelkin K.E., Kudijavcev G.I., e.a. Faserforsch u Textile., 1975, bd 26, n.4. S. 183-190.

189. Marking L.L., Dawson V.K., Crowther S.R. -Comparison of column Aerators and A. Vacuum Degasser for Treating Supersaturate ed Culture Water-Prog. Fish Cult., 183, v.45, n. 2. - p.81-83.

190. Me Cormik R.D. Reconsidering applications for the formed and restructured protein foods.- Prepared Foods, 1982, v. 151, n.l 1. p. 101-104.

191. Macintosch I.D. Preston A.G. Mag. Conerete Res., 1949, n.2. p.93-97.

192. Nakajama T. A.c. Manufacturing of fabricated minced fish products- Bull. Jap. Soc. Fish., 1984, v.50, n.2. p.335-339.

193. Rudolf T. Okreslamie zawartosci gazow w mleku. Rocr. Jnst. Przem. Mlecr. 1975, v.17, n.2.-S.5-13.

194. Restructured foods.- Food Can., 1983, v.43, n.3. p.24-25.

195. Stahn R. Das Papier, 1961, Bd 15, n.6. S.229-231.

196. Tanikawa E. Fich Sausage and Ham Industry in Japan Advances in food Reserch. C.O. Chichester et al.: ed., v. 12, Academy Press. New Vork, 1963.

197. Wirt G. Allgemeine Warmatechnik, 1952, Bd. 3, Nr. 8-9.

198. Wirth F. Bruhwirstherstellung Problem der Fared in der Praxis- z. Aleis-chirschft 197, v. 57. Bd 5. S. 885-893.