автореферат диссертации по технологии продовольственных продуктов, 05.18.12, диссертация на тему:Совершенствование производства концентрированных плодово-ягодных экстрактов с использованием роторного распылительного испарителя

На правах рукописи

ГРИЦЕНКО ВЯЧЕСЛАВ ВЛАДИМИРОВИЧ

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ПРОИЗВОДСТВА КОНЦЕНТРИРОВАННЫХ ПЛОДОВО-ЯГОДНЫХ ЭКСТРАКТОВ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ РОТОРНОГО РАСПЫЛИТЕЛЬНОГО ИСПАРИТЕЛЯ

Специальность: 05.18.12 - Процессы и аппараты пищевых производств

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

3 ДЕК 2009

Кемерово-2009

Работа выполнена в Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования Кемеровский технологический институт пищевой промышленности (ГОУ ВПО КемТИПП) на кафедре машин и аппаратов пищевых производств (МАПП) и в Рубцовском индустриальном институте (филиале) ГОУ ВПО Алтайский государственный технический университет им. И.И. Ползунова (РИИ АлтГТУ) на кафедре техники и технологии машиностроения и пищевых производств (ТиТМиПП)

Научный руководитель: - доктор технических наук, профессор

Сорокопуд Александр Филлипович

Официальные оппоненты: - доктор технических наук, профессор

Петрик Павел Трофимович

- кандидат технических наук, доцент Третьякова Надежда Геннадьевна

Ведущая организация - Государственное научное учреждение (ГНУ) Сибирский научно-исследовательский и проекгно-технологический институт переработки сельскохозяйственной продукции (СибНИПТИП) Сибирского отделения Россельхозакадемии

Защита состоится «19» декабря 2009 года в 1422 часов на заседании диссертационного совета Д 212.089.02 при ГОУ ВПО Кемеровский технологический институт пищевой промышленности по адресу: 650056, г. Кемерово, бульвар Строителей, 47, ауд. 4 л. Тел./ факс (8-384-2) 73-41-03.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГОУ ВПО Кемеровский технологический институт пищевой промышленности.

Автореферат разослан «18» ноября 2009 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

Бакин И.А.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Оценка ведущих тенденций развития пищевой промышленности показывает, что вопросы увеличения выпуска и расширения ассортимента при одновременном повышении качества и биологической ценности продукции связаны с выбором методов производства и рациональных режимов проведения процессов, с созданием новых конструкций аппаратов.

Для более полного удовлетворения потребностей населения в продуктах питания необходимо повысить качество и увеличить объем производства консервированных продуктов, получаемых путем выпаривания. Решение этой задачи возможно только при использовании прогрессивных технологий и соответствующего аппаратурного оформления.

Одним из прогрессивных способов консервирования плодово-ягодного сырья является его экстрагирование водно-спиртовым растворителем с последующей деалкоголизацией и концентрированием полученного экстракта. Концентрированные экстракты содержат большее количество биологически активных веществ, длительно сохраняются и отличаются простотой внесения в продукт, обеспечивая его оригинальность, хорошие органолептические показатели, привлекательный внешний вид, и следовательно, повышенную конкурентоспособность. Использование местного плодово-ягодного сырья, для получения экстрактов позволяет сократить рынок продуктов питания в состав которых входят искусственные химически синтезированные вкусовые добавки, а также снизить затраты на транспортировку и, как следствие, себестоимость продукции.

В связи с тем, что плодово-ягодные экстракты являются термолабильными продуктами, процессы их переработки должны проводиться в оптимальном темпе-ратурно-временном режиме при невысоких температурах и с небольшой продолжительностью контакта продукта с теплообменной поверхностью. Наиболее распространенным и экономически выгодным способом деалкоголизации и концентрирования таких пищевых продуктов является выпаривание под вакуумом. Для его проведения в пищевой промышленности широкое применение получили пленочные и роторно-пленочные вакуумные выпарные аппараты.

Разработка новых технологий и оборудования, интенсификация переработки плодово-ягодного сырья, с целью более полного извлечения полезных веществ является актуальной практической задачей. Роторные распылительные испарители (РРИ), в отличии от распространенных выпарных аппаратов, характеризуются значительно большей интенсивностью, процессов тепло - и массо-обмена. Формирование поверхности контакта фаз в РРИ осуществляется при многократном диспергировании раствора в поле центробежных сил. Достигнутая таким путем дополнительная турбулизация пленочного течения жидкости в аппарате предопределяет высокую интенсивность процессов теплообмена. РРИ обладают небольшим гидравлическим сопротивлением, компактны, требуют невысоких затрат энергии на организацию своей работы.

Однако недостаточная изученность процесса теплопередачи в РРИ, а в частности, теплоотдачи к поверхности теплообмена от греющего агента, при интенсивной турбулизации последнего воздухом, не позволяет в полной мере

реализовать преимущества РРИ на практике и Препятствует широкому использованию в пищевой промышленности.

В свете вышеизложенного представляется актуальным проведение исследований процесса теплообмена в РРИ, с целью повышения его интенсивности за счет турбулизации греющего агента (горячей воды) воздухом, при концентрировании жидких пищевых продуктов, а также, решение практических задач проектирования промышленных установок. Поэтому данная работа, направлена на исследование процессов концентрирования пищевых продуктов в РРИ и разработку технологий производства концентрированных экстрактов боярышника кроваво-красного и калины обыкновенной.

Цель работы. Целью настоящей работы является изучение основных закономерностей процесса концентрирования пищевых продуктов с использованием роторного распылительного испарителя и разработка на этой основе технологии производства концентрированных экстрактов из плодов боярышника кроваво-красного и калины обыкновенной.

Для достижения поставленной цели определены следующие задачи:

- исследование теплофизических свойств экстрактов из плодов боярышника кроваво-красного и калины обыкновенной, получение расчетных уравнений для их определения;

- изучение теплоотдачи при деалкоголизации и концентрировании жидких пищевых продуктов к поверхности теплообмена РРИ от горячего теплоносителя в условиях турбулизации последнего воздухом;

- определение рациональных режимов деалкоголизации и концентрирования плодово-ягодных экстрактов боярышника кроваво-красного и калины обыкновенной в РРИ;

- разработка методики расчета и рекомендаций по промышленному использованию РРИ для получения концентрированных экстрактов из плодов боярышника кроваво-красного и калины обыкновенной;

- разработка рекомендаций по использованию концентрированных экстрактов в качестве витаминно-вкусовых добавок для безалкогольных напитков.

Научная новизна. Получены эмпирические зависимости для расчета коэффициентов теплопроводности, удельной теплоемкости и температуропроводности экстрактов боярышника кроваво-красного и калины обыкновенной в диапазонах температуры, концентраций сухих веществ и спирта, удовлетворяющих практическим требованиям.

Исследованы основные закономерности теплообмена в РРИ при подаче воздуха в горячий теплоноситель.

Определены рациональные режимы деалкоголизации и концентрирования экстрактов боярышника кроваво-красного и калины обыкновенной в РРИ.

Получена экспериментально - статистическая модель для расчета коэффициента теплоотдачи в греющей рубашке РРИ при обогреве последнего водно-воздушной смесью.

Практическая значимость. Предложена методика расчета РРИ для получения концентрированных экстрактов из плодово-ягодного сырья.

Разработана-технологическая схема получения концентрированных экс-

трактов из плодов боярышника кроваво-красного и калины обыкновенной с использованием РРИ.

Разработаны проектные рецептуры безалкогольных напитков с добавлением концентрированных экстрактов боярышника кроваво-красного и калины обыкновенной, рекомендованные для внедрения на ООО «Савой» (г. Рубцовск Алтайского края), а также бизнес-план организации производства экстрактов на данном предприятии.

Материалы диссертации в 2007-2008 и 2008-2009 уч. гг. использовались в учебном процессе на кафедре ТиТМиПП РИИ АлтГТУ при выполнении дипломного проектирования с элементами научного поиска студентами специальности «Машины и аппараты пищевых производств».

Апробация работы. Основные положения диссертации представлялись:

- на всероссийских научно-технических конференциях студентов, аспирантов и молодых ученых «Проблемы социального и научно-технического развития в современном мире» (г. Рубцовск 2007 - 2009 гг.);

- на IX Международной конференции молодых ученых «Пищевые технологии и биотехнологии» (г.Казань, 2008 г.);

- на научных семинарах кафедры МАПП КемТИПП (г. Кемерово, 20072009 г.г.).

Публикации. Основное содержание исследований опубликовано в 10 работах, в том числе 2- в центральных изданиях.

Структура и объем работы. Диссертация выполнена на 118 страницах машинописного текста, состоит из введения, четырех глав, основных выводов, списка использованной литературы (132 источника), 13 приложений, содержит 43 рисунка и 6 таблиц.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы, показана научная новизна и практическая значимость диссертационной работы. Сформулированы цель и задачи исследования.

В первой главе рассмотрены наиболее распространенные конструкции вакуумных выпарных аппаратов. Анализ аппаратов, применяемых для деалкоголизации и концентрирования пищевых продуктов в консервной и безалкогольной промышленности, показал, что перспективным направлением интенсификации процессов деалкоголизации и концентрирования водно-спиртовых экстрактов является использование РРИ, среди которых предпочтение отдается аппаратам с закрученным движением парожидкостного потока. Межфазовая поверхность на контактном элементе (КЭ) РРИ образуется как при диспергировании жидкости вращающимся распылителем в виде струй и капель, так и при турбу-лизации ударяющимися каплями пленки жидкости, стекающей по поверхности пластинок пристенных каплеотбойников и обогреваемого корпуса, что позволяет существенно интенсифицировать процесс теплопередачи

Процесс теплообмена в РРИ довольно сложен и мало изучен, в настоящее время нет достаточно полных сведений, характеризующих их работу. Это связано

с большим количеством и сложным взаимным влиянием физико- химических, теп-лофизических, технологических и конструктивных параметров, определяющих коэффициент теплоотдачи при кипении жидкости в РРИ, важнейшими из которых яиляются: давление в аппарате, температура греющего агента, температура концентрируемого раствора, удельная тепловая нагрузка, плотность орошения и другие. Недостаточная изученность процесса теплообмена в РРИ препятствует установлению рациональных режимов деалкоголизации и концентрирования экстрактов и разработке обоснованных методов расчета.

Кроме того, в первой главе рассмотрена проблема интенсификации процесса теплообмена в РРИ путем турбулизации греющего агента (воды) пузырьками воздуха. Проведенный обзор литературы по данной тематике показал, что каких-либо данных по исследованию зависимости степени турбулизации потока теплоносителя от подачи в него воздуха с целью интенсификации теплообмена между теплоносителем и упариваемым продуктом в РРИ не найдено. Проведенный анализ позволил сделать вывод, что для интенсификации процесса концентрирования пищевых продуктов в РРИ необходимо выполнить исследование теплообмена в аппарате, определить влияние основных факторов (таких как, расход воздуха и воды в греющей рубашке РРИ, начальной температуры теплоносителя и др.) на интенсивность процесса теплообмена, обобщить полученные результаты и получить зависимости, описывающие процесс теплообмена в РРИ.

В результате проведенного обзора литературы установлено, что в условиях Западной Сибири хорошо районированы такие плодово-ягодные культуры как боярышник кроваво-красный и калина обыкновенная, они дают устойчивые высокие урожаи, их плоды содержат большой комплекс биологически активных веществ, являются хорошим сырьем для получения концентрированных экстрактов. Использование местного плодово-ягодного сырья в различных отраслях пищевой промышленности позволит решить ряд насущных проблем: расширить сырьевую базу и ассортимент выпускаемой продукции; повысить биологическую ценность продуктов питания; снизить затраты на перевозку сырья, а следовательно, и себестоимость продуктов. Таким образом, разработка рациональных технологических режимов переработки плодово-ягодного сырья, с целью наиболее полного извлечения и сохранения полезных веществ является аюуальной задачей и в настоящее время существует необходимость проведения исследований процесса концентрирования плодово-ягодных экстрактов в опытно - промышленных условиях.

Во второй главе рассмотрены методы изучения теплофизических свойств экстрактов боярышника кроваво-красного и калины обыкновенной, приведены результаты их исследований. Значительное содержание в экстрактах солей, Сахаров, кислот и других веществ, содержание спирта в экстрактах, повышение концентрации сухого вещества в процессе деалкоголизации и концентрирования вызывает значительное изменение их свойств.

Для данных исследований были использованы методы, получившие наибольшее применение в экспериментальной практике: теплопроводность определяли сравнительным методом Христиансена; удельную теплоемкость исследовали калориметрическим методом. Коэффициент температуропроводности рассчиты-

вался по известной формуле: а = Щс-р). Для определения коэффициентов теплопроводности Я (Вт/(м2-К)) и удельной теплоемкости с (Дж/(кг-К) были разработаны и созданы экспериментальные установки.

Исследования проводились в диапазоне температур / = 20...50 °С, с учетом термолабильности экстрактов, что и определяло граничные условия процесса теплообмена при их переработке. Параметры менялись в следующих пределах: -концентрация сухих растворимых веществ - Ссв~ 5...65 % масс; • -концентрация спирта- Ссп~ 0...60 % об.

Обработка экспериментальных данных с использованием программы БТА-Т15Т1СА-6.0 позволила получить уравнения:

Для экстрактов боярышника кроваво-красного: ЯБ = 0,371044-0,001108Ссв-0,002072Ссп+0,002594-1, при Д=92,8%, (1) сб=3, 733037-0,019483 Ссв+0,000411■ Ссп+0,013272 -при Я=9б,1%, (2) аБ = 0,097994-0,000168Ссв-0,00024бСсп+0,000381 •/, при Л=97,16%, (3) где: Я - коэффициент множественной регрессии. Для экстрактов калины обыкновенной: Хк = 0,411525-0,002П7ССв-0,002164Ссп+0,001378-1, при Л=97,64%, (4) ск=3,841309-0,021536-Ссв-0,000575-Ссп+0,009836% ■ при Я=98,36%, (5) ак = 0,108502+0,00001-Ссв-0,000596Ссп+0,000124% при/{=98,44%. (6) Данные уравнения пригодны для выполнения инженерных расчетов, с отклонением не превышающим 9 %.

В третьей главе проведено исследование теплообмена в РРИ при деалкоголизации и концентрировании жидких пищевых продуктов в условиях тур-булизации горячего теплоносителя пузырьками воздуха, определены рациональные режимы переработки плодово-ягодных экстрактов боярышника кроваво-красного и калины обыкновенной.

РРИ является теплообменником, изготовленным из двух концентрических цилиндров (рис. 1). В кольцевом зазоре между трубами движется греющий теплоноситель (горячая вода). Теплота передаётся от теплоносителя к внутренней стенке, в то время как внешняя - теплоизолирована.

Коэффициент теплоотдачи в кольцевом канале зависит от различных факторов и большого числа переменных параметров, обуславливающих процесс теплоотдачи в целом. В общем случае коэффициент теплоотдачи зависит от геометрических размеров, которые определяют форму профиля скорости, от отношения диаметров ^ и ^ (рис. 1), режима движения и температуры теплоносителя, физических свойств жидкости и др.

Для проведения экспериментальных исследований теплообмена была использована экспериментальная установка, основным элементом которой является вертикальный цилиндрический РРИ диаметром £//=0,15 м., содержащий б КЭ (рис. 1), поверхность корпуса, обогреваемая рубашками, составляет F=0,256 м2. Распылитель имеет следующие характеристики; диаметр диспергирующего устройства - ¿//>=0,075 м, а его высота - ИР=0,042 м, диаметр распыли-вающих отверстий - с1о=2-10'3 м, количество рядов отверстий - 7, количество отверстий в одном ряду - 32 (отверстия расположены в шахматном порядке).

Высота контактного элемента - /г=0,13 м.

1 - рубашка; 2 - обогреваемый корпус; 3 - пристенный каплеотбойник; 4 - тарелка; 5 - труба, для перетекания жидкости из периферийной части тарелки в питающую; 6 - направляющие пластинки; 7 - вал; 8 - труба переточная;

9 - диспергирующее устройство; 10 - заборное устройство.

В ходе исследований было изучено влияние входных параметров и режимов на эффективность теплообмена в РРИ. Эффективность концентрирования растворов при упаривании оценивалась коэффициентом концентрирования, который представляет собой отношение , где 1УК, 1¥н - конечный и на-

чальный объем упариваемого продукта. С уменьшением коэффициента е эффективность концентрирования растворов увеличивается.

При проведении экспериментов в качестве модельных растворов использовались: водный раствор №С1 (Сев =8 %масс.), водный раствор этанола (Сел =5 %об.), водно - спиртовые экстракты боярышника кроваво-красного с концентрациями:

- ССв =16,6 %масс., Ссп =43 %об.;

- Сев = 9,6 %масс., Ссп = 8,69 %об.

и водно - спиртовые экстракты калины обыкновенной с концентрациями:.......

- ССв =16,2 %масс., Сся=34,21 %об.;

- Сев =9,7 %масс., ССп= 14,14 %об.

Исследования процесса теплообмена в условиях обогрева РРИ водно-воздушной смесью при концентрировании раствора хлористого натрия (ССл=8

%масс.) были проведены в диапазоне температур греющего агента /дя=92...100 °С с шагом в 4 °С, расходе греющей воды Ув=8,33-10"4 м3/с (3 м3/час) и подаче воздуха Квшд=0...6,17-10"5 м3/с с шагом 13,05-Ю"6 м3/с. Подача исходного продукта принималась Кй=0,833-10"6...1,94:10"5.м3/д (30...70 л/ч) с шагом 5,5-10"6 м3/с (20 л/ч). Глубина вакуума в аппарате принималась равной /7=88...96 кПа, с шагом в 4 кПа.

Как показали проведенные эксперименты при увеличении подачи воздуха коэффициент концентрирования е уменьшается. Повышение глубины вакуума в аппарате и температуры греющего агента также ведет к снижению значения величины £. Увеличение подачи исходного продукта ведет к росту коэффициента е.

Максимальное повышение интенсивности концентрирования достигалось при Ря=8,33-Ю"6 м3/с, Увоуг6,17-Ю"5 м3/с, /дя=100 °С ир=96 кПа, при этом уменьшение коэффициента концентрирования е, по сравнению с е при Увоз/гО м3/с, составляло 12,2 %.

На рис. 2-4 представлены графические зависимости коэффициентов концентрирования а, теплопередачи К и теплоотдачи в греющей рубашке а г от подач воздуха и исходного продукта.

Е

Рис. 2. Зависимость коэффициента 5от подачи воздуха Увозд при концентрировании раствора ЫаС1 (8 %масс.),р = 96 кПа, (вн =100 °С: 1 - Кд=8,33-10'6 м3/с; 2 - Кд=1,39-10"5 м3/с; 3 - К//= 1,94-10"5 м3/с

Данные графики наглядно демонстрируют, что значения К к си увеличиваются с увеличением Увозд и уменьшаются с ростом Ун- Максимальных значений «2^01=1964,701 Вт/(м2-К) и £„„=982,351 Вт/(м2-К) достигают при Увозд = 6,17-Ю"5 м3/с, /яя =100 °С,р = 96 кПа и Ун= 8,33-Ю"6 м3/с, это совпадает с условиями, обеспечивающими минимальное значение коэффициента е.

Для определения рациональных, с практической точки зрения, режимов деалкоголизации водно-спиртовых экстрактов была проведена серия экспери-

К, Вт/(м2 К)

Рис. 3. Зависимость коэффициента К от подачи воздуха Увозд ПРИ концентрировании раствора ЫаС1 (8 %масс.),р = 96 кПа, /дЯ=100 °С: 1 - ^8,33-Ю-6 м3/с; 2 - ^1,39-10'5 м3/с; 3 - 1,94-10 5 м3/с

аг,Вт/(м2-К)

Рис. 4. Зависимость коэффициента а2 от подачи воздуха Увозд при концентрировании раствора ИаС1 (8 %масс.),р = 96 кПа, /я#=10 0 "С: 1 - Кд=8,3З-КГ6 м3/с; 2- Кя=1,39-10'5 м3/с; 3 - Ун= 1,94-Ю'5 м3/с

ментов на водно-спиртовом растворе с концентрацией Ссп -5% об.

Данные эксперименты проводились при следующих параметрах: Ун принималась равной 8,33-Ю"6 и 13,810"* м3/с, Увозд = 6,17-Ю"5 м3/с, 8,3310ц м3/с,р = 96 кПа, 1Ви принималась равной 84 и 100 "С.

Критериями оценки рациональности режимов работы РРИ при деалкоголизации водно-спиртового раствора являлись количество проходов п продукта через аппарат для достижения полной деалкоголизации конечного продукта и концентрация спирта Ссп.к в конечном продукте после каждого прохода.

Результаты проведенных экспериментов представлены на рис. 5, из которого видно, что минимальное число проходов раствора через испаритель (и = 2) было достигнуто при Ун = 8,3 • 10"4 м3/с и ¡в.н = 100 °С (кривая 2 на рис. 5),

однако, концентрация спирта в конечном продукте после первого прохода составила Ccn.iT 3,41 % об. Такое высокое содержание спирта в конечном продукте можно объяснить тем, что на данном режиме работы РРИ наряду с испарением легкокипящего компонента (спирта) происходит интенсивное испарение воды, а это нежелательно при проведении деалкоголизации.

При деалкоголизации водно-спиртового раствора на режимах представ-

Ссп.к, %об. 5

4

3

2

1

п

0 12 3

Рис. 5. Зависимость концентрации спирта в конечном растворе Ссп.к от числа проходов через испаритель и:

1 - Ун= 8,3 • 10"6 м3/с и 1в.н =84 °С;

2 - Уц=8,3 ■ 10"6 м3/с и 1ВМ =100 °С;

3 - Кд=13,8 • 10"6 м3/с и 1вл =84 °С;

4 - Ун= 13,8 • 10"6 м3/с и 1ВН =100 °С.

ленных на графике кривыми 1,3 и 4 достичь концентрации спирта Ссп.к= 0 % об. в конечном продукте удалось за три прохода, но наиболее рациональным с точки зрения деалкоголизации исходного раствора следует считать режим Уц= 13,8 • 10"6 м3/с и ¡ви = 84 °С (кривая 3 на рис. 5), так как он обеспечивает минимальные значения концентрации спирта в конечном продукте по проходам.

Значения коэффициента К, при проведении данных экспериментов, возрастали от прохода к проходу, что обусловливалось как ростом коэффициента теплоотдачи на КЭ РРИ а\, так и ростом коэффициента теплоотдачи в греющей рубашке а г.

Основной задачей данных экспериментальных исследований являлось определение рациональных, с практической точки зрения, режимов деалкоголизации и концентрирования водно - спиртовых экстрактов боярышника кроваво-красного и калины обыкновенной в РРИ. С это целью была проведена серия экспериментов по деалкоголизации и концентрированию данных экстрактов.

Результаты исследований представлены на рис. 6-10. При проведении экспериментов параметры работы РРИ составляли: Ун= (8,33... 16,6)-10"6 м3/с, Ув= 8,33-Ю"4 м3/с, Увозд" 6,17-Ю"5 м3/с,р = 96 кПа, 8,33-Ю"4 м3/с. Темпера-

Рис. 6. Влияние числа проходов п экстракта через испаритель на концентрацию спирта Ссп.к в концентрате:

1 - экстракт боярышника Сев = 16,6% масс., Ссп = 43% об.;

2 - экстракт боярышника Сев = 9,6% масс., Ссп ~ 8,69% об.;

3 - экстракт калины ССв = 16,2% масс., ССп - 34,21% об.;

4 - экстракт калины Сев = 9,7% масс., Ссп = 14,14% об.

тура греющего агента на входе в РРИ принималась равной 1ВН = 84 °С й = 100 °С.

Критерием оценки рациональности режимов работы РРИ было определено количество проходов продукта через аппарат для достижения следующего: 1 — полной деалкоголизации продукта (Ссп.к = 0); 2 - максимально возможного содержания сухих веществ в полученном концентрате Ссв.к-

Из данных, представленные на рис. 6 и 7, следует, что минимальное

Рис. 7. Влияние числа проходов п экстракта через испаритель на концентрацию сухих веществ Ссв.к в концентрате:

1 - экстракт боярышника ССв ~ 16,6% масс., ССп = 43% об.;

2 - экстракт боярышника Сев = 9,6% масс., Ссп = 8,69% об.;

3 - экстракт калины Сев = 16,2% масс., Ссп = 34,21% об.;

4 - экстракт калины ССв = 9,1% масс., Ссп = 14,14% об.

число проходов через испаритель (и = 2), до полной деалкоголизации, было достигнуто для экстрактов боярышника кроваво-красного (Сев ~ 16,6 % масс., Ссп = 43% об., кривая 1 на рис. 6 и 7) и калины обыкновенной {Сев ~ 9,7% масс., Ссп ~ 14,14% об., кривая 4 на рис. 6 и 7) при следующих режимах:

- для экстракта боярышника - на первом проходе Ун = 16,6 • 10"6 м3/с й 'в.н =■ 84 °С, на втором проходе У„= 13,8 • 10"6 м3/с и ¡вн = 84 °С;

- для экстракта калины на первом проходе -Ун- 8,33 • 10"6 м3/с и ¡в.н = 84 °С, на втором проходе Уц= 8,33 • 10"6 м3/с и ¡в.н = 84 °С. Концентрация сухих веществ в конечном продукте для этих экстрактов после трех проходов составила: ■ ■ ■ .........

- для экстракта боярышника - 51,5 % масс.;

- для экстракта калины - 31 % масс.

К, В-г/(м2К)

Рис. 8. Значения коэффициента теплопередачи К по проходам экстрактов через РРИ:

1 - экстракт боярышника Сев = 16,6 % масс., Ссп = 43 % об.;

2 - экстракт боярышника Ссв = 9,6 % масс., ССп = 8,69 % об.;

3 - экстракт калины ССв = 16,2 % масс., Ссп = 34,21 % об.;

4 - экстракт калины Сев = 9,7 % масс., Ссп = 14,14 % об.

Режимы работы РРИ на третьем проходе для обоих экстрактов составляли Уц= 8,33 • 10"6 м3/с и 1В11 =100 °С. Для сравнения, деалкоголизация экстракта калины с начальными концентрациями Сев = 16,2 % масс., Ссп = 34,21 % об. (кривая 3 на рис. 6 и 7) была проведена за 3 прохода, а концентрация сухих веществ в конечном продукте после третьего прохода составила ССв.к ~ 42,2 % масс., при следующих режимных параметрах работы РРИ:

- первый проход -Уц= 12,5 • 10"6 м3/с и ¡в.н = 84 °С;

- второй проход - Ун= 16,6 • Ю~6 м3/с и ¡в.н = 84 °С;

- третий проход - Ун= 12,5 • 10"6 м3/с и /яя = 84 °С. Деалкоголизация экстракта боярышника с начальными концентрациями Сев = 9,6 % масс., Ссп ~ 8,69 % об. (кривая 2 на рис. 6 и 7) была проведена за 3 прохода, а концентрация сухих веществ в конечном продукте после третьего прохода составила Ссв.к ~ 16.4 %масс., при параметрах работы РРИ Ун = 16,6 • 10"6 м3/с и ¡в.н = 84 °С на всех трех проходах.

Исходя из проведенного анализа, наиболее рациональными режимами переработки экстрактов являются:

- для экстрактов с высокими концентрациями спирта и сухих веществ, при деалкоголизации - температура теплоносителя на входе ¡в.н ~ 84 °С, подача

исходного продукта VH= (13,8...16,6)-10"6 м3/с, при концентрировании - температура теплоносителя на входе tв.н — 100 °С, подача исходного продукта VH= (8,33.. Л 1,1)10'6 м3/с.;

- для экстрактов с низкими концентрациями спирта и сухих веществ, при деалкоголизации - температура теплоносителя на входе ¡в.н =84 °С, подача исходного продукта Уц = (8,33.. .11jl)'10"6 м3/с, при концентрировании - температура теплоносителя на входе tBH = 100 °С, подача исходного продукта Kw=(8,33...11,1)1 О^5 м3/с. Подачу воздуха в греющий теплоноситёль и глубину вакуума в

ИГ], Вт/(м2К)

2100 1900 1700 1500 1300 1100

/ 11

3

12 3 4

Рис. 9. Значения коэффициента теплоотдачи а] по проходам экстрактов через РРИ:

1 - экстракт боярышника Сев = 16,6 % масс., Ссп = 43 % об.;

2 - экстракт боярышника Сев = 9,6 % масс., Ссп = 8,69 % об.;

3 - экстракт калины Сев = 16,2 % масс., Ссп = 34,21 % об.;

4 - экстракт калины ССв - 9,7 % масс., Ссп ~ 14,14 % об.

сГз, Вт/(м2-К)

Рис. 10. Значения коэффициента теплоотдачи а2 по проходам экстрак-

тов через РРИ:

1 - экстракт боярышника Сев = 16,6 % масс., Ссп ~ 43 % об.;

2 - экстракт боярышника Сев ~ 9,6 % масс., Ссп = 8,69 % об.;

3 - экстракт калины Сев = 16,2 % масс., Ссп = 34,21 % об.;

4 - экстракт калины Сев = 9,7 % масс., Ссп = 14,14 % об.

аппарате рекомендуется принимать равными р = 96 кПа, УВозд= 6,17-10"5 м3/с, подачу греющего теплоносителя -VB= 8,33-Ю'4 м3/с.

Анализируя данные на рис. 8-10 можно отметить, что коэффициент теплопередачи К достигает максимальных значений при режимах деалкоголизации и концентрирования экстрактов представленных на графиках кривыми 1 и 4. Коэффициент теплоотдачи на КЭ - сг 1 на стадии деалкоголизации возрастает, а затем, с уменьшением ССп и увеличением Сев от прохода к проходу, имеет тенденцию к уменьшению, а аг - увеличивается.

Проверка результатов проведенных экспериментов по материальному и энергетическому балансам показала, что расхождение расчетных и экспериментальных значений не превышало ±7% по сухим веществам и ±4% по спирту, а величина энергетических потерь не превышала ±7%.

По данным, полученным в результате проведения экспериментов, в среде пакета программ «8ТАТ18Т1СА-6,0», с применением методов статистического анализа построена экспериментально - статистическая модель, описывающая

зависимость коэффициента теплоотдачи аг в греющей рубашке РРИ от входных параметров:

а г =-1296,69 -16,33 -Увозд+ 30,18 (7)

при Л=95,98 %,

где Л - коэффициент множественной корреляции, который показывает, что модель приспособлено объясняет 95,98 % изменчивости коэффициента теплоотдачи.

Отклонение значений коэффициента теплоотдачи, рассчитанных по уравнению (7) и полученных экспериментально не превышает 19,47 %. Корреляционный график опытных и расчетных данных представлен на рис. 11.

(X 20П,

Вт/(м:К)

Рис. 11. Сопоставление опытных а2оп и расчетных о^с/значений коэффициента теплоотдачи

Уравнение (7) справедливо для использованных в экспериментах модельных жидкостей при Ув = 8,33-10"4 м3/с в следующих диапазонах входных параметров: Ссв = 0...42 % масс., ССп = 0...43 % об., 1ВН = 84... 100 °С, р = 88...96 кПа, (8,33...19,4)-10"6 м3/с, УВ03д = (0...6,17)-10"6 м3/с.

В четвертой главе на основании выполненных исследований предложена методика расчета роторных распылительных испарителей, обогреваемых водно-воздушной смесью, для проведения процессов деалкоголизации и концентрирования жидких пищевых продуктов.

Кроме того, в четвертой главе разработана технологическая схема производства деалкоголизированных концентрированных плодово-ягодных экстрактов с использованием РРИ, а также даны рекомендации по их промышленному применению.

Разработаны проектные рецептуры безалкогольных напитков с добавлением концентрированных экстрактов боярышника кроваво-красного и калины обыкновенной, рекомендованные для внедрения на ООО «Савой» (г. Рубцовск Алтайского края), а также бизнес-план организации производства экстрактов на данном предприятии. На основании определения чистого дисконтированного дохода сделан вывод об успешности реализации проекта Размер капитальных затрат на организацию производства экстрактов составил 2 932 943 рублей, срок окупаемости - 6 месяцев.

ВЫВОДЫ

1 Экспериментально исследованы теплофизические свойства экстрактов боярышника кроваво-красного и калины обыкновенной (теплопроводность, теплоемкость и температуропроводность) в зависимости от температуры, концентрации сухих веществ и спирта в диапазонах, удовлетворяющих практическим требованиям.

2 В результате математической обработки опытных данных на ЭВМ в среде статистического пакета "БТАТ18Т1СА-6,0" получены зависимости, описывающие распределение значений теплопроводности, теплоемкости и температуропроводности экстрактов боярышника кроваво-красного и калины обыкновенной от температуры и содержания в них сухих веществ и спирта, пригодные для инженерных расчетов.

3 Исследовано влияние подачи воздуха в горячий теплоноситель на интенсивность теплообмена в роторном распылительном испарителе, построена экспериментально - статистическая модель для расчета коэффициента теплоотдачи в греющей рубашке при переработке жидких пищевых продуктов.

4 Определены рациональные параметры и режимы процессов деалкоголизации и концентрирования водно-спиртовых экстрактов боярышника кроваво-красного и калины обыкновенной.

5 Предложена методика расчета роторных распылительных испарителей, обогреваемых водно-воздушной смесью, для проведения процессов деалкоголизации и концентрирования жидких пищевых продуктов.

6 Разработана технологическая схема производства концентрированных экстрактов боярышника кроваво-красного и калины обыкновенной с использованием РРИ.

7 Разработаны проектные рецептуры безалкогольных напитков с добавлением концентрированных экстрактов боярышника и калины, а также бизнес-план организации производства экстрактов на ООО «Савой» (г. Рубцовск Алтайского края).

ОСНОВНЫЕ УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ

Ун - подача исходного продукта, м3/с; VB - объемный расход воды в греющем теплоносителе, м3/с; Увозд. - объемный расход воздуха в греющем теплоносителе, м3/с; WH - начальный объем использованного в эксперименте продукта, м3; WK - объем полученного в эксперименте концентрата, м3; WK0Ha - объем полученного в эксперименте конденсата, м3; ССв.н - концентрация сухих веществ в исходном продукте, % масс.; ССв.к - концентрация сухих веществ в упаренном концентрате, % масс; Ссп.н - концентрация спирта в исходном продукте, % об.; Ссп.к - концентрация спирта в упаренном концентрате, % об; р - среднее разряжение (вакуум) в системе, кПа; е- коэффициент концентрирования.

ПЕРЕЧЕНЬ ПУБЛИКАЦИЙ

1.Гриценко В.В. Исследование зависимости температуры кипения экстрактов из плодов боярышника кроваво-красного и калины обыкновенной от величины давления [Текст] / В.В. Гриценко, A.A. Кутова // Проблемы социального и научно-технического развития в современном мире: Материалы IX всероссийской научно-технической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых 19-20 апреля 2007 г. Часть I.- Рубцовский индустриальный институт." Рубцовск, 2007. - С. 33-34.

2.Гриценко В.В. Исследование теплоемкости экстрактов из боярышника кроваво-красного и калины обыкновенной [Текст] / В.В. Гриценко, A.A. Кутова // Проблемы социального и научно-технического развития в современном мире: Материалы IX всероссийской научно-технической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых 19-20 апреля 2007 г. Часть I.- Рубцовский индустриальный институт.- Рубцовск, 2007. - С. 35-36.

3.Гриценко В.В. Исследование теплопроводности экстрактов из боярышника кроваво-красного и калины обыкновенной [Текст] / В.В. Гриценко, A.A. Кутова // Проблемы социального и научно-технического развития в современном мире: Материалы IX всероссийской научно-технической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых 19-20 апреля 2007 г. Часть I,-Рубцовский индустриальный институт.- Рубцовск, 2007. - С. 36-37.

4.Сорокопуд А.Ф. Теплообмен в роторных испарителях и пути его интенсификации / А.Ф. Сорокопуд, В.В. Гриценко,- М., 2008.-13 е.- Деп. в ЦИ и ТЭИагропром 18.02.08, № 1 ВС.

5.Гриценко B.B. Обоснование использования концентрированных экстрактов из плодов боярышника кроваво-красного и калины обыкновенной в качестве витаминно-вкусовых добавок продуктов питания [Текст] / В.В. Гриценко// Труды Рубцовского индустриального института: Выпуск 17: Технические науки // Рубцовский индустриальный институт,- Рубцовск, 2007. - С. 19-25.

6.Сорокопуд А.Ф. Теплофизические характеристики экстрактов боярышника кроваво-красного и калины обыкновенной [Текст] / А.Ф. Сорокопуд, В.В. Гриценко // Пиво и напитки. - 2008. -№2. - С.46-47.

7.Гриценко В.В. Использование роторного распылительного испарителя для производства концентрированных экстрактов из плодово-ягодного сырья [Текст] / В.В. Гриценко // Пищевые технологии и биотехнологии: Материалы IX Международной конференции молодых ученых 3-5 июня 2008 г. Сборник тезисов докладов // Казанский государственный технологический университет.-Казань: Издательство «Отечество», 2008. - С. 107.

8.Гриценко В.В. Интенсификация теплообмена в роторном распылительном испарителе/ Гриценко В.В., Сорокопуд А.Ф., Шеменева H.A. [Текст] // Продукты питания и рациональное использование сырьевых ресурсов: сб. науч. работ// Кемеровский технологический институт пищевой промышленности.-Вып. 18. - Кемерово, 2009. - С. 32-33.

9.Гриценко В.В. Разработка рецептур безалкогольных напитков с добавлением концентрированных экстрактов из плодов боярышника кроваво-красного и калины обыкновенной / В.В. Гриценко, A.C. Родина, A.C. Сазыкин// Проблемы социального и научно-технического развития в современном мире: Материалы XI всероссийской научно-технической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых 23-24 апреля 2009 г. Часть I,- Рубцовский индустриальный институт,- Рубцовск, 2009. - С. 106-108.

10. Гриценко В.В. Определение оптимального соотношения исходных компонентов для производства экстрактов из плодов боярышника кроваво-красного и калины обыкновенной / В.В. Гриценко, A.C. Родина, A.C. Сазыкин// Проблемы социального и научно-технического развития в современном мире: Материалы XI всероссийской научно-технической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых 23-24 апреля 2009 г. Часть I,- Рубцовский индустриальный институт,- Рубцовск, 2009. - С. 108-115.

Лицензия № 020524 от 02.06.97 г.

Подписано к печати 28 октября 2009 г. Формат 60x80/16. Тираж 100 экз. Объем 1,1 п. л. Заказ № 192. Отпечатано на ризографе.

ГОУ ВПО кемеровский технологический институт пищевой промышленности, 650056,г. Кемерово - 56, б-р Строителей, 47.

Отпечатано в лаборатории множительной техники ГОУ ВПО КемТИПП, 650010, г. Кемерово-10, ул. Красноармейская, 52

Введение.

Глава 1. Обзор литературы.

1.1. Конструкции роторных испарителей.

1.2. Теплообмен в роторных испарителях и пути его интенсификации.

1.3. Характеристика и свойства экстрактов из ягод боярышника кроваво-красного и калины обыкновенной.

1.3.1. Химический состав и питательная ценность плодово-ягодного сырья и экстрактов.

1.3.2. Физические и теплофизические свойства экстрактов.

1.4. Выводы по главе.

Глава 2. Исследование теплофизических свойств экстрактов из ягод боярышника кроваво-красного и калины обыкновенной.

2.1: Методы и порядок проведения экспериментальных исследований.

2.2. Методика получения образцов экстрактов.

2.3. Анализ.результатов исследований теплофизических свойств.

2.4. Оценка погрешности измерений теплофизических свойств.

2.5. Выводы по главе.

Глава 3. Исследование условий деалкоголизации и концентрирования жидких пищевых продуктов в роторном распылительном испарителе.

3.1. Теплообмен на контактном элементе роторного распылительного испарителя.

3.2. Анализ условий теплоотдачи в греющей рубашке.

3.3. Схема экспериментальной установки и методика проведения эксперимента.

3 А. Результаты экспериментальных исследований процесса теплообмена при концентрировании и деалкоголизации жидких пищевых смесей.

3.5. Выводы по главе.

Глава 4. Разработка методики расчета и рекомендаций по практическому применению роторного распылительного испарителя для производства концентрированных плодово-ягодных экстрактов.

4.1. Разработка методики расчета.

4.2. Разработка рекомендаций по использованию РРИ для деалкоголизации и концентрирования водно-спиртовых плодово-ягодных экстрактов.

4.3. Разработка рекомендаций по практическому применению концентрированных экстрактов боярышника кроваво-красного и калины обыкновенной.

4.4. Выводы по главе.

Выводы.

Немаловажное значение в оценке фактического питания и метаболического статуса организма человека отводится витаминам — незаменимым пищевым веществам, необходимым для осуществления основных жизненных функций. Задача оптимального обеспечения организма витаминами, минеральными веществами может быть успешно решена путем обогащения ими пищевых продуктов массового потребления и специального назначения.

Проблема сбалансированного питания, снабжения населения высококачественными продуктами является одной из важных социальных проблем. Одним из путей ее решения является обеспечение качества и увеличение объемов производства консервированных продуктов с повышенной пищевой ценностью, получаемых путем выпаривания.

Одним из направлений в создании продукции повышенной пищевой ценности в различных отраслях пищевой промышленности является производство продуктов с использованием плодово-ягодного сырья. В условиях Западной Сибири хорошо районированы плоды ягодных культур черной и красной рябины, черной и красной смородины, боярышника, калины и другие. Они дают устойчивые, высокие урожаи с большим содержанием витаминов и биологически активных веществ. Использование местного плодово-ягодного сырья позволит расширить сырьевую базу, ассортимент выпускаемой продукции повышенной биологической ценности, снизить рынок продуктов питания, в состав которых входят искусственные химически синтезированные вкусовые добавки, понизить затраты на перевозку полуфабрикатов, а следовательно, и себестоимость продукции. Однако объемы переработки плодово-ягодного сырья до сих пор недостаточны. Поэтому разработка новых технологий и оборудования, интенсификация традиционных методов переработки плодово-ягодного сырья, путем упаривания с целью более эффективного извлечения ценных веществ, является актуальной научно-технической задачей.

Одним из современных способов переработки плодово-ягодного сырья является его экстрагирование водно-спиртовым растворителем с последующей деалкоголизацией и упариванием полученных экстрактов, для получения более концентрированных растворов.

Концентрированные экстракты содержат большее количество биологически активных веществ, длительно сохраняются и отличаются простотой внесения в продукт, обеспечивая его оригинальность, хорошие органолептические показатели, привлекательный внешний вид, а следовательно, их применение повышает его конкурентоспособность [8, 23, 60].

Однако процесс концентрирования экстрактов выпариванием неразрывно связан с необходимостью повышения температуры последних, и при термическом воздействии ухудшается вкусовая и пищевая ценность продуктов, теряются их полезные свойства. Поэтому их деалкоголизация и концентрирование должны проводиться при невысоких температурах и с небольшой продолжительностью контакта продукта с теплообменной поверхностью. То есть при проведении этих операций необходим оптимальный температурно-временной режим. С этой точки зрения наиболее рациональным и экономически выгодным способом деалкоголизации и концентрирования жидких пищевых смесей является выпаривание под вакуумом. Анализ данных, полученных в результате обзора научно-технической литературы, показал, что в пищевой промышленности широкое распространение для концентрирования жидких пищевых продуктов получили пленочные и роторно-пленочные вакуумные аппараты [10,40, 58].

Одним из перспективных видов оборудования для концентрирования жидких пищевых продуктов являются роторные распылительные испарители (РРИ), отличающиеся высокой эффективностью* тепло- и массообменных процессов [86, 106, 112]. Формирование поверхности контакта фаз в РРИ осуществляется при многократном диспергировании раствора в поле центробежных сил. Достигнутая таким путем дополнительная турбулизация пленочного течения жидкости в аппарате предопределяет высокую интенсивность процессов теплообмена. РРИ обладают небольшим гидравлическим сопротивлением, компактны, требуют невысоких затрат энергии на организацию своей работы [31, 86, 106].

Концентрирование жидких пищевых продуктов происходит в условиях активно протекающего теплопереноса, поэтому для определения необходимой площади рабочей поверхности РРИ или выбора режимных параметров его работы надо иметь численные значения коэффициентов теплопередачи, как показателей интенсивности этих процессов.

Недостаточная изученность процесса теплопередачи в РРИ, а в частности, теплоотдачи к поверхности теплообмена от греющей воды, при интенсивной турбулизации последней воздухом не позволяет в полной мере реализовать преимущества РРИ на практике и препятствует широкому использованию в пищевой промышленности.

Для изучения процесса теплообмена, установления рациональных режимов деалкоголизации и концентрирования экстрактов из плодов боярышника кроваво-красного и калины обыкновенной, необходимо знать их физико-химические и теплофизические свойства. Они также необходимы при расчете и выборе элементов РРИ, при выборе технологических режимов переработки и т.п.

В свете вышесказанного представляется актуальным проведение исследований процесса теплообмена в РРИ с целью повышения его интенсивности за счет гурбулизации греющего агента (горячей воды) воздухом при концентрировании жидких пищевых продуктов, а также решение практических задач проектирования промышленных установок. Поэтому данная работа направлена на исследование процессов концентрирования пищевых продуктов в РРИ и разработку технологий производства концентрированных экстрактов боярышника кроваво-красного и калины обыкновенной.

Данная работа, представленная на соискание ученой степени кандидата технических наук, выполнена на кафедре «Машины и аппараты пищевых производств» Кемеровского технологического института пищевой промышленности и кафедре «Техника и технологии машиностроения и пищевых производств» (ТиТМиПП) Рубцовского индустриального института (филиала) Алтайского государственного технического университета им. И.И. Ползунова (РИИ АлтГТУ), характеризуется следующими показателями.

Научная новизна:

- получены эмпирические зависимости для расчета коэффициентов теплопроводности, удельной теплоемкости и температуропроводности экстрактов боярышника кроваво-красного и калины обыкновенной в диапазонах температуры, концентраций сухих веществ и спирта, удовлетворяющих практическим требованиям;

- исследованы основные закономерности теплообмена в РРИ при подаче воздуха в горячий теплоноситель;

- определены рациональные режимы деалкоголизации и концентрирования экстрактов боярышника кроваво-красного и калины обыкновенной;

- получена экспериментально - статистическая модель для расчета коэффициента теплоотдачи в греющей рубашке РРИ при обогреве последнего водно-воздушной смесью.

Практическая значимость:

- предложена методика расчета РРИ для получения концентрированных экстрактов из плодово-ягодного сырья;

- разработана технологическая схема получения концентрированных экстрактов из плодов боярышника кроваво-красного и калины обыкновенной с использованием РРИ;

- разработаны проектные рецептуры безалкогольных напитков с добавлением концентрированных экстрактов боярышника кроваво-красного и калины обыкновенной, рекомендованные для внедрения на ООО «Савой» (г. Рубцовск Алтайского края), а также бизнес-план организации производства экстрактов на данном предприятии;

- материалы диссертации в 2007-2008 и 2008-2009 уч. гг. использовались в учебном процессе на кафедре ТиТМиПП РИИ АлтГТУ при выполнении дипломного проектирования с элементами научного поиска студентами специальности «Машины и аппараты пищевых производств» (приложение П. 13).

Апробация работы. Основные положения диссертации представлялись: на всероссийских научно-технических конференциях студентов, аспирантов и молодых ученых «Проблемы социального и научно-технического развития в современном мире» (г. Рубцовск 2007 - 2009 гг.); на IX Международной конференции молодых ученых «Пищевые технологии и биотехнологии» (г.Казань,

2008 г.); на научных семинарах кафедры MAI 111 КемТИПП (г. Кемерово, 2007

2009 г.г.).

Публикации. Основное содержание исследований опубликовано в 10 работах, в том числе 2- в центральных изданиях.

Диссертация выполнена на 118 страницах машинописного текста, состоит из введения, четырех глав, основных выводов, списка использованной литературы (132 источника), 13 приложений, содержит 43 рисунка и 6 таблиц.

117 ВЫВОДЫ

1. Экспериментально исследованы теплофизические свойства экстрактов боярышника кроваво-красного и калины обыкновенной (теплопроводность, теплоемкость и температуропроводность) в зависимости от температуры, концентрации сухих веществ и спирта в диапазонах, удовлетворяющих практическим требованиям.

2. В результате математической обработки опытных данных на ЭВМ в среде статистического пакета "8ТАТ18Т1СА-6,0" получены зависимости, описывающие распределение значений теплопроводности, теплоемкости и температуропроводности экстрактов боярышника кроваво-красного и калины обыкновенной от температуры и содержания в них сухих веществ и спирта, пригодные для инженерных расчетов.

3. Исследовано влияние подачи воздуха в горячий теплоноситель на интенсивность теплообмена в роторном распылительном испарителе, построена экспериментально - статистическая модель для расчета коэффициента теплоотдачи в греющей рубашке при переработке жидких пищевых продуктов.

4. Определены рациональные параметры и режимы процессов деалкоголизации и концентрирования водно-спиртовых экстрактов боярышника кроваво-красного и калины обыкновенной.

5. Предложена методика расчета роторных распылительных испарителей, обогреваемых водно-воздушной смесью, для проведения процессов деалкоголизации и концентрирования жидких пищевых продуктов.

6. Разработана технологическая схема производства концентрированных экстрактов боярышника кроваво-красного и калины обыкновенной с использованием РРИ.

7. Разработаны проектные рецептуры безалкогольных напитков с добавлением концентрированных экстрактов боярышника и калины, а также бизнес-план организации производства экстрактов на ООО «Савой» (г. Рубцовск Алтайского края).

1. Агапов Б.Т. Лабораторный практикум по физике. Учеб. пособие/ Б.Т. Агапов, Г.В. Масюгин, П.И Островерхов. М.: Высш. шк., 1982. - 335 с.

2. Адлер Ю.П. Планирование эксперимента при поиске оптимальных условий/ Ю.П. Адлер, Е.В. Маркова, Ю.В. Грановский. М.: Наука, 1976. - 283 с.

3. Александров И.А. Ректификационные и абсорбционные аппараты. Методы расчета и основы конструирования. 3-е изд., перераб. - М.: Химия, 1978.-280 с.

4. Андерсон Д. Вычислительная гидромеханика и теплообмен. В 2 т. Т.1: Пер. с англ./ Д. Андерсон, Дж. Тажехилл, Р. Плетчер. - М.: Мир, 1990.-384с.

5. Бабенко Ю.И. Тепломассообмен: Метод расчета тепловых и диффузионных потоков. — Л.: Химия, 1986. 144 с.

6. Боровиков В.П. STATISTIC А: Статистический анализ и обработка данных в среде Windows. Изд. 2-е, стереотипное / В.П. Боровиков, И.П. Боровиков.- М.: Филинъ, 1998. 608 с.

7. Бурачевский И.И. Современные способы получения фабрикатов лике-роводочного производства / И.И. Бурачевский, К.И. Скрипник М.: Лег. и пищ. пром-сть, 1981.-135с.

8. Варгафтик Н.Б. Справочник по теплопроводности жидкости и газов / Н.Б. Варгафтик, Л.П. Филиппов, А.А. Тарзиманов, Е.Е. Тоцкий. М.: Энерго-атомиздат, 1990.-352с.

9. Ю.Василинец И.М. Роторно-пленочные аппараты в пищевой промышленности/ И.М. Василинец, А.Г. Сабуров. М.: Агропромиздат, 1989. - 136 с.

10. Великая Е.И. Лабораторный практикум по курсу общей технологии бродильных производств (общие методы контроля)/ Е.И. Великая, В.Ф. Суходол-М.: Лег. и пищ. пром-сть, 1983.-312 с.

11. Воронцов Е.Г. Теплообмен в жидкостных пленках/ Е.Г. Воронцов, Ю.М. Тананайко. Киев: Техшка, 1972. - 196 с.

12. Воскресенский П.И. Техника лабораторных работ. Л.: Химия, 1970.- 720 с.

13. Выпарные трубчатые аппараты общего назначения для химических производств: Каталог / Под ред. В.И. Червы. М.: ЦИНТИХИМ НЕФТЕМАШ, 1985.- 16с.

14. Галицейский Б.М. Тепловые и гидромеханические процессы в колеблющихся потоках/ Б.М. Галицейский, Ю.А. Рыжов, Е.В. Якуш. М.: Машиностроение, 1977.- 256 с.

15. Гинзбург A.C. Теплофизические характеристики пищевых продуктов: Справочник / А.С .Гинзбург, М.А. Громов, Г.И. Красовская. М.: Агропромиз-дат, 1990.-87 с.

16. Гончарова Т.А. Энциклопедия лекарственных растений (лечение травами). В 2 т. Т. 1. - М.: Изд. дом МСП, 1997. - 560 с.

17. ГОСТ 28188-89. Напитки безалкогольные. Общие технические условия.

18. ГОСТ 3852-93. Плоды боярышника. Технические условия.

19. Гуськов К.П. Реология пищевых масс / К.П. Гуськов, Ю.А. Мачихин, С.А. Мачихин, Л.Н. Лукин. М.: Пищ. пром-сть, 1970. - 208 с.

20. Даниленко М.И. Разработка и исследование роторного газопромывателя с целью интенсификации процесса пылеочистки: Автореф. дис.канд. техн. наук. Кемерово, 1996. - 19 с.

21. Домарецкий В.А. Производство концентратов, экстрактов и безалкогольных напитков: Справочник / В.А. Домарецкий. К.: Урожай, 1990. - 245 с.

22. Домашняя медицинская энциклопедия: Аборт Ящур / Гл. ред. В.И. Покровский. -М.: Медицина, 1993. -496 с.

23. Дорфман А.Ш. Теплообмен при обтекании неизотермических тел. -М.: Машиностроение, 1982. 192 с.

24. Дулицкая P.A. Практикум по физической и коллоидной химии: Учеб. пособие для нехимич. вузов. Изд. 2-е, испр. и доп./ P.A. Дулицкая, Р.И. Фельдман. - М.: Высш. шк., 1978, - 232 с.

25. Ибрагимов М.Х. Структура турбулентного потока и механизм теплообмена в каналах / М.Х. Ибрагимов, В.И. Субботин, В.П. Бобков и др. М.: Атомиздат, 1978. - 296 с.

26. Иванов П.П. Разработка технологии и аппаратурного оформления производства концентрированных плодово-ягодных экстрактов для молочной промышленности: Дис.канд. техн. наук. Кемерово, 2002. - 135 с.

27. Иванова Т.Н. Лесная кладовая / Т.Н. Иванова, Л.Ф. Путинцева. Тула: Приок. кн. изд-во, 1993. -351 с.

28. Исаченко В.П. Теплопередача/ В.П. Исаченко, В.А. Осипова, A.C. Сухомел. -М.: Энергоиздат, 1981. -416 с.

29. Кавецкнй Г.Д. Процессы и аппараты пищевой технологии / Г.Д. Ка-вецкий, Б.В. Васильев. М.: Колос, 1999. - 551 с.

30. Калинин Э.К. Интенсификация теплообмена в каналах / Э.К. Калинин, Г.А. Дрейцер, С.А Ярхо. 3-е изд., перераб. и доп. - М.: Машиностроение, 1990.-208 с.

31. Кириллов П.Л. Справочник по теплогидравлическим расчетам (ядерные реакторы, теплообменники, парогенераторы)/ П.Л. Кириллов, Ю.С. Юрьев, В.П. Бобков/ Под общ. ред. П.Л. Кириллова. М.: Энергоатомиздат, 1984. -296с.

32. Киселева A.B. Биологически активные вещества лекарственных растений Южной Сибири / A.B. Киселева, Т.А. Волхонская, В.Е. Киселев. Новосибирск: Наука. Сиб. отд-ние, 1991. - 136 с.

33. Коган В.Б. Теоретические основы тепловых процессов химической технологии. Л.: Химия, 1977. - 320 с.

34. Коган В.Б. Азеотропная и экстрактивная ректификация. Изд. 2-е, доп. и пер. - Л.: Химия, 1971. - 432 с.

35. Коган В.Б. Оборудование для разделения смесей под вакуумом/ В.Б. Коган, М.А. Харисов. Л.: Машиностроение, 1976. - 376 с.

36. Кощеев А.К. Дикорастущие съедобные растения в нашем питании. -М.: Пищ. пром-сть, 1980. 256 с.

37. Крылов Г.В. Травы жизни и их искатели. Томск: Красное знамя, 1993.-391 с.

38. Куликов В.В. Лекарственные растения Алтайского края. Барнаул: Алт. кн. изд-во, 1975. - 208 с.

39. Кутателадзе С.С. Тепломассообмен и трение в турбулентном пограничном слое. 2-е изд., перераб/ С.С. Кутателадзе, А.И. Леонтьев. - М.: Энергоатомиздат, 1985. - 320 с.

40. Кутателадзе С.С. Экспериментальное исследование аналогии процессов кипения и барботажа / С.С. Кутателадзе, И.Г. Маленков // ПМТФ.- 1966.-№2.-С. 140-143.

41. Лекарственные растения и их применение в медицине / Под ред. И.А. Винникова. Изд-во Саратов, ун-та, 1962. - 203 с.

42. Лекарственные растения. Справочное пособие / Н.И. Гранкевич, И.А. Баландина, В.А. Ермакова и др.; Под ред. Н.И. Гранкевич. М.: Высш. шк., 1991.-398 с.

43. Лесная аптека / Под ред. Е.Д. Солодухина.; Сост. Л.И. Бариковой, В.А. Алексеева. Харьков, САДПР, 1991. - 192 с.

44. Лиссер С.А. Гидродинамика и теплообмен в роторном пленочно -струйном испарителе: Автореф. дис. . канд. техн. наук. Л., 1991.- 16 с.

45. Лыков A.B. Тепломассообмен: Справочник. 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Энергия, 1978. - 488 с.

46. Люкшин П.А. Термодинамика и теплопередача: Конспект лекций для студентов всех форм обучения / Рубцов, индустр. ин-т. Рубцовск, 2002. - 190 с.

47. Марценюк A.C. Пленочные тепло- и массообменные аппараты в пищевой промышленности/ A.C. Марценюк, В.Н. Стабников. М.: Легк. и пищ. пром-сть, 1981. - 160 с.

48. Марх А.Т. Теплохимический контроль консервного производства/ А.Т. Марх и др. М.: Агропромиздат, 1989. - 304 с.

49. Машины и аппараты пищевых производств: Учеб. для вузов.: В 2 кн. Кн. 2 / С.Т. Антипов, И.Т. Кретов, А.Н. Остриков и др.; Под ред. В.А. Панфилова.-М.: Высш. шк., 2001.-680 с.

50. Методы и средства измерений физических величин / Материалы шестой Всерос. науч.-техн. конф. 25-26 сент. 2002 г.— Н. Новгород: Межрегион. Верхневолжск. отд-е Академии технолог, наук Рос. Федерации (МВВО АТНРФ), 2002. 29 с.

51. Методы определения теплопроводности и температуропроводности/ Под ред. A.B. Лыкова. М.: Энергия, 1973. - 336 е., ил.

52. Методы расчета турбулентных течений: Пер. с англ. / Под ред. В. Кольмана. М.: Мир, 1984. - 464 с.

53. Мирценюк A.C. Пленочные тепло- и массообменные аппараты в пищевой промышленности/ A.C. Мирценюк, В.Н. Стабников. М.: Легкая и пищевая промышленность, 1981.- 160 с.

54. Моисеева Г.Ф. Наши зеленые целители / Г.Ф. Моисеева, С.Г. Макаренко. СПб.: Лениздат, 1992. - 158 с.

55. Мустафина A.C. Разработка технологии плодово-ягодных экстрактов с целью использования в производстве молочных продуктов: Дис.канд. техн. наук. Кемерово, 1999.- 165с.

56. Павлов К.Ф. Примеры и задачи по курсу процессов и аппаратов химической технологии/ К.Ф. Павлов, П.Г. Романков, A.A. Носков: Учебное пособие для вузов / Под ред. чл.-корр. АН СССР П.Г. Романкова.-9-е изд., перераб. и доп. Л.: Химия, 1981. - 560 с.

57. Пастушенков Л.В. Лекарственные растения: Использование в народной медицине и быту / Л.В. Пастушенков, A.A. Пастушенков, В.Л. Пастушен-ков. Л.: Лениздат, 1990. - 384 с.

58. Пат. 2248237. РФ. Заборное устройство распылителя / А.Ф. Сороко-пуд, Д.В. Тарабрин.- № 2003124742/15; Заявлено 2003.08.07; Опубл. 2005.03 20, Б .И. 2007, № 18.

59. Петлкж Ф.Б. Многокомпонентная ректификация. Теория и расчет/ Ф.Б. Петлюк, J1.A. Серафимов. М.: Химия, 1983. - 304 с.

60. Петрова В.П. Биохимия дикорастущих плодово-ягодных растений. -К.: Вища шк. Головное изд-во, 1986. 287 с.

61. Петрова В.П. Дикорастущие плоды и ягоды. М.: Лесн. пром-сть, 1987.-248с.

62. Петухов Б.С. Обобщенные зависимости для теплоотдачи в трубах кольцевого сечения / Б.С. Петухов, Л.И. Ройзен // Теплофизика высоких температур. 1974.-Т. 12. - № 3. - С. 565 -569.

63. Попов А.П. Лесные целебные растения. 2-е изд. - М.: Экология, 1992.- 160 с.

64. Попов Д.М. О возможности снижения брызгоуноса в роторном распылительном аппарате // Технология и техника пищевых производств: Сб. науч. работ КемТИПП/ Д.М. Попов, А.Ф. Сорокопуд. Кемерово, 2003. - С. 172-174.

65. Преображенский В.П. Теплотехнические приборы и измерения. -М.: Энергия, 1978.-705 с.

66. Производственный технологический регламент на производство водок и ликероводочных изделий. TP 10-04-03-09-88. Разраб. ВНИИ ПБТ. М.: АгроНИИТЭРГПП, 1990. - 333 с.

67. Прохорчик И.П. Интенсификация процесса инжекции воздуха свободными струями жидкости в кожухотрубных струйно-инжекционных аппаратах: Автореф. дис.канд. техн. наук. Л., 1989. - 16 с.

68. Реометрия пищевого сырья и продуктов: Справочник / Под ред. Ю.А. Мачихина. М.: Агропромиздат. - 1990. - 271 с.

69. Родина Т. Г. Сенсорный анализ продовольственных товаров. М.: Издательский центр РЭА им. Г.В.Плеханова, 2004. - 130 с.

70. Роторные испарители (колонные роторные аппараты с шарнирными лопатками): Каталог / Сост. А.Н. Марченко, A.B. Витер, Т.Г. Яшина и др. М.: ЦИНТИхимнефтемаш, 1985. - 16 с.81 .РСТ РСФСР 22-75. Калина лесная свежая.

71. Рыбальченко Т.А. Разработка процесса разделения водной смеси спиртов, хлорированных углеводов и кетонов: Дис. канд. техн. наук. — Барнаул: Изд-во АПИ, 1985. 232 с.

72. Сборник технологических инструкций по производству консервов. Том 11. Консервы фруктовые, часть 2: Жуковский Петит, 1992.-360с.

73. Свиридонов Г.М. Лесной огород. — Томск: Томское кн. изд-во, 1987. -208 с.

74. Скляровский Л.Я. Лекарственные растения в быту / Л.Я. Скляровский, И.А. Губанов. 2-е изд., перераб. и доп. — М.: Россельхозиздат, 1986. -272с.

75. Сорокопуд А.Ф. Разработка конструкции и методики расчета роторной распылительной колонны с уменьшенным брызгоуносом: Дис.канд. техн. наук. М.: Йзд-во МИХМ, 1987. - 233 с.

76. Сорокопуд А.Ф. Разработка и совершенствование роторных распылительных аппаратов с целью интенсификации процессов в гетерогенных газожидкостных системах: Дис.докт. техн. наук. -Кемерово, 1998.-529 с.

77. Сорокопуд А.Ф. Теплопроводность водно-спиртовых экстрактов из черной смородины // Пищевые продукты и экология: Тез. науч. работ Кем-ТИПП/ А.Ф. Сорокопуд, A.C. Мустафина, Н.Г. Третьякова. Кемерово, 1998. -С. 126.

78. Сорокопуд А.Ф. Исследование температуры кипения водно-спиртовых экстрактов красной смородины // Технологии и процессы пищевых производств: Тез. науч. работ/ А.Ф. Сорокопуд, Н.Г. Третьякова, П.П. Иванов. -Кемерово, 1999.-С. 129.

79. Сорокопуд А.Ф. Использование сухих ягод красной рябины в производстве экстрактов // Пищевые продукты и экология: Тез. науч. работ/ А.Ф. Сорокопуд, Н.Г. Третьякова, В.А. Помозова. Кемерово, 1998. — С. 131.

80. Сорокопуд А.Ф. Применение системного анализа при исследовании роторных распылительных аппаратов // Совершенствование существующего и разработка нового оборудования для пищевой промышленности. Вып. 1: Сб. науч. тр. КемТИПП. Кемерово, 2006.- С. 24 - 29.

81. Сорокопуд А.Ф. Физикохимические свойства экстрактов плодов боярышника кроваво-красного и калины обыкновенной Текст. / А.Ф. Сорокопуд, Н.В. Дубинина // Пиво и напитки. 2008. -№ 3. - С. 46-47.

82. Справочник по теплообменникам. В 2 т. Т.1: Пер. с англ./ Под ред. Б.С. Петухова, В.К. Шикова. М.: Энергоатомиздат, 1987,- 560с.

83. Справочник по электроизмерительным приборам / К.К. Илюнин, Д.И. Леонтьев, Л.И. Набебина и др.; Под ред. К.К. Илюнина. — 3-е изд.- Л.: Энергоатомиздат. Ленингр. отд-ние, 1983.- 784 с.

84. Сукомел A.C. Теплообмен и гидравлическое сопротивление при движении газовзвеси в трубах. М.: Энергия, 1977. - 192 с.

85. Тананайко Ю.М. и др. Тепло- и массоперенос // Наука и техника. Т. 4, 1968. - С. 385-389; Т. 10, 1968. - С. 179-181.

86. ЮО.Таубман Е.И. Выпаривание (Процессы и аппараты химической и нефтехимической технологии). М.: Химия, 1982. - 328 с.

87. Теория теплообмена. Вып. 83: Терминология. М.: Наука, 1971. —80с.

88. Тепло и массообмен. Теплотехнический эксперимент: Справочник/ Е.В. Аметистов, В.А. Григорьев, Б.Т. Емцев и др.; Под общ. ред. В.А. Григорьева и В.М. Зорина. М.: Энергоиздат, 1982. - 512 с.

89. Теплообмен и гидродинамика в каналах сложной формы / Ю.И. Данилов, Б.В. Дзюбенко, Г.А. Дрейцкер и др.; Под ред. чл.-корр. АН СССР В.М. Иевлива. М.: Машиностроение, 1986. - 200 с.

90. Ю4.Теплообмен при кипении в полях массовых сил различной интенсивности/ Б.И. Веркин, Ю.А. Кириченко, К.В. Русанов. Киев: Наук, думка, 1988.-256 с.

91. Третьякова Н.Г. Плотность водно-спиртовых экстрактов красной смородины // Технологии и процессы пищевых производств: Тез. науч. работ. КемТИПП. Кемерово, 1999. - С. 129.

92. Третьякова Н.Г. Совершенствование технологии производства пищевых продуктов с использованием роторного распылительного испарителя: Дис. канд. техн. наук. Кемерово, 2002. - 158с.

93. Турбулентность/ Пер. с англ. П. Бредшоу, Т. Себеси, Г.-Г. Ферн-гольц и др.; Под ред. П. Бредшоу. М.: Машиностроение, 1980. - 343 с.

94. Турбулентные течения и теплопередача/ Под ред. Линь Ц.Ц.; Пер. с англ. Шиловского В.П. М.: Изд-во иностр. лит., 1963. — 563 с.

95. Турова А.Д. Лекарственные растения СССР и их применение / А.Д. Турова, Э.Н. Сапожникова. 3-е изд., перераб. и доп. - М.: Медицина, 1983. -288 с.

96. Ю.Ульянов В.М. Поверхность контакта фаз и массообмен в тарельчатых ректификационных аппаратах. Иркутск: Изд-во Иркут. ун-та, 1982. - 130 с.

97. Ш.Федоткин И.М. Оптимизация выпарного оборудования / И.М. Фе-доткин, В.А. Кравченко, В.А. Саввич. К.: Техшка, 1985. - 150 е., ил.

98. Федоров Е.А. Гидродинамика, тепло- и массообмен в роторных распылительных аппаратах: Дис.канд. техн. наук. Кемерово, 1997. - 181 с.

99. Филимонова Е.Ю. Плоды и ягоды Сибири для переработки // Пищ. пром-сть. 1989. -№11.- С.43.

100. Хантли Г. Анализ размерностей. М., 1970. - 176с.

101. Химический состав пищевых продуктов. Кн. 1: Справ, таблицы содержания основных пищевых веществ и энергетической ценности пищевых продуктов / Под ред. И.М. Скурихина, М.Н. Волгарева. 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Агропромиздат, 1987. - 224 с.

102. Пб.Цой П.В. Методы расчета задач тепломассопереноса. 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Энергоатомиздат, 1984. - 416 с.

103. Черпаков П.В. Теория регулярного теплообмена. М.: Энергия, 1975.-224 с.

104. Чубик И.А. Справочник по теплофизическим характеристикам пищевых продуктов и полуфабрикатов/ И.А. Чубик, A.M. Маслов. М.: Пищ. пром-сть, 1970.- 184 с.

105. Шапиро Д.К. Дикорастущие плоды и ягоды / Д.К. Шапиро, Н.И. Манциводо, В.А. Михайловская. 3-е изд., перераб. и доп. - Мн.: Ураджай, 1988.- 128 с.

106. Acrivos A. A note on the rate of heat or mass transfer from a small particle freely suspended in linear shear field.— J. Fluid Mech., 1980, v. 98, No. 2, p. 299—304.

107. Batchelor G. K. Mass transfer from small particles suspended in turbulent fluid,— J. Fluid Mech., 1980, v. 98, No. 3, p. 609—623.

108. Chida K.,Katto I. Stade on conjugate heat transfer by vectorial dimensional analysis. Int. J. Heat Mass Transfer. - 1976, vol. 23, - №1- pp. 453-460.

109. Giedt W.H., Trans. ASME, v. 71, №4, 1949.

110. Gnielinski. V. New Equation for Heat and Mass Transfer in Turbulent Pipe and Channel Flow. Int. Chem. Eng., vol. 16, pp. 359-368, 1976.

111. Gross G., Chemie-Ingenieur-Technilc, №3, 1959.

112. Kuwabara S. The forces experienced by randomly distributed parallel cylinders of spheres in a viscous flow at small Reynolds numbers.— J. Phys. Soc. Japan, 1959, v. 14, No. 4, p. 527—532.

113. Lyon R.N., Chem. Eng. Progress, v. 47, №2, 1951.

114. Nunner W., VDI-Forschungsheft, №455, 1956, S. 39.

115. SebanR.A., Shimazaki T.T., Trans. ASME, v. 73, №6, 1951.132.http// www.ros-beverage.ru/ Оборудование для производства и розлива напитков/Статьи/Технология плодово-ягодных концентратов для безалкогольных напитков.