автореферат диссертации по технологии продовольственных продуктов, 05.18.12, диссертация на тему:Совершенствование процесса сушки чернослива с применением токов высокой частоты

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ УКРАИНЫ УКРАИНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ПИЩЕВЫХ ТЕХНОЛОГИЙ

На правах рукописи

* ^

г ТАРПЕВ

Васипий Павлович

Совершенствование процесса сушки чернослива с применением

тонов высокой частоты

Специальность 05.18.12 - Процессы и аппараты пищевых производств

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Киев 1998

Диссертация является рукописью

Работа выполнена в Техническом Университете Молдовы

Научные руководители:

Заслуженный работник Высшей школы Украины, доктор технических наук, профессор Малехик И.Ф., УГУПТ, зав. кафедрой

Доктор технических наук, профессор

Лупашко A.C., Технический Университет Молдовы,

профессор кафедры

Официальные аппоненты:

Доктор технических наук, профессор Гришин Михаил Александрович,

Одесская Государственная Академия пшцевых технологий, кафедра технологии молока и сушки пищевых продуктов, профессор кафедры

Доктор технических наук, профессор Кашурин Алексей Николаевич,

Инженерный центр «Сушка» HAH Украины, директор

Ведущая организация — Институт пищевой химии и технологии

Госпшцепрома и HAH Украины

Защита состоится 11 февраля 1998 года в Ф часов на заседании Специализированного ученого совета Д 26.058.02 Украинского Государственного Университета пищевых технологий по адресу: 252033, Киев, ул. Владимирская, 68, корпус А, аудитория 311. С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Украинского Государственного Университета пищевых технологий.

Автореферат разослан 9 января 1998 года.

Ученый секретарь специализированного Совета, кандидат технических наук, доцент

В.Л.Завьялов

ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы.

В условиях приобретения независимости в Республике Молдова большое значение имеет увеличение объема производства аграрного сектора, имеющего приоритетную значимость в товарообороте со странами СНГ. В связи с этим предусматривается значительное увеличение производства фруктов, являющихся сырьем для пищевой промышленности.

Большая часть фруктов перерабатывается пищевой промышленностью в высококачественный сушеный продукт, который является традиционным полуфабрикатом для приготовления компотов в зимнее время.

В связи с дальнейшим расширением производства сухофруктов, повышением требований к их качеству и совершенствованием технологии производства появляется необходимость в разработке новых способов сушки плодов, обеспечивающих высокое качество готового продукта, автоматизацию, механизацию и значительную интенсификацию процесса сушки.

В настоящее время сушка слив осуществляется в основном конвективным методом, имеющим ряд существенных недостатков: большую длительность сушки, неравномерный прогрев продукта по толщине слоя, низкую производительность сушильных установок, громоздкость их конструкции, низкое качество высушенных слив и др.

Определенные перспективы для устранения этих недостатков открывает способ сушки слив комбинированным методом конвекции с применением токов высокой частоты (ТВЧ).

В настоящее время процесс сушки слив с использованием ТВЧ еще не изучен.

В связи с этим проведение исследований в области кинетики процесса сушки слив комбинированным методом с использованием ТВЧ является актуальной народно-хозяйственной задачей, имеющей большое прикладное значение.

Цель и задачи исследования.

Целью работы является теоретический анализ и экспериментальное исследование кинетики процесса сушки чернослива токами высокой частоты, получение данных о диэлектрических характеристиках чернослива с целью выявления требуемой частоты рабочего генератора, а также получение исходных данных для проектирования сушильной установки для чернослива с применением токов высокой частоты.

В соответствии с вышеуказанным были поставлены следующие задачи:

1. Исследовать экспериментальным путем диэлектрические характеристики чернослива, а именно и е'.

2. Исследовать кинетику процесса сушки чернослива при различных способах подвода тепла: конвекцией и сочетанием конвекции и токов высокой частоты.

3. Исследовать кинетику процесса сушки чернослива при различных энергоподводах в случае применения эффекта предварительного прокалывания оболочки.

4. На основе экспериментальных исследований кинетики процесса сушки токами высокой частоты разработать конструкцию установки для термической обработки чернослива в поле токов высокой частоты с применением конвекции.

Научная новизна:

• исследованы зависимости и с' для чернослива от влажности, температуры

и частоты электромагнитного поля в спектре частот 15-50 МГц;

• выявлено, что наиболее благоприятной частотой электромагнитного поля, необходимой для сушки чернослива с применением ТВЧ, является 27 МГц;

• определено, что для чернослива использование токов высокой частоты целесообразно при его влажности не выше 30%;

• составлены математические модели для определения б' и К для сложных многокомпонентных систем в условии многофакторного воздействия, позволяющие проводить процесс сушки в промышленных установках в автоматическом режиме;

• предложена математическая модель для возможного расчета электрофизических параметров сложных систем, имеющих растительное происхождение, включающих в себя сердцевину и оболочку, ее окружающую;

• исследована кинетика процесса сушки слив различными способами энергоподвода: конвекцией и сочетанием конвекции и токов высокой частоты;

» выявлено, что использование эффекта прокалывания оболочки для интенсификации процесса сушки необходимо проводить, начиная с влажности чернослива 50%;

• определены режимные параметры процесса сушки плодов слив комбинированным способом энергоподвода для обеспечения высокого качества выпускаемой продукции и сокращения продолжительности процесса;

• определена экономическая эффективность комбинированного способа сушки слив с использованием конвекции и ТВЧ.

Практическая ценность и реализация результатов работы. Результаты проведенных исследований позволили разработать технологический режим для проведения процесса сушки чернослива.

Изготовлена опытно-промышленная установка для сушки слив, прошедшая успешное испытание на предприятии СПРО "Криулень" (Молдова).

Разработан ряд математических моделей, позволяющих автоматизировать работу сушильных установок, предназначенных для сушки с/х сырья при использовании комбинированного энергоподвода - конвекции и токов высокой частоты.

Впервые определены электрофизические характеристики плодов слив, а также определены математические закономерности их изменения в зависимости от различных внешних факторов воздействия, позволяющие создать алгоритм автоматического отслеживания проведения процесса сушки их в случае использования токов высокой частоты.

Промышленное внедрение результатов исследований обеспечило получешк экономического эффекта более 367 тыс. лей или более 78 тыс. усл. единиц, повы сило технический уровень производства, а также увеличило количество сушеноп чернослива, что тем самым позволило продлить сроки хранения и реализацш биологического продукта.

Апробация работы.

Основные положения работы докладывались, обсуждались и получил) положительную оценку на научно-технической конференции Технического Уни верситета Молдовы (Кишинев, 1996), на научно-технической конференции Украинском Государственном Университете пищевых технологий (Киев, 1997' на национальной научно-технической конференции университетов Румыни (Вга?оу, 1997), на заседании технического совета АО "Букурия" (Молдова, 1996).

Публикации.

Основные положения диссертации изложены в тринадцати публикациях.

Структура и объем работы.

Диссертация состоит из введения, восьми глав, основных редультатов и выводов, списка использованной литературы и приложений. Основное содержание изложено на 236 страницах; содержит 68 рисунков и 15 таблиц. Список литературы включает 207 наименований. Приложения к диссертации представлены на 2 страницах.

Основное содержание диссертационной работы.

Во введении дана оценка уровня состояния производства сушеного чернослива. Отмечены пути интенсификации процесса сушки слив. Дан оценочный анализ использования электрофизических методов воздействия.

Отмечены основные тенденции совершенствования техники и технологии, обоснована актуальность работы, определены направления исследования.

В первой главе на основании анализа литературных источников выявлен современный научный уровень представления основных теоретических положений вопросов тепло- и массопереноса. Определены и даны перспективные тенденции развития техники и технологии процесса сушки слив. Выявлены и сформулированы цели и задачи исследования.

Во второй главе рассмотрены и научно конкретизированы современные положения определения и расчета электрофизических параметров диэлектриков, имеющих гомогенную и гетерогенную структуру. Дано определение основным видам поляризации для данных типов материалов.

Отмечается, что для материалов с неполярным строением молекул и с гомогенной структурой характерно наличие электронной и ионной поляризаций, которые могут быть описаны уравнением Клаузиуса-Мосотти..

Отмеченные виды поляризации относятся к гак называемой деформационной поляризации адеф. Для полярных гомогенных диэлектриков Дебай кроме деформационной поляризации ввел дополнительно дипольную.

Проанализированы и представлены научные направления определения зависимостей относительной диэлектрической проницаемости е' и тангенса угла диэлектрических потерь от различных факторов воздействия, таких как частота электромагнитного поля, влажность и температура материала.

Для сложных неоднородных материалов виды поляризации определяются их коллоидно-физическими свойствами. Таким материалам присущи поляризации, которые характерны и для однородных материалов, но к ним добавляется еще микро- и макроструктурная поляризация.

Сложность структуры неоднородных гетерогенных материалов приводит к большим затруднениям в определении их электрофизических параметров. В связи с этим, все методики для расчета tg5 и г', отмеченные выше, дают существенную погрешность. Поэтому, для таких материалов нами предлагается несколько обновленная методика расчета электрофизических параметров.

Используя последовательную схему замещения было получено выражение для расчета для двухкомпонентной смеси:

для е:

2 • а • е^ + Ь • е'ь где а и Ь - объемные концентрации компонентов;

1§5а, - значения tg5 для компонентов соответственно а и Ь;

е'а, е'ь - значения е' для компонентов соответственно а и Ь.

Ь III

Коэффициенты р = —ИГ)=£а/8ь. а

Также выявлены основные способы и методы измерения и определения электрофизических параметров материалов. Научно обосновано, что для материалов со сложной структурой, какими в большинстве случаев являются пищевые продукты, для данного спектра частот следует использовать метод резонанса при способе трех намерений.

В третьей главе экспериментально определены электрофизические параметры слив. Получены математические зависимости и е' от частоты электромагнитного поля, влажности и температуры продукта.

Исследование электрофизических параметров растительного сырья проводилось на лабораторной установке (рис. 1).

Она состоит из измерителя добротности Е4-5А 1, к которому подсоединяют-, ся конденсатор 2, заполненный продуктом, и катушки индуктивности 3. Электрофизические характеристики определялись при различной температуре. Подогрев конденсатора с продуктом осуществлялся ТЭНами 4. Температура слив измерялась медь-константановой термопарой 5, подсоединенной к измерительному мосту Р-4833 б через сосуд Дюара 7 со льдом. Точность измерения температуры составляла до 0Д°С.

Рис. 1. Схема установки по определению электрофизических параметров сливы: 1 - измеритель добротности Е4-5А; 2 - конденсатор с продуктом; 3 - катушки индуктивности; 4 - ТЭНы; 5 - термопара; 6 -прибор Р4833; 7 - сосуд Дюара со льдом.

Измерительный конденсатор конструктивно состоит из двух круглых пластинок, диаметром 40 мм и толщиной 3 мм, разделенных изолирующим кольцом, изготовленным из фторопласта Ф-4. Одна пластина конденсатора заземлена.

Геометрические размеры конденсатора были подобраны из условий обеспечения наименьшего электромагнитного краевого эффекта. Для этого внутренний диаметр изолирующего кольца был принят на 1 мм меньше, чем наружный диаметр круглых пластинок. Измерительный конденсатор был помещен в металлический экран, что позволило уменьшить влияние паразитных емкостей и индуктивностей.

Исследования проводились с образцами различной влажности (0,2; 10,0; 20,0; 30,0%) при температурах ог 20°С до 100°С в интервале частот 15-50 МГц.

Исследования показали, что зависимости электрофизических параметров от частоты поля (рис. 2) при нормальных условиях имеют сложный характер. Однако, при этих условиях прибор позволял определить их зависимость только до влажности 30%.

По всей видимости, при влажности слив выше 30% резко увеличивается активная составляющая тока 1а, которая в меньшей степени влияет на поляризацию диэлектрика.

В своем частотном ходе (рис. 2.а) кривые tg5 на частотах 25 МГц обнаруживают экстремум минимума. Так, при значениях влажности слив 0,2; 10,0; 20,0 и 30,0% минимальные значения составили соответственно 0,40; 0,50; 0,55; 0,58.

На частотах 35 и 40 МГц на кривых наблюдается точка перегиба. Так, для слив влажностью 0,2; 10,0; 20,0; 30,0% значение точки перегиба соответственно составила: для 35 МГц 0,64; 0,77; 0,88 и 1,15, а для 40 МГц - 0,69; 0,75; 0,83 и 0,95. При этом с уменьшением влажности слив усиливается тенденция к исчезновению точки перегиба. И на влажности 0,2% они практически отсутствуют.

Характер кривых изменения е' для различных значений влажности слив при температуре 20°С (рис. 2.6) имеет дугообразный вид. При этом дуга своей вогнутостью обращены к оси абсцисс. На частоте 33 МГц на всех кривых наблюдается точка перегиба в значениях е'.

Значения е' этих точек для влажности слив 0,2%; 10,0%; 20,0% и 30,0% соответственно составили 5,4; 6,8; 7,6; 9,6.

Таким образом, можно предположить, что для данной сложной гетерогенной системы, какой является слива, частота 33 МГц является, так сказать, пороговой.

Известно, что в сложных многофазных гетерогенных смесях, какими являются большинство пищевых продуктов, присутствуют разнообразные полярные и неполярные группы молекул. Естественно, что при наложении электрических полей высокой частоты степень их поляризации определяется величиной рабочей частоты поля. Поэтому, видимо, следует предположить, что для слив в интервале частот 15-33 МГц превалирует поляризация полярных групп, которые при фиксированных частотах успевают в своем смещении за изменением внешнего поля. Это приводит к росту б'.

Дальнейший рост частоты приводит к монотонному убыванию е', что характерно для большинства уже полярных групп, так как все меньшая доля полярных молекул веществ, образующих сливу, успевает смещаться в соответствии с изменением внешнего поля.

Как известно, количество выделяемого тепла в продукте при наложении ТВЧ прямо пропорционально фактору потерь К, определяемому как К=е' ^8.

Полученные данные для К по данным из рис. 2 выявили линейную зависимость от частоты. В результате математической обработки были получены уравнения зависимости изменения К от частоты Г для температуры слив 20°С и 40°С, которые представлены в табл. 1.

tg5 1;2 1

0,8 0,6 0,4 0,2

E' 10

8

6

4 2

1 5 20 25 30 35 40 45 50 г>мг« 6)

Рис. 2. Зависимость tg5 (а) и е' (б) слив от £ для температуры 20°С при XV равном: 1-02%, 2-10,0%, 3-20,0%, 4-30%

Таблица 1.

№ Влажность Предел изменения Температура Полученное уравнение

п/п слив, % частоты поля f, слив, °С

МГц

1. 0,2 15-50 20 K=0,07f+0,57

2. 10,0 15-50 20 K=0,llf+0,81

3. 20,0 15-50 20 K=0,086f+2,71

4. 30,0 15-50 20 K=0,lf+4,5

5. 0,2 15-50 40 K=0,24f+2,34

6. 10,0 15-50 40 K=0,08f+2,8

7. 20,0 15-50 40 K=0,073f+4,91

8. 30,0 15-50 40 K=0,12f+5,8

Анализ частотных зависимостей tg5 и е' позволил выявить, что наиболее благоприятной частотой для обработки слив ТВЧ может быть 27 или 40 МГц, так как значения К при этом максимальные (исходя из параметрического ряда генераторов).

Как показали исследования, с ростом температуры слив до 100°С частотная зависимость и в' имеет линейный вид. При этом значение 156 и е' прямо пропорционально значению частоты поля.

Получение зависимостей электрофизических свойств пищевых продуктов от влажности очень затруднено, так как им присущи разнообразные формы связи влаги с материалом. Затруднения обусловлены также и тем, что такие продукты как слива относятся к таким сложным системам с точки зрения удаления влага, какими являются капиллярно-пористые коллоидные тела.

Проведенные исследования выявили, что с ростом влажности от 0,2 до 30% на всех частотах и при всех температурных режимах от 20°С до 100°С, 1§8 увеличивается. Так, значение tg5 для частоты 27 МГц при температуре 20°С и влажности слив 0,2% (рис. 3) составил 0,5, а при влажности 30,0% - 1,0. Там же для частоты 40 МГц для влажности 0,2% равен 0,69, а для 30,0% - 0,95.

Это объясняется тем, что слива, как и любой пищевой продукт, имеющий влагу, обладает незначительной сквозной проводимостью. С увеличением влажности слив возрастает сквозная проводимость и соответственна активная составляющая тока 1а. В свою очередь, это и приводит к увеличению tg8.

Математическая апроксимация экспериментальных значений tgS по методу средних позволил выявить линейную зависимость.

В таблице 2 представлено математическое описание линейных уравнений для температур 20°С и 100°С.

Таблица 2.

№ п/п Частота поля, МГц Предел изменения влажности, % Температура, °С Полученная формула

1. 20 0,2 - 30 20 1£5=0,18\У+0,38

2. 27 0,2 - 30 20

3. 40 0,2 - 30 20 1д5=0,003\У+0,68

4. 50 0,2 - 30 20 tg5=0,004W+0,94

5. 20 0,2-30 100 1ф=0,02Ш+0,66

6. 27 0,2-30 100 1я6=0,018\У+0,74

7. 40 0,2-30 100 1Й5=0,016\У+0,69

8. 50 0,2 - 30 100 1ёб=0,0091,11

9. 20 0,2-30 20 е'=0,13\У+4,4

10. 27 0,2-30 20 е'=0,15\У+5,1

11. 40 0,2 - 30 20 £'=0,13\¥+5,1

12. 50 0,2-30 20 е'=0,14\У+3,9

13. 20 0,2-30 100 е'=0,12\У+5,5

14. 27 0,2 - 30 100 е'=0ДШ+5,5

15. 40 0,2-30 100 в'=0,11\У+5,5

16. 50 0,2 - 30 100 е'=0,1Ш+5,5

1,1 1

0,9

0,8

0,7 :

0,6

0,5 <

0,4 1 0

б)

Рис. 3. Зависимость (а) и е' (б) ог влажности W для температуры 20°С при частоте Г равной: 1-20,2-27, 3-40,4-50 МГц

Сопоставляя полученные уравнения зависимости и е' от влажности, можно отметить, что для частоты 27 МГц они близки друг другу. Таким образом, было получено, что на данной частоте для отмеченного интервала влажности выражения для расчета tg5 и е' будут иметь вид:

1в5=0,017\У+0,66 е'=0,11\У+5,5

Температура в очень большой степени влияет на параметры диэлектриков, в частности, на относительную диэлектрическую проницаемость е' и тангенс угла диэлектрических потерь tg5.

На рис. 4 представлены зависимости tgS и е' слив от температуры. Как видно из графиков (рис. 4.а), тангенс угла диэлектрических потерь tgS для всех образцов имеет довольно сложный характер. В указанном интервале температур для слив наблюдается ярко выраженный максимум при температуре 80°С. Таким образом, кривые изменения tg5 в температурном ходе состоят из двух периодов. В первом периоде, который находится в интервале температур 20-80°С, происходит увеличение tgS, причем по прямой линии. И второй - в интервале температур 80-100°С, где происходит уменьшение tg5.

Зависимости € от температуры для слив при частоте поля 20 МГц представлены на рис. 4.6. Они показывают, что 8' в вышеуказанном интервале температур остается практически постоянной. Так, для влажности слив 0,2%, 10,0%, 20,0% и 30,0% значение s' соответственно составило - 5,5; 6,5; 7,5 и 9,0.

С ростом температуры слив, за счет увеличения частоты колебаний молекул увеличивается их электрическая "вязкость", что обуславливает уменьшение числа диполей, способных к ориентации под действием поля. В то же время, рост температуры также приводит и к увеличению возможности ориентации отдельно взятых диполей. По всей видимости, эти два взаимоисключающих эффекта компенсируют друг друга. Это приводит к температурному нейтралитету ориентаци-онной поляризации и, как следствие, при этом е' остается постоянной.

Таким образом, проведенные исследования по определению электрофизических параметров слив и выявлению характера их изменения от частоты поля, температуры и влажности слив выявили, что:

• использование ВЧ полей для сушки слив следует проводить только при достижении их влажности 30% и ниже;

• рабочей частотой промышленного ВЧ генератора для обработки слив ТВЧ следует считать 27 МГц.

В четвертой главе отражены математические модели для расчета электрофизических параметров слив.

Нагрев сложных многокомпонентных систем с применением токов высокой и сверхвысокой частоты не нашел еще достаточно полного изучения из-за существенных трудностей, возникающих при исследовании электрофизических параметров. В первую очередь, это касается тангенса угла диэлектрических потерь (tgS) и относительной диэлектрической проницаемости (е')_

В процессе тепловыделения при высокочастотном нагреве tgS и s' материала, как правило, являют собой сложную математическую зависимость от многих внутренних и внешних факторов, наиболее значимыми из которых являются частота электромагнитного поля, температура и влажность материала.

За основу решения настоящей задачи взято математическое планирование эксперимента, как имеющего удачное сочетание кибернетического представления об объекте исследования, идеи оптимальной постановки эксперимента и стандартизированной системы обработки опытных данных.

Исходя из степени воздействия факторов на tgS и е' было принято: X, -характеризующий фактор влажности, Хг - фактор температуры и Х3 - частоты.

Матрица планирования экпериментов представлена в таблице 3.

Областью определения факторов были приняты:

0,2<х,<;30 (%) 20<х,<100 (°С)

15<х3<50 (МГц)

и

Рис. 4. Зависимость (а) и е' (б) от температуры при частоте 27 МГц для влажности Ш равной: 1 - 0,2%, 2 -10,0%, 3 - 20,0%, 4 - 30,0%

Таблица 3.

№№ п/п Входные переменные (факторы) Выход

х, х2 х, X] Хт Х2 Х3 Х,Х2Хз код У

1 + + + + + + + У1

2 + - + + - + - Уг

3 + + - + - - - Уз

4 + - - + + - + У4

5 + + + - + - - У5

6 + - + - - - + Уб

7 + + - - - + + У?

8 + - - - + + - у8

В результате проведенных расчетов, используя критерий Кохрана и критерий Стыодента, были получены следующие выражения для расчета в натуральных переменных:

гвб = 0,2000 + 0,0135хг + 0,0031х2 + 0,0136х3 - 37,4 • Ю^х^ --215-10'бХ1Х3 -18,М0-6Х2Х3 + 1,92-10'бХ1Х2х3; е' = 1,88 + 0,18х( + 0,03х2 + 0,03х3 - 0,19 • 10~3х2х3 --0,66-10'3х1х2-0)7-10"3х1х3 + 0,0М0"3х1х2Хз; К = 0,200 + 0,153х, + 0,025х2 + 0,066х3 - 0,8 ■ КГ^х^ + +1,6- 1(Г4х2х3 + 0,17-10~Ах1хгх2;

Данные, полученные для выходных параметров представлены в таблице 4, е' - в таблице 5 и К - в таблице 6.

Таблица 4.

№ п/п Хо* Планирование Эксперимент Расчет

X, Х2 х3 Л

1 + +(30) +(100) +(50) 1,41 1,35 1,38 0,18-Ю"2 1,30

2 + -(0,2) +(100) +(50) 1,09 1,15 1,12 0,18 • 10"2 1,18

3 + +(30) -(20) +(50) 1,06 1,08 1,07 0,02-Ю"2 1,05

4 + -(0,2) -(20) +(50) 0,97 0,93 0,95 0,08-10'2 0,93

5 + +(30) +(100) -(15) 1,00 1,02 0,98 0,08-Ю"2 1,11

6 + -(0,2) +(100) -(15) 0,65 0,71 0,68 0,18-Ю"2 0,61

7 + +(30) -(20) -(15) 0,76 0,80 0,78 0,08-Ю"2 0,86

8 + -(0,2) -(20) -(15) 0,48 0,44 0,46 0,08-Ю"2 0,45

* Хо - фиктивная переменная (тождественно равная +1), которая подразумевается при свободном члене полинома у=Ь0х0+ ЬГХ]+.. .Ь^.

Таблица 5.

№ п/п Хо* Планирование Эксперимент Расчет

х, х2 х3 е! £2 г Л е'

1 + +(30) +(100) +(50) 9,9 9,3 9,6 0,18 9,72

2 + -(0,2) +(100) +(50) 6,2 5,4 5,8 0,32 5,80

3 + +(30) -(20) +(50) 8,0 8,4 8,2 0,08 8,21

4 + -(0,2) -(20) +(50) 3,7 4,3 4,0 0,18 3,96

5 + +(30) +(100) -(15) 8,5 9,1 8,8 0,18 8,92

6 + -(0,2) +(100) -(15) 5,1 5,5 5,3 0,08 5,19

7 + +(30) -(20) -(15) 8,0 7,4 7,7 0,18 7,82

8 + -(0,2) -(20) -(15) 3,2 2,8 3,0 0,08 2,98

Таблица б.

№ л/п Хо* Планирование Эксперимент Расчет

х. Х2 Х3 к, К2 К А К

1 + +(30) +(100) +(50) 13,96 12,54 13,25 1,00 13,34

2 + -(0,2) +(100) +(50) 6,76 6,24 6,50 0,13 6,48

3 + +(30) -(20) +(50) 8,48 9,06 8,77 0,17 8,78

4 + -со,2) -(20) +(50) 3,59 4,01 3,80 0,09 3,80

5 + +(30) +(100) -(15) 8,50 8,74 8,62 0,03 8,63

б + -(0,2) +(100) -(15) 3,32 3,88 3,60 0,16 3,59

7 + +(30) -(20) -(15) 6,08 5,94 6,01 0,01 6,04

8 + -(0,2) -(20) -(15) 1,54 1,22 1,38 0,05 1,38

Проверка всех уравнений на адекватность путем сравнения расчетного и табличного критерия Фишера позволило выявить, что все уравнения адекватно описывают исследуемые параметры е' и К.

В пятой главе дана общая характеристика и конструкция экспериментальной установки для исследования процесса сушки при различных энергоподводах -конвекция, конвекция+ТВЧ.

Установка состоит из сушильной камеры 1 (рис. 5), внутри которой размещен коаксиальный конденсатор 2, выполненный в форме полой цилиндрической чаши. Боковые стенки (пластины) коаксиального конденсатора выполнены из латуневой сетки, а днище из диэлектрика типа Ф-4. Пластины конденсатора подключены к высокочастотному коаксиальному волноводу, причем внутренняя - к высокочастотному фидеру, а наружная - к корпусу.

Коаксиальный конденсатор подсоединен к механическим весам 3. К камере подсоединены два воздуховода 4 и 5 для подачи и выхода сушильного агента.

Высокочастотное питание от генератора ЛГД-6000А (НРБ) обеспечивается посредством коаксиального волновода 6.

Сыпучий материал загружается в коаксиальный конденсатор. В случае конвективного энергоподвода сушильный агент, нагретый в электрокалорифере 7, вентилятором 8 через систему воздуховодов подается через патрубки в сушильную камеру 1!

При нагреве продукта ТВЧ на обкладки коаксиального конденсатора, между которыми размещен продукт, подается высокочастотное питание. Выход образующихся паров влаги происходит за счет естественной конвекции.

При сочетании нагрева ТВЧ и конвективного нагрева вышеописанные процессы происходят одновременно. В процессе сушки замерялись убыль массы, изменение температуры продукта, напряжение на обкладках конденсатора, скорость и температура горячего воздуха и расход электроэнергии. При достижении требуемой конечной влажности процесс сушки прекращается и высушенный продукт выгружается из конденсатора.

Температура сушильного агента, подаваемого в сушильную камеру, поддерживалась системой автоматики. Основными элементами схемы являются контактный термометр 12 (рис. 5), электрокалорифер (ТЭН) 7 и электронный блок.

Скорость движения воздуха в сушильной камере поддерживалась постоянной и измерялась по показаниям микроманометра.

11

8 7 9

Рис. 5. Лабораторная установка для исследования кинетики процесса сушки с/х сырья.

В тестой главе представлены результаты исследований по кинетике процесса сушки слив при различных энергоподводах.

Сушке подвергались целые плоды слив с косточкой сорта "Венгерка молдавская". Процесс сушки осуществлялся нагретым воздухом, скорость которого была постоянной во всех опытах и составляла 1,1 м/с. Такое значение скорости нагретого воздуха было определено техническими возможностями лабораторной установки. При этом сливы подвергались сушке в условии монослоя.

На рис. б представлены кривые сушки W=f(t) слив при конвективном подводе тепла при температуре сушильного агента 60, 70, 80, 90 и 100°С. Как видно из рис. 6, время обезвоживания слив от влажности 80% до 14% во многом зависит от температуры сушильного агента. Так, при температуре сушильного агента 60°С время обезвоживания составляет 800 мин, а при температуре 100°С -580 мин. Таким образом видно, что с ростом температуры сушильного агента время обезвоживания слив сокращается.

Для сложных гетерогенных систем, какой является наш продукт, период убывающей скорости может состоять из двух периодов, т. е. появляется еще одна критическая точка на участке уменьшения скорости.

Анализ кривых скорости сушки (рис. 7) показывает, что для данного продукта характерно получение именно этой точки.

Причем, значение влажности слив, при котором отмечается точка перегиба, как правило, с ростом температуры сушильного агента смещается в сторону больших влажностей. Так, для температур сушильного агента 60, 80 и 100°С оно соответственно составило 20, 24 и 30%. По нашему мнению, это объясняется тем, что для таких сложных гетерогенных систем, какими являются косточковые фрукты, перемещение влаги в процессе сушки в большей степени обусловлено температурными полями, нежели внутренними структурными изменениями (разрыв оболочки, усадка и т. д.).

Появление второй критической точки, по всей видимости, связано с наличием у плодов слив упругой, эластичной, труднопроницаемой оболочки.

xv, %80 70 60 50 40 30 20 10 О

Рис. 6. Кривые сушки слив при конвективном энергоподводе для температуры сушильного агента: 1-60°С; 2-70°С; 3-80°С; 4-90°С; 5-100°С.

60 ТО 90

Рис. 7. Кривые скорости сушки слив при конвективном энергоподводе для температуры сушильного агента: 1-60°С; 2-70°С; 3-80°С; 4-90°С; 5-100°С

Значение максимальной скорости сушки, как видно из графиков, увеличивается по мере роста температур сушильного агента (рис. 7). Так, при температуре 60°С она равна 0,128%/мин., а при температурах 70, 80, 90 и 100°С соответственно 0,137; 0,149; 0,163 и 0,178%/мин. Как видно, скорость удаления влаги для начальной 1=60°С и конечной 1=100°С увеличивается в 1,4 раза.

На температурных кривых (рис. 8) видно, что для всех кривых характерно наличие двух периодов. Период прогрева слив до температуры сушильного агента и период с постоянной температурой, близкой к температуре сушильного агента. При этом время первого периода уменьшается с ростом температуры сушильного агента. Так, для температуры сушильного агента 60°С время прогрева составило 650 минут, а для температур 70, 80, 90 и 100°С - соответственно 600, 500, 450 и 300 минут.

Для улучшения условий выхода влаги из плодов слив в процессе сушки была исследована кинетика процесса при прокалывании оболочки. Процесс прокалывания целесообразно проводить в момент начала второго периода, т.е. при углублении зоны испарения внутрь слив.

Рис. 8. Температурные кривые слив при конвективной сушке для температуры сушильного агента: 1-60°С; 2-70°С; 3-80°С; 4-90°С; 5-100°С

Была исследована кинетика процесса сушки слив при конвективном энергоподводе при плотности прокалывания 2 и 4 отв/смг. Свыше значения плотности прокалывания 4 отв/см2 продукт переходил в состояние коллоидного тела, что затрудняло процесс сушки.

На рис. 9 представлены кривые сушки слив при плотности прокалывания 4 отв./см3. Как видно из рисунка, с ростом температуры сушильного агента время процесса, как и в предыдущем случае, уменьшается. Так, при температуре сушильного агента 60°С время процесса сушки слив до конечной влажности 14% составила 375 минут, а при температурах 70, 80, 90 и 100°С соответственно 330, 320, 300 и 250 минут. При этом, как видно, увеличение плотности прокалывания до 4 otb./cmj не влияет на характер кривых сушки.

С увеличением плотности прокалывания от 2 до 4 отв/см2, как отмечено исследованиями, процесс сушки при одних и тех же режимах интенсифицируется почти в 1,2 раза.

На кривых (рис. 10) практически отсутствует период с постоянной скоростью сушки. Это указывает на то, что после прокалывания слив испарение влаги внутри происходит без наличия ярко выраженной границы раздела фаз.

С ростом температуры сушильного агента, как видно из рисунка, значение максимальной скорости удаления влага возрастает. Так, при температуре 60°С максимальная скорость удаления влаги составила 0,14%/мин, а при температуре 100°С - чуть более 0,23%/мин, т.е. при изменении температуры от 60°С до 100°С максимальная скорость увеличилась более чем в 1,6 раза.

Увеличение плотности прокалывания до 4 отв/смг не приводит к какому-нибудь росту температурного темпа нагрева. Так, дня температуры сушильного агента 100°С при плотности прокалывания 2 отв/см2 темп нагрева составил 0,4°С/мин, а для плотности прокалывания 4 отв/см2 при той же температуре - 0,33 "С/мин.

ТУ, % 50

40

30

20

10

1

2 Ч, '3

у' 4 / к 1

5"

100

200

300

400

Рис. 9. Кривые сушки слив при конвективном энергоподводе с плотностью прокалывания 4 отв/см2 и температуры сушильного агента: 1-60°С; 2-70°С; 3-80"С; 4-90°С; 5-100"С

; , %/миН~ 0,22

о,п

0,10

0,02

1

✓ 4 Х_

«А 1

[/ //с /

Мы р

м ц» О

Рис. 10. Кривые скорости сушки слив при конвективном энергоподводе с плотностью прокалывания 4 отв/см2 для температуры сушильного агента: 1-60°С; 2-70°С; 3-80°С; 4-90°С; 5-100°С

%%

т. мин

0.13

Исследования электрофизических параметров, как ранее было указано, показали, что экономически целесообразно сушить сливы до влажности 30% другими способами. Ниже этой влажности и до требуемой конечной 14% предпочтительно использование энергии электромагнитных полей высокой частоты. В нашем случае экспериментально было обосновано, что для ведения процесса сушки слив следует использовать генератор ВЧ полей с частотой 27 МГц.

Поэтому, сливы вначале подвергались сушке только конвекцией, а при достижении их влажности 30% - конвекцией+ТВЧ.

При наложении электрического поля высокой частоты интенсивность процесса сушки значительно возрастает. Как видно из рис. 11, при температуре сушильного агента 603С с ростом напряженности электрического поля продолжительность процесса сокращается. Например, если при напряженности элекри-ческого поля Е=8750 В/м равновесная влажность достигается за 120 минут, то при напряженности Е= 18700 В/м та же . влажность достигается за 80 минут, т.е. сокращается примерно в 1,5 раза.

\Уп, %

зо •

25

20

10

2 3

N 4 ''

гд

20

40

60

100

120

Рис. 11. Кривые сушки слив при конвективном энергоподводе + ТВЧ для температуры сушильного агента 60°С и при напряженностях поля: 1-8750 В/м; 2-12000 В/м; 3-15400 В/м; 4-18700 В/м.

0,3

0,2

0,1-

Г

—<ТО-

Рис. 12. Кривые скорости сушки слив при конвективном энергоподводе+ТВЧ для температуры сушильного агента 60°С и при напряженности поля: 1 - 8750 В/м; 2-12000 В/м; 3-15400 В/м; 4-18700 В/м.

X. мин

15

ю

При увеличении температуры сушильного агента до 100°С процесс сушки интенсифицируется. Так, если при температуре 60°С и напряженности поля Е=18700 В/м время процесса составило 80 мин. (рис. 11), то при температуре 100°С и этой же напряженности оно составило уже 40 мин. (рис. 13). С ростом напряженности поля, как и ранее, время процесса уменьшается.

При дискретном увеличении значений напряженностей электрического поля, а именно: 8750, 12000, 15400 и 18700 В/м, величина роста максимальных скоростей, соответствующих одной и той же температуре сушильного агента, неравномерна. Так, для температуры сушильного агента 60°С величина роста максимальной скорости по отношению к скорости при минимальной напряженности электрического поля составила соответственно напряженностям 1,2; 1,50 и 2,0 раза (рис. 12), а для температуры 100°С -1,17; 1,80 и 3,33 раза (рис. 14).

Наибольший рост значения максимальной скорости наблюдается при температуре сушильного агента 100°С и напряженности электрического поля 18700 В/м и составляет 3,33 раза.

Wn,% .

30

25

20

15

10

UJ

1 / i 2

ч \ , 3

4 \

X, мин

20

40

60

80

Рис. 13. Кривые сушки слив при конвективном энергоподводе + ТВЧ для температуры сушильного агента 100°С и при напряженносгях поля: 1-8750 В/м; 2-12000 В/м; 3-15400 В/м; 4-18700 В/м

С целью проверки возможности интенсификации процесса сушки при использовании комбинированного энергоподвода-конвекция и ТВЧ сливы предварительно были подвергнуты прокалыванию плотностью 2 и 4 отв/см2.

На рис. 15 и 16 представлены результаты исследования кинетики процесса сушки слив при комбинированном энергоподводе с плотностью прокалывания 4 отв/см2. Из рис. 15 видно, что, как и ранее, с ростом напряженности поля время процесса уменьшается. Так, при напряженности поля Е=8750 В/м время процесса сушки составило 60 минут, а при напряженносгях 12000, 15400 и 18700 В/м -соответственно 47, 35 и 20 минут.

■ ¡¡¡&, %/ШН /

/ /

/

Л г^о —5 Г

ч iv, %

Рис. 14. Кривые скорости сушки слив при конвективном энергоподводе+ТВЧ для температуры сушильного агента 100°С и напряженности поля: 1-8750 В/м; 2-12000 В/м; 3-15400 В/м; 4-18700 В/м

В 20 15 30

С ростом напряженности поля, как видно из рис. 16, значение максимальной скорости сушки растет. Так, если при напряженности поля Е=8750 В/м максимальная скорость процесса сушки составила 0,42%/мин, то при напряженностях поля 12000,15400 и 18700 В/м - соответственно 0,68; 0,97 и 1.5%/мин.

Из приведенных исследований видно, что высокочастотный нагрев в сочетании с конвективным способом энергоподвода и прокалыванием является более перспективным для процесса обезвоживания плодов сливы. Причем, наиболее оптимальным режимом процесса является комбинированная сушка с температурой сушильного агента 100°С, напряженностью электромагнитного поля Е= 18700 В/м и плотностью прокалывания 4 отв/см2. При этом процесс сушки проводится, как показали исследования, в 3 этапа. На первом этапе до получения конечной влажности слив 50% следует осуществлять конвективный энергоподвод (1=100°С), на втором этапе, при достижении влажности 50% следует провести прокалывание с плотностью 4 отв/см2 и дальше сушить конвекцией до влажности 30%. На третьем, заключительном, этапе для получения равновесной влажности 14% использовать комбинированный энергоподвод - конвекция+ТВЧ при Е=18700 В/м.

Для этого режима время процесса сушки до равновесной влажности составило 450 минут при максимальной скорости сушки 1,5%/мин. %,% зо

Рис. 15. Кривые сушки слив при комбинированном энергоподводе конвекпия+ ТВЧ с плотностью прокалывания 4 отв/см2, температуре сушильного агента 100°С и напряженности поля: 1-8750 В/м; 2-12000 В/м; 3-15400 В/м; 4-18700 В/м

2 0 40 СО

Рис. 16. Кривые скорости сушки ели при комбинированном энергоподвод конвекция + ТВЧ с плотностью прока лывания 4 отв/см1, температуре сушиль ного агента 100°С и напряженное« поля:

1-8750 В/м; 2-12000 В/м; 3-15400 В/м 4-18700 В/м

В оценке того или иного способа тепловой обработки при сушке решающее значение имеют качественные показатели готового продукта.

Рациональными могут быть признаны только такие способы и режимы, которые, наряду с хорошим экономическим эффектом, обеспечивают также высокое качество готового продукта.

Основными веществами, определяющими качественные показатели слив, являются витамин С и способность их к восстанавливаемости.

Поэтому, нами были определены изменения этих показателей в процессе сушки.

Результаты исследования показали, что при конвективном энергоподводе с ростом температуры сушильного агента уменьшается процент сохранения витамина С. Несколько улучшается положение при использовании эффекта прокалывания, но незначительно.

При сушке комбинированным же способом (таблица 7) наблюдается несколько иная картина. Как и при конвективном энергоподводе, содержание витамина С, в основном, падает с ростом температуры сушильного агента, однако на содержание витамина практически не влияет напряженность электромагнитного поля.

Таблица 7

"Х/Т, Температу- Плотность Напря- Конечная [} 1 и ттгмтргля Содержа- 1

ра сушиль- прокалы- женность влаж- ние вита-

п/п ного агента, вания, поля, В/м ность, % сушки, мин. мина С, 1

°С отв/см2 мг% I

1. 60 - 8750 14 (500+120)620 9,4

2. 60 - 12000 14 (500+110)610 9,1

3. 60 - 15400 14 (500+93)593 9,1

4. 60 - 18700 14 (500+80)580 9,2

5. 100 - 8750 14 (320+83)403 9,2

6. 100 - 12000 14 (320+70)390 9,0

7. 100 - 15400 14 (320+54)374 9Д

8. 100 - 18700 14 (320+40)360 9,2

9. 60 2 8750 14 (500+110)610 9,1

10. 60 2 12000 14 (500+105)605 8,8

И. 60 2 15400 14 (500+90)590 9,0

(

№ п/п Температура сушильного агента, °С Плотность прокалывания, ота/см2 Напряженность поля, В/м Конечная влажность, %

12. 60 2 18700 14

13. 100 2 8750 14

14. 100 2 12000 14

15. 100 2 15400 14

16. 100 2 18700 14

17. 100 4 8750 14

18. 100 4 12000 14

19. 100 4 15400 14

20. 100 4 18700 14

Продолжение таблицы 7

Время процесса сушки, мин.

(500+73)573

(320+72)392

(320+58)378

(320+42)362

(320+30)350

(320+60)380

(320+48)368

(320+35)35

(320+20)340

Содержание витамина С, мг%

9.1

9.2 9,2 9,1

9.0 9Д

9.1

9.2 9,2

Таким образом, следует предположть, что наложение высокочастотных электромагнитных полей на пищевой продукт, богатый витамином С, в процессах нагрева благоприятно сказывается на сохранность его в конечном продукте.

На основании проведенных исследований следует полагать, что наилучшим способом сушки слив является использование комбинированного энергоподвода - конвекция и ТВЧ с прокалыванием плотностью 4 отв/см2 при температуре сушильного агента 100°С.

Одним из основных показателей качества готового продукта в сушильном производстве является его способность к набуханию.

В результате проведенных исследований установлено, что процесс набухания для слив, высушенных конвективным методом, происходит, в основном, в первые 100 минут. За это время набухание слив происходит до 60%. При использовании комбинированного метода сушки с прокалыванием оболочки процесс набухания протекает быстрее. Такой же процент набухания, как и в предыдущем случае, достигается за 26 минут, т.е. почти в 3 раза быстрее. Предельное набухание при этом методе составило 63% в течение 50 минут.

Интенсификация процесса набухания, полученная при комбинированном энергоподводе - конвекция+ТВЧ с прокалыванием, объясняется увеличением количества вскрытых клеток при нагреве ТВЧ.

В седьмой главе приведено описание разработанной технологической установки для сушки слив.

Как было отмечено ранее, наиболее целесообразным энергоподводом в этом случае является комбинированный: конвекция + ТВЧ. Общий вид установки представлен на рис. 17.

Установка представляет собой модульную многоярусную ленточную конструкцию конвейерного типа непрерывного действия.

Каждый из модулей снабжен теплоизоляционными щитами. Теплоизоляционные щиты расположены по всей длине яруса, перекрывая всю поверхность и образуя последовательно чередующийся ряд глухих 17 и открывающихся 18 щитов, для возможности периодической инспекции внутренних элементов короба, наладки и ремонта оборудования.

Рис. 17. Установка для сушки слив при комбинированном энергоподводе -конвекция и ТВЧ.

Ценной конвейер 8 снабжен несущим полотном, выполненным в виде нержавеющей сетки. В ярусном расположении коробов каждый цепной конвейер размещен строго друг под другом таким образом, что их продольные оси совпадают. Все конвейеры снабжены индивидуальным идентичным приводом.

С целью предотвращения комкования продукта установка снабжена ворошителями 9, которые представляют собой закрепленные на вращающемся валу цилиндрические стержни разной высоты из эластичного материала.

Ворошитель 9 установлен в начале верхнего яруса, а прокалыватель 14 установлен в начале второго яруса.

Каждый ярус снабжен наклонной пластиной 6, предназначенной для создания условия перехода с одного яруса на другой.

На второй ветви транспортера установлены пластинчатые электроды 15, заменяющие одну обкладку рабочей ячейки конденсатора. В качестве второй обкладки используются сами ленты транспортеров, которые заземлены.

Установка снабжена бункером-питателем 1 для исходного продукта. Для подачи исходного продукта на верхний ярус сушилки предусмотрен наклонно установленный скребковый транспортер 2. Последний представляет собой ленточный транспортер, имеющий в качестве несущего полотна прорезиненную ленту с закрепленными к ней поперечными скребками.

Над верхним ярусом сушилки смонтирован укладчик 4, обеспечивающий перемещение продукта в условии, формирующем монослой при равномерности его распределения по всей ширине рабочей ветви конвейера. Привод укладчика осуществляется посредством цепной передачи, связанной со скребковым транспортером 2. Укладчик выполнен в виде прорезиненного валка, формирующего монослой высушиваемого продукта при взаимодействии последнего с вышеупомянутым валком и несущим полотном питающего конвейера 5.

Под нижним ярусом сушилки установлен разгрузочный ленточный транспортер 16, длина и скорость перемещения ленты которого обеспечивают условия, необходимые для охлаждения продукта до 40-50°С.

В качестве сушильного агента используется воздух, нагнетаемый центробежным вентилятором 13. Подогрев сушильного агента осуществляется паровым калорифером 12. Далее сушильный агент нагнетается в воздуховод 11, имеющий

разветвление при входе в стальной короб. Нагнетательная часть воздуховода соединена с диффузором 10, расположенным между рабочей и холостой ветвями конвейера. В верхней части диффузора выполнены окна с отражательными щитками для направления потока теплоносителя под несущее полотно цепного конвейера. Нагнетание теплоносителя в верхний ярус сушилки осуществляется в правую нижнюю часть короба, а всасывание производится центробежным вентилятором 19 в его верхнюю левую часть. В нижних ярусах установки цикл нагнетание-всасывание последовательно чередуется, т. е. в последнем верхем ярусе нагнетание теплоносителя осуществляется в левую нижнюю часть короба, а всасывание - в правую верхнюю его часть.

Процесс сушки в установке контролируется системой автоматического регулирования.

По мере перемещения продукта на первой конвейерной ленте происходит процесс чисто конвективной сушки. При этом образующая паровоздушная смесь всасывается центробежным вентилятором и посредством системы воздуховода направляется частично на рециркуляцию и частично - в атмосферу.

Перейдя из первой ленты на вторую, слива прокалывается устройством 14.

На второй ленте продукт попадает в зону воздействия ТВЧ, где происходит процесс комбинированной сушки - конвекция с электромагнитным полем ТВЧ, что способствует интенсификации процесса.

На третьем ярусе происходит досушка и охлаждение.

Далее, после прохождения всего пути рабочей камеры, продукт выходит из нее, попадая на ленту разгрузочного конвейера 14. Длина и скорость перемещения ленты разгрузочного конвейера выбраны таким образом, чтобы обеспечить охлаждение продукта до 40-50°С.

Таким образом обеспечивается конвективная сушка с применением ТВЧ.

В восьмой главе приведен подробный расчет экономического эффекта от внедрения предлагаемой установки для сушки чернослива с комбинированным энергоподводом - конвекция+ТВЧ при наличии эффекта прокалывания оболочки.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

1. Произведен глубокий анализ существующих технологий и используемой техники для их реализации в процессе сушки слив.

Установлено, что наибольшее распространение для сушки слив получила зоздушно-солнечная и конвективная сушки, имеющие серьезные недостатки. Для устранения существующих недостатков впервые было предложено использовать комбинированный энергоподвод - конвекция+ТВЧ и прокалывание оболочки.

2. В результате систематизации проведенных исследований процесса сушки :лив показана перспективность использования комбинированного энергопод-зода конвекции+ТВЧ с прокалыванием оболочки.

3. Для решения вопросов оптимального использования комбинированного энергоподвода определены электрофизические параметры и б') слив. Проверены комплексные теоретические и экспериментальные исследования их зависимости от частоты электромагнитного поля, температуры и влажности продукта.

4. На основе обобщения результатов теоретических и экспериментальных исследований электрофизических параметров вышеназванного объекта выяв-

лено, что наиболее благоприятной частотой электромагнитного поля для тепловой обработки слив является частота 27 МГц.

Экспериментально обосновано, что сушку слив при комбинированном энергоподводе следует начинать по достижении их влажности 30%.

5. Исследована кинетика процесса сушки слив при конвективном энергоподводе с прокалыванием плотностью 2 и 4 отв/см2.

6. Экспериментально доказано, что использование эффекта прокалывания оболочки с различной плотностью приводит к интенсификации процесса сушки при различных способах энергоподвода.

Выявлено, что прокалывание слив целесообразно проводить по достижению периода убывающей скорости, что соответствует влажности 50%.

7. Исследована кинетика процесса сушки слив при комбинированном энергоподводе при условии прокалывания отверстий различной плотности. При этом определено, что до влажности 50% сливы следует сушить чисто конвекцией, затем провести прокалывание и продолжить сушку. При достижении влажности 30% сушить сочетанием конвекции и ТВЧ.

8. Анализ проведенных исследований по кинетике процесса сушки с учетом полученных качественных показателей высушенных слив, позволил определить, что наиболее благоприятным режимом для сушки слив является комбинированный с температурой сушильного агента t=100°C и напряженностью электрического поля Е-18700 В/м в условии плотности прокалывания 4 отв/см2.

9. Теоретически сформулирована и экспериментально подтверждена математическая модель определения характера изменения электрофизических параметров слив в процессе сушки с применением ТВЧ при многофакторном взаимодействии.

10. Полученные данные, как теоретического, так и практического характера, явились основой для разработки и создания сушильной установки для проведения процесса сушки слив.

11. Экономический эффект от внедрения установки для сушки слив на СПРО "Криулень" составил 367884 лей или более 78 тыс. усл. единиц.

Публикации по теме диссертации

1. Малежик И. Ф., Лупашко А. С., Тарлев В. П., Рэдукан М. Г., Филип П. П. Диэлектрические свойства слив. - Кишинев: UTM. -1997. - 40 с.

2. Малежик И. Ф., Лупашко А. С., Тарлев В. П., Рэдукан М. Г., Филип П. П. Конвективно-высокочастотная сушка слив. - Кишинев: UTM. - 1997. - 63 с.

3. Лупашко А. С., Ганя Г. П., Плиток В. Л., Тарлев В. П. Исследование диэлектрических свойств семян тыквы II Электронная обработка материалов. -1995. ¿5 -б. - с. 95-98.

4. Лупашко А. С., Ганя Г. П., Плиток В. Л., Рожко В. С., Тарлев В. П. Конвективно-высокочастотная сушка семян тыквы // -1996. - 1. - 5U - ii с(Эл. 0¿J>..

5. Lupaçco A., Tarlev V. Uscarea produselor agricole de destinare medico-biologicâ cu utilizarea curentilor U. H. F. // Intellectus. - 3. -1997.

6. Tarlev Y. P., Lupaçco A. S. Tehnica tehnologia moderna de uscare a prunelor // Teze la conferen{a tehnico-çtiintificâ. - UTM - Chiçinâu. - 1996. - p. 71-72.

7. Малежик И. Ф., Лупашко Ф. С., Тарлев В. П. Частотный характер изменения электрофизических параметров слив // Тез. на Научно-технической конференции. - Киев. - 1997.

8. Малежик И. Ф., Лупашко А. С., Тарлев В. П. Влияние предварительной обработки слив на кинетику их конвективно-высокочастотной сушки // Тез. на Научно-технической конференции. - Киев. - 1997.

26

9. Малежик И. Ф., Лупашко А. С., Тарлев В. П. Кинетика сушки слив с применением токов высокой частоты // Тез. на научно-технической конференции.

- Киев. - 1997.

10. Jislinschi N., Lupaçco A., Bernic M., Plitoc V., Tarlev V. Calculul parametrilor electrofizice pentru sisteme compuse multecomponente // Teze la conferenta nationale de termotehnicä. - Brajov. - V. I. - 1997. - p. 307-310.

11. Bernic M., Musteafä У., Lupaçco A., Jislinschi N., Plitoc V., Tarlev V. Realizarea tehnicà a procesului de uscare a ardeiului iute cu utilizarea U. H. F. // Teze la conferenta nationale de termotehnicä. - Braçov. - V.U. - 1997. - p. 45-50.

12. fislinschi N., Lupaçco A., Bernic M., Plitoc V., Tarlev V. Instalafie industríala pentru uscarea mâcieçului cu utilizarea UHF II Teze la conferenta nationale de termotehnicä. - Braçov. - V.U. - 1997. - p.327-330.

13. Lupaçco A., Tarlev V. Uscarea produselor agricole de distinafie medico-biologicä cu utilizarea curenjilor U. H. F. // Teze la conferenta nationalä de termotehnicä. - Braçov. - V.III. - 1997. - p. 275-280.

Аннотаиия

Тарлев В.П.^'Усовершенствование процесса сушки чернослива с применением токов высокой частоты". Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.18.12 - "Процессы и аппараты пищевых производств" Украинский государственный университет пищевых технологий, Киев, 1998.

Диссертация написана в виде рукописи

Защищаются 13 научных работ, которые отражают результаты теоретических и экспериментальных исследований по интенсификации процесса сушки чернослива с применением комбинированного энергоподвода - конвекция шпос ТВЧ при наличии эффекта прокалывания оболочки.

Установлено, что процесс сушки чернослива при комбинированном энергоподводе

- конвекция и ТВЧ с прокалыванием оболочки интенсифицируется в 1,3 раза по сравнению с чисто конвективным методом сушки.

Предложена промышленная сушильная установка для чернослива, приводятся данные о ее эффективности.

Ключевые слова:

• токи высокой часоты, електромагнитные поля, интенсификация процесса,

температура, напряженность.

Анотатя

Тарлев В. П. Удосканалення процесу сушшня чорносливу в засгосуванням crpyMÍB bhcokoïчастота.

Дисертащя на здобуття наукового ступеня кандидата техшчних наук по специальности 05.18.12 - "Процеси та апарати харчових виробництв", Украшський державний ушверситет харчових технологи, Кюв, 1998.

Дисертащя написана у вигляд! рукопису.

Захищаються 13 наукових праць, ям вщображають результата теоретичних та экспериментальних досладжень по штесифкаци процесу сушшня чорносливу ¡з засгосуванням комбшованого енергопщводу - конвекцк i СВЧ в умовах ефекту проколю-вання оболонки.

Установлено, що процес сушшня чорносливу при комбшованому енергошдвод1 -конвекцк i СВЧ з проколюванням оболонки штенсифшусться в 1,3 рази в пор^внянш з чисто конвективним методом сушшня.

Запропонована промислова сушильна установка для чорносливу, приводяться даш про ц ефектившеть в npoueci експлуатаци.

RntoHoei слова:

• струми bhcokoï частоти, електромагштш поля, штенсифжатя процесу, температура, напруга.

Annotation

Tarlev V. P. Improving of the prune-drying process with the application of high-frequency currents.

Dissertation for the degree of candidate of technical sciences on the speciality 05.18.12 -Food industry processes and apparatuses. Ukranian State University of Food Technologies, Kiev, 1998. -

Dissertation is written as a manuscript.

There are defended 13 scientific words containing the results of theoretical and experimental research on the intensification of prune-drying process with the application of the combined power-supply, reprezented by convection and high-frequency currents in condition of casing-piercing effect.

There has been determined that the prune-drying process is intensificated in 1,3 times with the aid of combined power-supply reprezented by convection and HFC with piercing by comparison with the convective method only. The industrial prune-drier has been proposed, the data about it's effectivity in process of exploitation has been diven.

Key words'.

• high-frequency currents, electromagnetic fields, intensification of the process,

temperature, tension.