автореферат диссертации по технологии продовольственных продуктов, 05.18.12, диссертация на тему:Совершенствование процесса термообработки зерна при инфракрасном энергоподводе

На правах рукописи

ФИЛАТОВ ВЛАДИМИР ВЛАДИМИРОВИЧ

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ПРОЦЕССА ТЕРМООБРАБОТКИ ЗЕРНА ПРИ ИНФРАКРАСНОМ ЭНЕРГОПОДВОДЕ

Специальности: 05.18.12 - Процессы и аппараты пищевых производств, 05.02.13 - Машины, агрегаты и процессы (пищевая промышленность).

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук.

Москва, 2005 г.

Работа выполнена в Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Московский Государственный Университет Пищевых Производств» на кафедре «Процессы и аппараты пищевых производств» совместно с кафедрой «Технология продуктов длительного хранения» при поддержке Производственной компании ООО "ПК Старт".

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор

Плаксин Юрий Михайлович

Научный консультант: кандидат технических наук, доцент

Кнрдяшкнн Владимир Васильевич

Официальные оппоненты: заслуженный деятель науки и техники РФ, доктор

технических наук, профессор

Леончик Борис Иосифович

заслуженный деятель науки и техники РФ, доктор технических наук, профессор

Кавецкий Георгий Дмитриевич

Ведущая организация: Государственное Унитарное Предприятие (ГУП) «Мир - ПродМаш».

Зашита диссертации состоится: «20» октября 2005 года в I(f° часов на заседании Диссертационного совета Д 212.148.05 при ГОУВПО «Московский Государственный Университет Пищевых Производств» по адресу: 125080, Москва, Волоколамское шоссе, д. 11, МГУПП, корпус А, ауд. 302

Приглашаем Вас принять участие в заседании диссертационного совета или прислать отзыв в двух экземплярах, заверенных печатью учреждения, по выше указанному адресу на имя ученого секретаря диссертационного совета Д 212.148.05 Максимова Алексея Сергеевича.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке МГУПП.

Автореферат разослан « /Г» dthTJ^JJ!2005 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета Д 212.148.05

кандидат технических наук __4L_ Максимов A.C.

юз £6

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

АКТУАЛЬНОСТЬ ТЕМЫ. Решение проблемы обеспечения населения РФ качественными и экологически безопасными продуктами питания требует развития перерабатывающих отраслей агропромышленного комплекса на основе совершенствования существующих и создания новых энерго-, ресурсосберегающих экологически чистых теплотехнологий. При этом необходимо создание высокопроизводительного оборудования, способного обеспечить глубокую, а при возможности и безотходную, переработку исходного сырья.

Одним из направлений в развитии технологии переработки зернового сырья является производство новых видов продуктов, не требующих длительной кулинарной обработки, а также создание комбинированных пищевых продуктов с заданными свойствами с целью расширения ассортимента и снижения себестоимости выпускаемой продукции.

Одним из методов, позволяющих решить поставленные задачи, является внедрение в производство метода инфракрасной (РЖ) обработки - экологически безопасного, энергосберегающего, позволяющего получить легко усвояемые и термостерилизованные продукты, а также обеспечить интенсификацию и углубленную обработку исходного сырья.

Однако отсутствие серийно выпускаемого ИК- оборудования сдерживает внедрение в пищевую промышленность широкого спектра, разработанных к настоящему времени, теплотехнологий по переработке зернового сырья с применением ИК-энергоподвода.

Это обусловлено как недостаточной изученностью преимуществ использования ИК техники в пищевых производствах, так и слабым представлением об инфракрасной технике производственников. Кроме того, создание современного ИК оборудования требует углубленного изучения как аналитического, так и экспериментального процессов, протекающих в ИК установках - теплообмена излучением в рабочих камерах, переноса энергии в поглощающих средах, тепло- и массопереноса в объектах термообработки. Знание этих закономерностей, а также сокращение сроков перехода от экспериментальных моделей к промышленным установкам и разработка надежных инженерных методов расчета, учитывающие специфику процесса и кинетику его протекания, позволяет научно обоснованно решать вопросы создания нового высокоэффективного оборудования с ИК-энергоподводом.

Таким образом, разработка и создание серийно выпускаемого ИК-оборудования, позволяющего внедрить в пищевую промышленность широкий спектр, разработанных к настоящему времени, теплотехнологий по переработке зернового сырья является весьма актуальной задачей в настоящее время.

В основу данной работы положены научные достижения современной теории распространения излучения в светорассеивающих материалах и современные экспериментальные методы изучения их оптических характеристик. Работа является продолжением и развитием экспериментальных и теоретических исследований, проводимых в МТИПП А.С.Гинзбургом, С.Г.Ильясовым, В.В.Красниковым, В.П. Тюревым, и в МГ ным.

ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ. Целью настоящей работы является разработка и создание установки для ИК-обработки зернового сырья, позволяющей внедрить в пищевую промышленность широкий спектр теплотехнологий с применением ИК-энергоподвода, разработанных за последние 20 лет в МГУПГТ совместно с НИИ ППиСПТ и ВНИИЗ. Для реализации поставленной цели сформулированы следующие задачи исследования:

1) провести аналитические исследования параметров рационального размещения генераторов ИК-излучения и объектов облучения в рабочей камере ИК-установки;

2) провести аналитические исследования полей энергетического облучения (ПЭО) и поперечной неравномерности ПЭО от ИК-генераторов с рефлекторами различной пространственной конфигурации;

3) провести аналитические исследования влияния материала на отражающие свойства рефлектора и влияния шероховатости поверхности рефлектора на характер отражения;

4) провести аналитические исследования внутреннего тепло- и массопереноса в слое зерна при ИК-энерговодводе, с разработкой математической модели процесса тепловой обработки слоя зерна при ИК-энергоподводе;

5) создать экспериментальные стенды для проведения исследований теплофизических, спектральных / интегральных терморадиационных и оптических характеристик (ТФХ) зернового сырья и процесса его тепловой обработки;

6) разработать исходные требования и техническое задание на опытно -промышленную установку для термообработки зернового сырья;

7) осуществить авторский надзор за разработкой конструкторской документации (КД) и изготовлением опытно - промышленного образца установки для термообработки зернового сырья;

8) провести опытно - промышленную проверку параметров работы установки (поперечной неравномерности ПЭО, температуры и т.д.) и режимов термообработки зерна в зависимости от его исходной влажности, температуры и времени ИК- нагрева и установить степень адекватности разработанных моделей и методов расчета реальным условиям протекания процесса;

9) реализовать результаты исследований в зерноперерабатывающей отрасли пищевой промышленности.

НАУЧНАЯ НОВИЗНА РАБОТЫ. Дано обобщение методов термической и гидротермической обработки зерна и продуктов его переработки. Проведен анализ и классификация схем ИК-облучения пищевых продуктов и показано преимущество метода ИК-облучсния для обработки зерновых и зернобобовых культур, в частности сои, гороха, при этом:

- определены теплофизические, терморадиационные и оптические свойства слоя зернового сырья и закономерности процесса его ИК-обработки;

- установлены закономерности развития полей энергетического облучения (ПЭО) от ИК-генераторов с рефлекторами различной пространственной конфигурации;

- установлены закономерности влияния материала на отражающие свойства рефлектора и влияния шероховатости поверхности рефлектора на характер отражения; м» . '

- разработана математическая модель кинетики прогрева и убыли влаги в слое зерна при ИК-энергоподводе в виде системы дифференциальных уравнений, описывающих закономерности процессов тепло- и массопереноса;

- обоснована целесообразность использования осциллирующего режима с релаксацией теплового потока при тепловой обработке зерна с ИК-энергоподводом;

- установлены кинетические закономерности термообработки зерна в зависимости от его исходной влажности, температуры и времени ИК- нагрева.

ПРАКТИЧЕСКАЯ ЦЕННОСТЬ. Установлены параметры рационального размещения генераторов ИК-излучения и объектов облучения в рабочей камере ИК-установки. Разработана компьютерная программа расчета внутреннего тепло- и массопереноса в слое зерна при тепловой обработке с ИК-энергоподводом. Создана новая высокотехнологичная установка для термообработки зернового сырья с ИК-» энерговодводом (УТЗ-4), которая в настоящее время выпускается серийно, имеет утвержденную научно-техническую документацию (паспорт УТЗ-4.1.ПС., полный комплект конструкторской документации). Установки УТЗ-4 (в количестве более 30 шт.) внедрены в зерноперерабатывающие отрасли пищевой промышленности РФ и ближнего зарубежья (Украина, Казахстан, Литва и др.). Новизна технических решений подтверждена положительным решением от 08.06.2005 на выдачу патента РФ по заявке № 2004129690/13 от 14.10.2004. Экономическая эффективность работы установки в составе технологической линии по производству хлопьев из гороховой крупы (ООО "Роуден" г. Химки) имеет следующие показатели: производительность линии 0,4 т/час, рентабельность составляет 20 %, срок окупаемости 9 месяцев, затраты на 1 руб. товарной продукции 0,77 руб. Созданная установка УТЗ-4, по сравнению с опытно-промышленной установкой ЗФ-КМЗ-1 (ТУ4749-005-17734456-96, разработанной МГУПП совместно с КБМТ «РосАвиаКосмос»), позволяет увеличить производительность на 20-35%, снизить энергозатраты на 15-25%, повысить качество готового продукта за счет направленного изменения структурных, физико-химических, биохимических и органолептических показателей зернового сырья. Разработана и утверждена нормативно-техническая документация ТУ, ТИ 9294-002-18376415-01 "Крупы быстрого приготовления" и ТУ, ТИ 9294-001-18376415-01 " Хлопья зерновые не требующие варки

УЧАСТИЕ АВТОРА В ПОЛУЧЕНИИ РЕЗУЛЬТАТОВ. Теоретические и практические исследования в диссертационной работе выполнены автором самостоятельно. Автор являлся одним из разработчиков всей научно-технической документации, ТУ и ТИ, заявки на получение патента.

АПРОБАЦИЯ РАБОТЫ. Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на: 1) Международной научно-практической конференции «Потребительский рынок: качество и безопасность товаров и услуг», Орел, 2001 г; 2) Международной научно-практической конференции молодых ученых Московского Государственного Университета Пищевых Производств, Москва, 2001г; 3) Международной научно-технической конференции "Технология и техника пищевых производств: итоги и перспективы развития на рубеже XX и XXI веков", С.-Петербург, 2003г; 4) Межвузовской научно-практической конференции «Информатика, концепции, современное состояние, перспективы

развития». Елец, 2004; 5) Международной научно-технической конференции «International Congress Engineering and Food - ICEF9» France, Montpellier, 2004; 6) Второй Всероссийской научно-технической конференции - выставки с международным участием «Высокоэффективные технологии и технические средства для их реализации» посвященной 75-летию Московского Государственного Университета Пищевых Производств. Москва, 2004; 7) Международной научно-практической конференции «Аналитические методы измерений и приборы в пищевой промышленности», Москва, 2005.

Результаты настоящей работы демонстрировались на 9-ой, 10-ой международной специализированной торгово-промышленной выставке «Зерно -комбикорма » (г.Москва, ВВЦ, пав.57, 2004, 2005), 13-ой, 14-ой международной специализированной торгово-промышленной выставке «Роспродмаш»(г.Москва, ВВЦ, пав.57,2004, 2005).

Проведены производственно-технологические испытания опытно-промышленного образца ИК-установки для термообработки зернового сырья УТЗ-4 на базе Производственной компании ООО ПК «Старт» г. Долгопрудный,

ПУБЛИКАЦИИ. По теме диссертации опубликовано 14 работ, в том числе решение на выдачу патента РФ от 08.06.2005 по заявке № 2004129690/13 от 14.10.2004.

СТРУКТУРА И ОБЪЕМ РАБОТЫ. Диссертация состоит из введения, семи глав, основных выводов и результатов, списка литературы и приложений. Работа изложена на 209 страницах машинописного текста, содержит 61 рисунок и 18 таблиц. Список литературы включает 148 наименований. Приложения к диссертации представлены на 102 страницах.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении охарактеризовано современное состояние развития перерабатывающих отраслей агропромышленного комплекса на основе совершенствования существующих и создания новых энерго-, ресурсосберегающих экологически чистых теплотехнологий. Обоснована актуальность темы диссертационной работы, ее научная новизна и практическая значимость выполненных исследований.

В первой главе систематизированы литературные данные о современном состоянии техники и технологии тепловой обработки зернового сырья. Установлено, что одним из основных направлений совершенствования технологии тепловой обработки зернового сырья является инфракрасная (ИК) обработка. На основании проведенного системного подхода обоснован выбор объекта исследования, сформулированы задачи диссертационной работы и определены методы их решения.

Во второй главе представлены экспериментальные установки для исследования теплофизических, оптических характеристик зерна и процесса его тепловой обработки. Комплексные исследования теплофизических характеристик (ТФХ) зерна проводили на экспериментальном стенде, созданном на базе Производственной компании «Старт» г. Долгопрудный, рис.1.

Рис.1 - Схема

экспериментальной установки для комплексного исследования теплофизических характеристик свойств сыпучих зернистых материалов.

I- внутренний цилиндр; 2 -внешний цилиндр; 3- съемные торцевые заглушки; 4-патрубки; 5 - малоинерционный нагреватель; 6 -термостат; 7 - ИРТ-5900; 8 -батарея дифференциальных хромел ь-алюмелевых ТХА-термопар; 9- ИТ-2; 10 -118232,

II-ПК.

Теплофизические характеристики зерна определяются для установления закономерностей кинетики нагрева, с целью проведения комплексного инженерного расчета ИК-установки. Основной элемент установки представляет собой кожухотрубный вертикальный одноходовой теплообменник типа «труба в трубе», состоящий из двух коаксиальных цилиндров: внутреннего (1) и внешнего (2). Внутренний цилиндр (1) закрывается съемными торцевыми заглушками (3), через которые осуществляется ввод батареи дифференциальных хромель-алюмелевых ТХА термопар (8), а также центрирование малоинерционного нагревателя (5), расположенного по оси цилиндров (1) и (2). Корольки термопар (8) равномерно закреплены по всей внутренней поверхности цилиндра (1), что позволяет фиксировать распределение теплового поля как в осевом, так и радиальном направлении. В межтрубном пространстве между внутренним (1) и внешним (2) цилиндрами циркулирует теплоноситель - проточная вода, обеспечивая охлаждение внутреннего цилиндра (1), в который засыпается исследуемый сыпучий зернистый материал. Измеритель температуры многоканальный ИТ-2 (9) предназначен для автоматического измерения и регистрации температуры (°С) по 96 каналам при помощи подключаемых к прибору батареи дифференциальных хромель-апюмелевых термопар (8) с последующей передачей данных через интерфейс 118232 (10) на персональный компьютер (ПК) (11). Результаты измерения (в мВ или °С) записываются в файл и выводятся на монитор ПК в виде таблицы или графической зависимости. Измеритель-регулятор технологический ИРТ (7) предназначен также для измерения и регулирования температуры малоинерционного нагревателя (5). Для

определения ТФХ сыпучих зернистых материалов применяли комплексный метод регулярного режима.

Для экспериментального исследования кинетики процесса инфракрасной обработки зернового сырья создана экспериментальная установка с ИК-энергоподводом на базе Производственной компании «Старт», рис.2.

1-терморадиационная камера, 2-излучатели, 3-отражатели, 4-сетчатый поддон, 5-направляющие, 6-тиристорный блок, 7-датчики плотности теплового потока на основе батареи ТХА (ХА94) термопар, 8-поверхностные ТХА (ХА94) термопары, 9-термометр Яау1ек МЫТетр РБ, 10-ИТ-2, И- Е051.122, 12-вентилятор, 13-нагреватель, 14-контактный термометр, 15-диффузор, 16-устройство автоматического взвешивания, 17-118232,18-ПК, 19- исследуемый материал

Установка состоит из терморадиационной камеры (1), внутри облицованной полированным алюминием. Имеется возможность плавно регулировать расположение излучателя (относительно отражателя), как в горизонтальной, так и в вертикальной плоскости, а также проводить исследования ПЭО при следующих конструктивных решениях: 1) как от отдельного, так и от группы излучателей; 2) без отражателей, с общим отражателем, с индивидуальными отражателями 3) с возможностью использования отражателей различной пространственной конфигурации; 4) с равномерным и неравномерным шагом расположения излучателей в горизонтальной плоскости. Для изменения напряжения на клеммах ИК- излучателей (2), а также для создания осциллирующего режима ИК-облучения, в электрической схеме применен тиристорный блок (6). Измерение температуры поверхности облучаемого материала производится при помощи дистанционного неконтактного инфракрасного термометра Яау1ек МшТетр РБ. Измеритель температуры многоканальный ИТ-2

(10) предназначен для автоматического измерения и регистрации температуры (°С), а также плотности теплового потока (Вт/м2) по 96 каналам. Для контроля основных параметров потребляемой энергии после тиристорного блока (6) установлен измеритель цифровой комбинированный EOS 1.122 (11), с помощью которого осуществлялось измерение и регистрация в режиме реального времени действующих значений напряжения и тока, активной и полной мощность. Экспериментальная установка снабжена вентилятором (12) и нагревателем (13). С помощью вентилятора (12) в термокамеру (1) может нагнетаться воздух, температура которого поддерживается постоянной с помощью контактного термометра (14), управляющего работой электронагревателя (13). Для равномерного распределения воздуха на поверхности облучаемого материала, на выходе из патрубка вентилятора имеется диффузор (15), расширенный в горизонтальной плоскости. Убыль массы облучаемого материала в процессе ИК-облучения измеряется устройством автоматического взвешивания (16), разработанного на базе электронных аналитических весов Scout II.

Для измерения параметров распределения температурного поля и плотности теплового потока в термокамере применяется информационно - измерительная система, состоящая из батареи датчиков плотности теплового потока (1), прибора ИТ-2 (2) и персонального компьютера ПК (3), рис.3. Сопряжение информационно -измерительной системы с компьютером (3) осуществляется через интерфейс RS232.

Термоэлектрический датчик плотности теплового потока представляет собой тонкую металлическую пластину (1), окруженную плоским экраном с зачерненной поверхностью и хромель-алюмелевую термопару (3), измеряющую температуру пластины, рис.4. Экран (2) защищает датчик (1) от конвективной теплоотдачи от окружающего воздуха, а зазор между датчиком и экраном является значительным термическим сопротивлением. Медная пластина (2), покрытая слоем черни, поглощающим падающее на него излучение, нагревается до температуры, при которой мощность, рассеиваемая излучением, теплопроводностью и конвекцией будет равна поглощаемой мощности. Коэффициент поглощения зачерненой поверхности мало отличается от единицы в диапазоне волн от ультрафиолетового до инфракрасного излучения. Таким образом, выходная величина приемника пропорциональна интегральной мощности падающего на его приемную площадку излучения и не зависит от спектрального состава этого излучения.

Экспериментальные исследования терморадиационных характеристик зерна проведены с использованием приставки с двумя зеркальными эллипсоидами для измерения спектральных характеристик отражательной и пропускательной способности различных материалов. Для определения полусферических отражательной и пропускательной характеристик зерна приставка модернизирована и использовалась совместно с спектрофотометром СФ-26. Суть модернизации заключалась в подключении информационно- измерительного канала к компьютеру через интерфейс RS232.

В третьей главе представлены методики экспериментального исследования теплофизических, оптических характеристик зерна и процесса его термообработки: 1) методика экспериментальных исследований теплофизических характеристик зернового сырья; 2) методика определения спектральных терморадиационных

хГ/./ 11 'V т ш

/ и ; УУ В

Ш- '// у ■ УЩ' у / /

т у / уй / / ' . у,, V Шу;

; И х /Т//' У <, О/; 'ЯП?' у, у ,

До 96 измерительных каналов температуры

ТХА (ХА«) термопары

Интерфейс №232

и_и

А-Л

Рис. 4.

Термоэлектрический датчик плотности теплового потока.

1 - металлическая пластина, 2 - экран из листовой меди, 3 -хромель-алюмелевая ТХА (ХА94) термопара.

Рис.3.Информационно - измерительная система параметров распределения температурного поля и плотности теплового потока в термокамере. 1- батарея датчиков плотности теплового потока, 2 -прибор ИТ-2,3- персональный компьютер ПК.

характеристик зерна; 3) методика выбора рационального типа ИК-генератора для тепловой обработки зерна; 4) методика экспериментальных исследований процесса тепловой обработки зерна при ИК-энергоподводе. Технический анализ зерна проводили в соответствии с действующими ГОСТами.

В четвертой главе проведены аналитические исследования полей энергетического облучения (ПЭО) от I трубчатых излучателей с плоскопараллельным рефлектором. В расчетах используется математический аппарат теории функции комплексного переменного, а именно метод мнимых изображений, на основании которого были получены все необходимые расчетные зависимости.

Геометрические параметры схемы в безразмерном виде, рис.5:

г/ = г /Н г

г,

'Н'

Я'

(1)

о №

Рис. 5 Расчетная схема цилиндрических линейных излучателей с зеркальным плоскопараллельным рефлектором. 1 — излучатели (/шт.); 2 — плоскость объекта нагрева; 3—рефлектор; 1*-изображение излучателя в рефлекторе.

Поле энергетического облучения от / излучателей:

Не

П

[Зс +1 £ 4 (/5 -х

1

(£-зс) +1 №+ху +1

) (2)

Поле энергетического облучения отраженного потока: _(1 + 2Я)ЛГЕС1

¿■п,--X

1

П

(1-1)12

г=гт +

Г(1 + 2 И)1

1-рп

¿(77

-=г-Г +

(¡$-х)2 + (1 + 2й)2 (/5+х)г + ( 1 + 2/г)

г»)

(3)

Суммарное поле энергетического облучения:

Е 1 | +2кУ

"2 71 [Зс2 +1 х2 + (1 + 2Л)2

(/-Ц/2

1

I

Я(1 + 2й)

/?(1 + 2Л)

(4)

(5)

■а \№-х)2 + \ (£-;с)2-1 (¿5-х)2+(1 + 2А)2 (/5+Зс)г+(1 + 2Л)2

Исследована пространственная энергетическая облученность от линейных излучателей с параболическим рефлектором, рис.6. Для определения координаты х точки встречи отраженного луча с объектом необходимо совместное решение системы уравнения выходящего под углом а луча и уравнения параболы:

х = (у-р/2^а

' х2=у/2р

Решение этой системы: х = р/ tga ± д/р /^а + р1 (6)

Суммарное поле энергетического облучения в безразмерных параметрах = р

- - г- 2В.гЕс.хк

для любого х : ЕП1 =-^—

яр

При фиксированном угле раскрытия у параметры р и 5 связаны следующим образом: Б/2 = р/tgQ.5{я-у)±^р2/tg20.5{7l-у) + р2 (7)

Б12 = р!tgQ.bin-у)±4р2 + р2

11

Рис. 6 Расчетная схема цилиндрического линейного

излучателя с зеркальным параболическим рефлектором.

1 -излучатель; 2 -поверхность объекта; 3 -параболический рефлектор.

На основании проведенного анализа работы зеркальных рефлекторов с различной геометрией профиля определено, что при нагреве объекта группой излучателей отсутствие рефлектора незначительно влияет на неравномерность пространственной энергетической облученности объекта, но заметно снижает абсолютную величину облученности, т.е. существенно снижает кпд ИК-установки. В ИК-установках периодического действия с большой протяженностью рабочей зоны облучения (т.е. при наличии большого количества ИК-излучателей) параболические рефлекторы предпочтительнее, т.к. обеспечивается лучшая равномерность пространственной энергетической облученности. Параболические рефлекторы применяются для повышения экономичности процесса ИК-обработки, обеспечиваемой благодаря свойству параболы формировать зеркально отраженный поток в виде параллельного нерасходящегося пучка лучей.

Исследовано влияние материала на отражающие свойства рефлектора. Определены зависимости нормальных коэффициентов отражения для

напыленных в вакууме зеркальных покрытий в спектральном диапазоне 0,7—5,0 мкм, соответствующем 95 % энергии излучения ИК-генераторов при температуре 2500 К., рис.7.

серебро;

медь;

золото;

алюминий

0.7 0809 \ 2 3 4 5

X, мкм

Рис.7 Зависимости нормальных коэффициентов отражения для различных материалов покрытий от длины волны.

1 N Г5 гС

А н 7=ЛГ

Алюминий имеет ослабление отражения в области от 0,6 до 1.5 мкм, а в видимой и ультрафиолетовой областях спектра он превосходит по коэффициенту отражения любой металл. Обычно диэлектрики принято считать плохими отражателями для рассматриваемой области ИК спектра. Вместе с тем известно применение мелкодисперсных металлических окислов как эталонов «белых» и диффузно отражающих поверхностей. Силикатная керамика обладает высоким коэффициентом отражения (Л >95%) и почти идеальной диффузной индикатрисой отражения, которая сохраняется и в ближней ИК области спектра до Д=(3.0-3.5)мкм.

Исследовано влияние шероховатости поверхности рефлектора Лг на характер отражения. Построена номограмма оценки характера отражения в зависимости от величины шероховатости поверхности Яг, области отражения, рис.8. Таким образом, с учетом положительного влияния диффузного характера отражения на равномерность нагрева, а также отсутствия необходимости применения водяного охлаждения в качестве материала рефлекторов ИК-установки выбрана пористая силикатная керамика - шамотный кирпич. Полученные данные необходимы при расчетах лучистого теплообмена в рабочей камере ИК-установки, когда выбирается модель отражения.

004 0.05

И 02

« 0.4

0.5

т1

—1-

--

3

Области отражения: 1 зеркальное; 2 смешанное; 3 незеркальное.

X, мкм

Рис. 8. Номограмма оценки характера отражения в зависимости от величины шероховатости поверхности Лг.

Проведены аналитические исследования ПЭО на поверхности облучаемого материала от линейного излучателя с параболическим отражателем, рис.9. По результатам исследований получено аналитическое выражение плотности теплового потока на элементарной площадке облучаемого материала от излучателя с параболическим отражателем:

4 2 я

х-И

агсг&

у-ут

гг+(х-к)2

г +(х-к)

х-И (х-И)

х-к ^г2+(у-ут/ 2г

1п

+(у-ут)г +г

ф>+(у-ут)2-2

Уг

(8)

облучаемого материала от излучателя с параболическим отражателем.

Проведены исследования поперечной неравномерности пространственной энергетической облученности от линейных ИК-излучателей с плоскими и параболическими рефлекторами. Схема к расчету неравномерности ПЭО представлена на рис.10.

Неравномерность ПЭО: & = ~ (9)

3 2 1 0 4 8 12 16

ст, % с, %

значения поперечной неравномерности ПЭО значения поперечной неравномерности ПЭО (краевой поперечный эффект) (краевой поперечный эффект)

Рис.11 Номограммы для оценки величины поперечной неравномерности ПЭО (краевой эффект) на поверхности облучаемого материала от блоков линейных ПК-излучателей с плоскими и параболическими отражателями для различных сечений.

Рассчитаны номограммы для оценки величины поперечной неравномерности ПЭО (краевой эффект) на поверхности облучаемого материала от блоков линейных ИК-излучателей с плоскими и параболическими отражателями для различных сечений, рис.11. Анализ результатов показал, что при использовании параболических отражателей неравномерность ПЭО снижается в 6-12 раз по сравнению с плоско-параллельными отражателями. Полученные результаты аналитических исследований позволили научно обосновано подойти к выбору параметров рационального размещения генераторов ИК-излучения и объектов облучения в рабочей камере ИК-установки.

В пятой главе проведены аналитическое исследование внутреннего тепло- и массопереноса в слое зерна при ИК-энерговодводе. С этой целью разработана математическая модель кинетики прогрева и убыли влаги в слое зерна при ИК-энергоподводе в виде дифференциальных уравнений (10), описывающих перенос тепла и влаги в процессе ИК-термообработки. *

_<т-дг ехр(-ах) Скорость увеличения температуры за счет поглощения

ср

с1т йт

йт

<Й„, _ йт, г <1т с/г ерк

Л2 _ Ж, X с1т <1п ерп

(10)

проникающей радиации.

Скорость изменения количества влаги в материале, вследствие разности парциальных давлений пара. Изменение количества влаги в приповерхностном слое вследствие изменения количества (убыли) влаги. Скорость изменения температуры вследствие изменения количества (убыли) влаги.

Скорость изменения температуры, вследствие теплопроводности.

ёт, , Л —- — а о а — йх " йт Скорость изменения количества влаги в слоях вследствие термовлагопроводности.

йтъ _ с1и Скорость изменения количества влаги в слоях вследствие влагопроводности.

Изменение температуры в слоях, вызванное перемещением влаги.

Ат1У =—*-- г Изменение количества влаги вследствие испарения при достижении температуры, превышающей 100°С.

По результатам математического моделирования были рассчитаны нестационарные поля температур и влагосодержания в слое зернового сырья при ИК-нагреве, рис.12,13.

О « и р. <и - 1 2 Я / □ 1 1т11 и л

/ А / V 4 / / ит 1? \ — - ---

I / 4 / * 1 " О Ч о о. V X

> \

х 2 3- * * / Г X 23- Ч| N V

1 А

30 40 60 60 70 80 90 100 110 120 0 25 03 035 04 045

Температура, Ос Влагосоджержание и, кг/кг

Рис.12 Нестационарные поля темпе- Рис.13 Нестационарные поля влаго-ратур в слое зернового сырья при содержания в слое зернового сырья при

ИК-нагреве. ИК-нагреве.

Ь - поле температуры в слоях под действием термовлагопроводности и влагопроводности в конце процесса нагрева и перемещения влаги,°С; С! - поле температуры внутри материала в результате испарения влаги с поверхности материала,°С; распределение температуры в слоях в результате облучения инфракрасным потоком, вследствие проникновения лучистой энергии внутрь материала; - нестационарное поле температуры в остальных слоях материала,°С; и„ - начальное поле влагосодержания в слое зернового сырья в материале, кг/кг; Чти - поле влагосодержания, вследствие процесса испарения количества влаги из поверхностного слоя, обусловленного разностью парциальных давлений пара жидкости на поверхности облучаемого материала и в среде рабочей камеры ИК-установки, кг/кг; итЦ- поле влагосодержания, вследствие явления термовлагопроводности между слоями, кг/кг; иг - поле влагосодержания, вследствие явления влагопроводности между слоями, кг/кг.

Достоинство разработанной математической модели в том, что ее можно применять для исследования кинетики прогрева и убыли влаги по слоям любого зернистого сыпучего материала с известным комплексом теплофизических свойств.

В шестой главе представлены результаты экспериментальных исследований теплофизических, оптических характеристик зерна и процесса его термообработки.

0 11-1 12-1 1200 11 -4 1100-

0 1 -

Ьй 2

50 09 03

I

0.08-

0.07-'

10-

2 И а 900"

800

700

— ►

• • к

А -

А • *

■ *■— —.. к

• 4 ► ▲

• А 4 ►

А Р—, • •

20

80

100

40 60

Температура, °С

Рис.14 Температурные зависимости теплофизических характеристик мучнистой пшеницы «Сибирская - Ульяновская». • - коэффициент теплопроводности Л, -коэффициент температуропроводности а; ► - объемная теплоемкость ср. 0.09-1 9 5-1 1100 -1Г

'(I

0 08

ы

X

5 0.07 н

ш

0.06-

0.05 ->

9-

* 8.5-

I ,

8 4

7.5-

7-

65-1

1000-Д900-Н

5

800-

700-

»

ч ► А

\ \ ____ И

к А *

• А

» \ N

'АА У 1

0 20 40 60 80 100

Температура, "С

Рис.15 Температурные зависимости теплофизических характеристик рядового ячменя. • - коэффициент теплопроводности Л, А - коэффициент температуропроводности а; ► - объемная теплоемкость ср.

Эмпирические зависимости теплофизических характеристик для мучнистой пшеницы «Сибирская - Ульяновская» в диапазоне температур (15-100)°С: /I =0.1+ 1.410""Г- 1.210"5-7г+8.3-10-8Т! (11) ср= 1100.3-4.7 • Т-3.7 Ю'1- 7*+2.5 Ю"4 ?3 (12) а =9.2 + 2.3 ■ Ю-2- Г-5.3 -Ю-4- 7* + 2.8 Ю^Т3 (13) Эмпирические зависимости теплофизических характеристик для рядового ячменя в диапазоне температур (15-100)°С:

Л = 0.1 - 1.4 -10'3 • Т+ 1.3 10"5- 7е- 3.1 -Ю"8^ (14) ср= 1082.7 - 3.8 Г- 0.1 • •р+Х.ЪЛО*-? (15) а =9.3-0.1 • Т+ 2.0 • 10° • 1.2 10"5-7* (16)

Экспериментальные исследования терморадиационных характеристик зерна были проведены с использованием приставки с двумя зеркальными эллипсоидами для измерения спектральных характеристик отражательной и пропускательной способности различных материалов. С помощь этой приставки были проведены исследования спектральных полусферических и оптических характеристик зерна пшеницы и ячменя в диапазоне волн от 0.4 до 4.0 мкм., рис. 16-18.

1

) \

> /

у - . - 4—

04 05 Об 0708091

2 3 4 Х,мкы

б) Отражательная способность

0.4 0js 0.8 0.7 0 80.91

А, мкм

а) Пропускательная способность Рис.16 Зависимости спектральных полусферических характеристик зерна пшеницы в слое толщиной в одно зерно от длины волны.

_ стекловидная пшеница "Мироновская -808" w=12,l%

_________-мучнистая пшеница "Сибирская -Ульяновская" w =11,9%

_ . — - _ . - оболочка стекловидной пшеницы "Мироновская -808"

-оболочка мучнистой пшеницы "Сибирская -Ульяновская"

40

30

se 2010 о-

-

\ -

/ ^

/ I {

\ /

/

-

55 л ог

40

20-

--- _

—

/ -

\

/ \ .Л

...

04 05 06 070в09-|

04 05 06070809-1 2 3 4

Я, мкм мкм

(пропускательная способность) (отражательная способность) слоем в 1 зерно слоем в 1 зерно

Рис.17 Зависимости спектральных полусферических характеристик для зерна ячменя в слое толщиной в одно зерно от длины волны.

_ - исходный образец;_________

поджаренным (образец) ячмень;_ . _ . _ . - цветковые пленки.

Исследованы и определены спектральные и интегральные терморадиационные и оптические характеристики зернового сырья в расширенном диапазоне длин волн 0.4-4.0 мкм, установлена область наибольшего пропускания ИК- излучения - 0.52.1 мкм. На основании проведенных исследований можно сделать вывод, что для ИК-обработки наиболее эффективными являются длины волн в диапазоне 0,4-1,5 мкм.

г-

_ ie 2

•? 1-2 о

if 0.8

rs;

lb* A

-J

04

"к;

К

v

2

1 It-

2 1Л»

¿f 08

< ^

0.«

J

0

L, \

\

\

S

/ N

л ......

Л ■ -

04 05 0в0.70Ю.91

X, мкм

зерно ячменя

4 5 04 05 06070Ш1 2 3 4

X. мкм

зерно мучнистой пшеницы

1.6

Я

1.2

О

»

~е 08

со

<<

04

N.

\ к

\

-

Ч к J

Ч

* V к, V

1

24

2

Ж 16

СП

* 12

со 08

«ч

04

.J

0

И

\

\

\

; S

\ . - - - • • _ - - ~ - -

-

к," ------J —-

0.4 05 06 ОТО 80.9, 2 ъ

X, мкм

зерно стекловидной пшеницы

04

00

OS 1

X, мкм

зерно шелушенного риса

12

Рис.18 Зависимость спектральных оптических характеристик различных видов зерна исходной влажности от длины волны.

Все виды зерна и их оболочки (ячмень, мучнистая и стекловидная пшеницы) во всем спектральном диапазоне (0,4-5,0 мкм) обладают ярко выраженной селективностью, которую необходимо учитывать при выборе генератора ИК-излучения, рис.16-18.

Выбор рационального типа ИК-генератора осуществляли по методике акад. Плаксина Ю.М. с применением известного критерия эффективности. Были получены температурные зависимости лучистого кпд rjBy4 и критерия эффективности ИК- генератора, рис. 19-20 соответственно. Анализ полученных данных показывает, что эксплуатация кварцевых генераторов целесообразна при повышенных температурах 2600-2800 К. Использование ИК- генераторов КГТ 220-1000 приводит к некоторому уменьшению критерия эффективности, но их можно более рационально разместить в рабочей камере ИК-установки, вследствие их меньшей единичной мощности, а также обеспечить более высокую равномерность ПЭО. При этом, гарантийный срок службы ИК- генераторов КГТ 220-1000 в 10 раз выше, чем у генераторов КГТ 220-1800 и аналогичных им. Целесообразность применения ИК- генераторов КГТ 220-1000 связана с тем, что они имеют максимум излучательной способности при длине волны ~1.1 мкм, при которой наблюдается наибольшая поглощательная способность слоя зерна. Поэтому, используются ИК-генераторы КГТ 220-1000 на напряжение 220 В и мощностью 1000 Вт.

. 0.9

Ж

&08

з

I 07

--

У -

й 5

-е-

-е-

а 4'

1 1

---

4 Г

Г

2000 2200 2400 2600 Температура, К

2800

2000 2200 2400 2600 Температура, К

2800

Рис.19 Зависимость лучистого код 'луч Рис.20 Зависимость критерия эффектив-ИК- генератора от температуры нити носги Р от температуры нити накала ИК-накала 0-КГГ 220-1000; О- КГТ 220-1300; генератора. 0-КГТ 220-1000; О- КГТ 220-о- КГТ 220-1800; Д- КГТ 220-2500. 1300; о- КГТ 220-1800; 0- КГТ 220-2500.

Выборочно были проведены экспериментальные исследования поперечной неравномерности полей энергетического облучения на конвейере от тепловых блоков с параболическими отражателями в сечениях 3 и 7 (расчетная схема

представлена на рис.10) т.е. под центральной линией ИК-генерагоров, где в соответствие с аналитическим расчетом наблюдается максимальная шаговая неравномерность ПЭО в поперечном направлении, рис.21. Сопоставление полученных результатов экспериментальных и аналитических исследований показывает сходимость в пределах 5-7%, что указывает на адекватность аналитических расчетов реальным условиям протекания процесса при ИК-облучении.

Экспериментальные исследования кинетики нагрева зерна сои показали, рис.22, что вследствие интенсивного нагрева радиационным излучением в режиме непрерывного облучения постоянным потоком в материале возникает значительный температурный перепад между центром и поверхностью зерновки, который составляет 50-60°С за время нагрева 50с, что приводит к неравномерному прогреву зерна и частичному обгоранию поверхности отдельных зерновок. Во избежание этого явления мы рекомендуем особый, осциллирующий режим ИК-обработки, который состоит из последовательности чередования периодов облучения и периодов отлежки без облучения.

а,%

значения поперечной неравномерности ПЭО (краевой поперечный эффект)

Рис.21 Результаты экспериментальных исследований поперечной неравномерности ПЭО для теплового блока с и = 4; = 0.09м; г» = 0.20м; = 0.0357м; и = 220В.

Рис.22 Кинетика нагрева соевых бобов влажностью 14—15% при постоянном облучении.

1-температура поверхности зерновки А ;

2- температура центра зерновки ► .

Осциллирующее облучение зерна в созданной нами экспериментальной установке мы осуществляли периодическим включением - выключением ИК-генераторов по заданной схеме. Экспериментальные результаты по исследованию осциллирующего режима ИК-обработки зерна сои и перловой крупы представлены в табл. 1.-2.

Табл.1 Исследование осциллирующего режима ИК-обработки зерна сои (исх. влажность 14%).___

Режим облучениия уг =300мм облучение vi =230мм отлежка ут =300мм облучение ут =260мм отлежка ух =300мм облучение ут=300мм облучение уг =190мм отлежка уг =300мм облучение уг =300мм отлежка ут =300мм облучение ут =300мм облучение ух =260мм отлежка ух =300мм облучение ух =260мм отлежка ут =300мм облучение

с Тпов,0 С Тц, °С ДТ, °С Тпов,0 С Тц, °С ДТ, °С Тпов,0 С Тц, °С ДТ, °С

48 144 132 12 147 137 10 147 131 16

41 138 123 15 136 127 9 139 123 16

33 123 111 12 124 116 8 126 107 19

29 120 106 14 116 95 21

200 • 180 -100 ■ 140 -120 100 • 80 ■ 60 • 40 20

V 1

— 2

к/

А

V

0 10 20 30 40 50 б Т,С 0

Табл. 2 Исследование осциллирующего режима ИК-обработки перловой крупы (исх. влажность 14%).__

Режим облучениия ух =300мм облучение ух =190мм отлежка ут =300мм облучение ух =290мм отлежка ут =300мм облучение уг =300мм облучение уг=190мм отлежка ут =300мм облучение уг =300мм отлежка уг =300мм облучение

Тпов,°С Тц, °С ДТ,°С Тпов,°С Тц, °С ДТ,°С

48 140 135 5

44 150 134 16 130 123 7

41 148 132 16 125 121 4

Осциллирующее облучение снижает конечную температуру обрабатываемого материала, а также позволяет минимизировать перепад температур на поверхности и внутри прогреваемого сырья, что особенно актуально для довольно крупных по своим размерам зерен бобовых культур, рис23. Осциллирующий режим обработки с релаксацией теплового потока позволяет управлять развитием полей градиента температуры и влажности, с удержанием влаги в облучаемом материале, осуществляя направленное изменение структурных, физико - химических, биохимических и показателей обрабатываемого сырья. Таким образом, на основании физического моделирования, осциллирующий режим ИК-облучения зернового сырья в опытно-промышленном образце ИК-установки реализуется следующим образом. ИК-генераторы работают в непрерывном режиме, а между нагревательными блоками установлены вставки (теневые зоны), для обеспечения релаксации теплового потока и осуществления последовательности чередования периодов облучения и периодов отлежки без облучения. Требуемая длительность периодов облучения и периодов отлежки достигается: 1) варьированием скорости движения транспортера, 2) варьированием длины вставок между блоками с ИК-излучателями в продольном направлении.

Рис.23 Кинетика нагрева соевых бобов влажностью 14—15% при осциллирующем облучении.

1-температура на поверхности

зерновки, Тпов,°С, А;

2- температура в центре зерновки, Тц,

0О.

Расстояние между нагревательными блоками плавно регулируется и подбирается экспериментально в зависимости от вида зернового сырья и назначения технологического процесса. Установлено оптимальное соотношение чередования периодов облучения и отлежки по длине конвейера: 300мм облучение, 190мм отлежка, 300мм облучение, 300мм отлежка, 300мм облучение.

В седьмой главе разработаны исходные требования и техническое задание на изготовление опытно-промышленной установки для термообработки зернового сырья УТЗ-4. Приведена методика комплексного инженерного расчета ИК-установки с параболическими отражателями для термообработки зернового сырья. Целью теплового расчета является определение расхода энергии на нагрев материала и испарение влаги, который обусловливает потребную мощность генераторов излучения их количество и расположение в рабочей камере установки. В результате проведенных исследований была разработана конструкция РЖ-установки для термообработки зернового сырья УТЗ-4 (решение на выдачу патента РФ от 08.06.2005 по заявке №2004129690/13 от 14.10.2004), фото 1.

Фото 1 - Общий вид установки для термообработки зернового сырья УТЗ-4.

С целью оценки качества работы установки УТЗ-4 для термообработки зернового сырья проведены опытно- промышленные испытания. Практическая проверка рекомендаций выполненных исследований проведена на базе ООО "ПК Старт", где был изготовлен опытно-промышленный образец установки для термообработки зернового сырья УТЗ-4. С целью установления степени адекватности результатов проведенных нами аналитических расчетов, а также результатов математического и физического моделирования реальным условиям протекания процесса тепловой обработки зернового сырья при ИК-энергоподводе, проведена опытно-промышленная проверка работы нагревательных блоков, проверка осциллирующего режима работы опытно-промышленной ИК-установки и проверка процесса тепловой обработки зернового сырья при ИК-энергоподводе.

Целью проверки работы нагревательных блоков является исследование равномерности распределения поля температуры в поперечном сечении ленты транспортера, рис.24. Результаты проверки показали, что данные аналитических расчетов, а также результатов математического и физического моделирования, на основании которых были изготовлены нагревательные блоки, позволили добиться необходимой равномерности распределения поля температуры в поперечном сечении ленты транспортера и градиент температуры не превышает 5-ТС при общей ширине ленты транспортера равной 80см.

Также была проведена проверка осциллирующего режима работы опытно-промышленной ИК-установки. В этом случае на ленте транспортера размещали зерно сои с исходной влажностью 14—15 % и толщиной слоя 1.0-1.5 зерна, после чего, с заданной скоростью, осуществляли его перемещение на ленте транспортера под нагревательными блоками. Температуру на поверхности зерновок определяли с помощью инфракрасного термометра Яау1ек МшТетр Рв, а температуру в центре зерновок определяли как средневзвешенную температуру с помощью термостата.

зомя

тх-им

т ф.

5см

р

ггт --

N.

425 -

420 -

415 -

405 —

10 15 20 25 30 И «О <5 50 55 М 65 70

Длина поперечного сечения ленты транспортера, см

10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 50 55 70

Длина поперечного сечения ленты транспортера, см

440 — 435 -430 '»У

425 -

420 -

415 -

1 I

405 - —1— и .....

400 - Ц- - г—^ —1—

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 05 70 75 80

Длина поперечного сечения ленты транспортера, см

Рис.24 Распределение поля температуры в поперечном сечении ленты транспортера при нагреве подовой поверхности в течении 60с.

Проверка осциллирующего режима работы опытно-промышленной ИК-установки показала, что перепад температуры между периферийными и внутренними слоями зерновок сои, при данном расположении нагревательных блоков вдоль ленты транспортера, сведен к минимуму, рис.25. Калориметрическая температура зерна за одинаковое время ИК-обработки (~50с) на 10-15°С выше, чем при испытаниях в лабораторных условиях (рис.23), что связано с меньшими потерями тепла в тепловом канале рабочей камеры ИК-установки.

Результаты проверки показали, что опытно-промышленная ИК-установка, при заданных исходными требованиями технологических параметрах, позволяет

120

£

20 30

Время облучения х, с

0 20

1-й нагрев, блок

40 Б0 80

ев

Л 2-й нагрев

- 3 блок I 5

-"Я сч

Общая длина рабочей камеры, см создать равномерное распределение поля температуры в поперечном направлении на всей подовой поверхности ленты транспортера и создать осциллирующий режим ИК-обработки вдоль ленты транспортера, сведя перепад температуры между периферийными и внутренними слоями зерновок к минимуму.

Была проведена проверка процесса тепловой обработки зернового сырья при ИК-энергоподводе на опытно-промышленной установке. Для этого ИК - обработке подвергался монослой зерна пшеницы с начальной температурой Т„"22'С. Были получены кинетические закономерности нагрева поверхности и центра зерновок пшеницы, а также убыли массы в зависимости от исходной влажности, рис.26-28.

140

-г

Рис.25 Кинетика нагрева соевых бобов влажностью 14—15% при осциллирующем облучении в продольном направлении ленты транспортера.

1-температура на поверхности зерновки ▲ ; 2- температура в центре зерновки ► .

100 120

| 3-й нагрев.

е

I

140

блок

12 14 16 18 20 Исходная влажность зерна, % Исходная влажность зерна, %

Рис.26 Кинетика нагрева центра зерновок Рис-27 Кинетика нагрева поверхности пшеницы в зависимости от исходной с"0* зеРна пшеницы в зависимости от влажности (по показаниям термопар) при исходной влажности (по показаниям различном времени ИК-обработки. ИК-термометра) при различном времени

ИК-обработки.

«г № О.

и

3

и £

2 •а

4 3

ю >>

3025 2015 10-

о 20с л

о 30 с ---

А V 4ис

у ■ъ /

—

н' И Л

д

у

-— —

Рис.28 Кинетика убыли массы зерна пшеницы при различном времени ИК-обработки в зависимости от исходной влажности.

12 14 16 18 20 22

Исходная влажность зерна, %

С целью определения оптимальных режимов ИК-обработки зернового сырья, использован метод регрессионно - факторного анализа, позволяющий применять теорию нечетких множеств, для построения оценочных многомерно-функциональных зависимостей. Критерием адекватности является коэффициент детерминации Л2, уровень которого определяет степень соответствия реальным условиям протекания процесса. На основании полученных данных опытно -промышленных испытаний построены поверхности трехмерного отклика Р (Т, и>, т) в зависимости от следующих факторов: Т - температуры ИК-нагрева зерна, °С; XV - исходной влажности зерна, %; и т - убыли массы зерна, г, рис.29.

время ик-обработки - 20с Т= 1431,3+75,5*т-1 эг.Э'иЖМ'пМ 1 *т^6,9 V

200 Г 180 160

в щ I 120

I т

Рис. 29 Поверхность трехфакторного отклика Г (Г, м>, т) при времени ИК-обработки зерна пшеницы 20с.

Высокий уровень коэффициента детерминации (больше 0,9) полученных регрессионно - факторных зависимостей соответствует высокому уровню соответствия и адекватной оценке исследуемых процессов. Т= 1431,3+ 75,5-т-192,9-м+0,4-т-5,1тч+6,9-ч>2 при 1=20с, Я2=0,9235 (17)

Т = 953,5+60,3-т-153,9м/+0,9гп-5,4-тч/+7,1ч>2 при 1=40с, 112=0,9538 (18)

Т=6787,0+591,2-т-1407,Зч/+13,Зт2-бЗ,0т-ч/+74,7-ч>1 при 1=50с, Я2=0,9329 (19)

Опытно-промышленная проверка технологических параметров работы ИК-установки на зерне сои, ржи, пшеницы, ячменя показала однородность качества обработки зернового сырья на всей несущей поверхности ленты при площади подовой поверхности 1,2м2 (80x150см), высоте слоя 1.0-1.5 зерна. Производительность (при нагреве крупы до температуры 120-130°С с влажностью 16.0-16.5% в течении 35-40с) составляет 230-240 кг/ч с удельными энергозатратами 110-120 кВт/т. Необходимо отметить, что для нагрева зерна до температуры 90°С с исходной влажностью 22.0-24.5% в течении 45-50 с на микронизаторе английской фирмы «Мюгопаг^» удельные энергозатраты составляют 250-270 кВт/т, что в 2.02.5 раза выше, по сравнению с УТЗ-4. Результаты опытно - промышленных испытаний установки УТЗ-4 для термообработки зернового сырья показали, что:

- установка УТЗ-4 позволяет проводить термообработку зернового сырья в широком диапазоне регулируемых параметров (температура нагрева, время обработки, влажность исходного сырья);

- осциллирующий режим с релаксацией теплового потока позволяет интенсифицировать процесс и достигнуть высокой однородности обработки как отдельной зерновки так и слоя зерна;

- опытно-промышленный образец установки для термообработки зернового сырья является работоспособным высокотехнологичным агрегатом;

- производительность опытно-промышленного образца установки составила от 80 до 300 кг/ч (по зерну) в зависимости от конечной температуры обработки зерна.

Таким образом, опытно-промышленная проверка работы установки УТЗ-4 показала высокое соответствие полученных результатов с аналитическими и экспериментальными исследованиями. Опытно - промышленный образец установки УТЗ-4 прошел сертификацию и в настоящее время серийно выпускается ООО «ПК Старт».

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

1. Проведены комплексные теоретические и экспериментальные исследования, в результате которых разработаны рекомендации по научно-практическому обеспечению технологии термообработки зерна при инфракрасном энергоподводе.

2. На основании аналитических и экспериментальных исследований с использованием метода нечеткого регрессионно - факторного анализа обоснованы рациональные режимы термообработки зернового сырья в широком диапазоне регулируемых параметров (температура нагрева, время обработки, влажность исходного сырья).

3. Проведено экспериментальное и аналитическое исследование внутреннего тепло- и массопереноса, на основе которого разработана математическая модель процесса тепловой обработки слоя зерна при ИК-энергоподводе.

4. Составлены алгоритм и разработана компьютерная программа для расчета, по полученной математической модели, нестационарных полей температуры и влагосодержания в слое зерна, на основании которых проведен расчетным путем выбор рациональных режимов термообработки по теплофизическим и оптическим свойствам зерна, а также эмиссионным характеристикам ИК-генераторов.

5. Установлены закономерности развития полей энергетического облучения (ПЭО) от ИК-генераторов с рефлекторами различной пространственной конфигурации. Получены аналитические зависимости для расчета ПЭО от РЖ-генераторов с плоскопараллельными и параболическими рефлекторами на поверхности слоя зерна. Выбраны оптимальные геометрические размеры параболического рефлектора: р = 25 мм, i = 100 мм, у =220°. Установлено, что при использовании параболических отражателей равномерность ПЭО повышается в 612 раз по сравнению с плоско-параллельными отражателями и обеспечивается высокая экономическая эффективность работы ИК-установки.

6. На основании полученных аналитических зависимостей определены параметры рационального размещения ИК-генераторов в рабочей камере установки для термообработки зернового сырья. Предложено ИК-генераторы объединять в тепловые блоки и размещать их вдоль ленты транспортера в одной плоскости относительно поверхности облучения с шагом 100 мм.

7. Разработана методика комплексного инженерного расчета ИК установки с параболическими отражателями для термообработки зернового сырья, а также методики экспериментальных исследований теплофизических характеристик зернового сырья и процесса тепловой обработки зерна при ИК-энергоподводе.

8. Создан экспериментальный стенд для проведения исследований тепловой обработки зерна с применением ИК-энергоподвода. Проведены экспериментальные исследования термообработки зернового сырья, на примере сои и перловой крупы в осциллирующем режиме и установлены оптимальные соотношения периодов облучения и отлежки для релаксации теплового потока в слое зерна. Установлено, что осциллирующий режим с релаксацией теплового потока является наиболее рациональным, технически доступным и экономически целесообразным.

9. Создан экспериментальный стенд для комплексного исследования теплофизических характеристик (ТФХ) зернового сырья и определены коэффициенты теплопроводности, температуропроводности и объемной теплоемкости зерна пшеницы и ячменя в диапазоне температур (15-100)°С. Получены эмпирические зависимости ТФХ зерна, которые использованы для прогнозирования кинетики нагрева и обоснования режимов ИК-обработки с целью инженерного расчета промышленных ИК-установок.

10. Проведены исследования спектральных и интегральных терморадиационных и оптических характеристик зернового сырья. Экспериментально исследованы терморадиационные и оптические характеристики зерна пшеницы и ячменя в расширенном диапазоне длин волн (0.4-4.0) мкм, определена область наибольшего пропускания ИК- излучения - (0.5-2.1) мкм. Установлено, что для ИК-обработки наиболее эффективными являются длины волн в диапазоне (0,4-1,5) мкм.

11. На основе полученных характеристик рекомендован рациональный тип инфракрасного излучателя КГТ 220-1000 для термообработки зерна по

комплексному критерию, который учитывает требования технологического процесса, условия лучистого теплообмена, эмиссионные характеристики излучателей, селективность свойств зерна и отражающих поверхностей рабочей камеры установки.

12. Установлены закономерности влияния типа материала на отражающие свойства рефлектора и проведены исследования влияния шероховатости поверхности рефлектора на характер отражения лучистого потока от ИК-генераторов. В качестве материала рефлектора предложен шамотный кирпич, обеспечивающий диффузный характер отражения и увеличивающий равномерность ПЭО по ширине конвейера, что способствует повышению совершенства ИК-установки.

13. Проведенные в работе аналитические и экспериментальные исследования использованы при разработке исходных требований и технического задания на создание опытно-промышленной установки для термообработки зернового сырья УТЗ-4. Осуществлен авторский надзор за разработкой конструкторской документации (КД) и изготовлением опытно - промышленного образца установки для термообработки зернового сырья, оригинальность которой защищена патентом РФ.

14. Создана опытно-промышленная установка для термообработки зернового сырья УТЗ-4. Проведена опытно - промышленная проверка работы ИК-установки. Установлена высокая степень адекватности разработанных моделей и методов расчета реальным условиям протекания процесса. Налажено серийное производство, установка внедрена в пищевую промышленность, более 30шт. установок УТЗ-4 работает на зерноперерабатывающих предприятиях России, республики Беларусь и Казахстан.

15. Промышленное внедрение установки УТЗ-4, в частности, в составе технологической линии по производству хлопьев из гороховой крупы позволяет обеспечить следующую экономическую эффективность: производительность линии 0,4 т/час, рентабельность составляет 20 %, срок окупаемости 9 месяцев, затраты на 1 руб. товарной продукции 0,77 руб.

УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ

Ес, - плотность излучения собственного потока ИК-генератора, Вт/м2; Я -коэффициент отражения материала рефлектора, доли ед.; к - доля плотности отраженного лучистого потока на поверхности облучения, доли ед.; р- фокальный параметр, м; « - ширина параболического рефлектора, м; у- угол раскрытия параболы, град.; Вэ - энергетическая яркость спирали, Вт/см2-стер; ц- плотность теплового потока на площадке (1Р, Вт/м1; х, у, г - координаты элементарной площадки, м; А, vr - координаты элементарной площади на транспортере, м.; а -натуральный показатель поглощения облучаемого материала, м"1; ¡7, - плотность теплового потока на поверхности облучаемого материала от блока излучателей с параболическими отражателями, Вт/м2; - парциальное давление пара при температуре верхнего слоя материала, Па; Р„ - парциальное давление пара в рабочей камере ИК-установки, Па; ¡3 - коэффициент пропорциональности, кг/Па с м2; Н - количество влаги в элементарном слое, кг; Н, - начальное количество влаги в поверхностном слое, кг; г - внутренняя теплота

парообразования, Дж/кг; с - текущая теплоемкость верхнего слоя материала, Дж/кг-К; р - текущее значение плотности, кг/м3; п - толщина элементарного слоя, м; X - коэффициент теплопроводности, Вт/м-К; ат' - коэффициент термовлаго-проводности облучаемого материала, аи - коэффициент влаго-проводности

облучаемого материала, м2/с; Сир- удельная теплоемкость воды, Дж/кг-К; АН -

изменение количества влаги по слоям, кг; /- средняя температура слоев, °С; и -влагосодержание облучаемого материала, кг/кг; г- удельная теплота фазового перехода, Дж/кг, а- коэффициент температуропроводности, м2/с; ср -коэффициент объемной теплоемкости Дж/К? м3; Lt -коэфф.-т эффективного ослабления, м"1; Кх- коэфф.-т эффективного поглощения, м'1; St- коэфф.-т рассеяния «назад» , м'1; Ti,Rl- полусферические отражательная и пропускательная характеристики слоя зерна, %; it - количество ИК-генераторов в тепловом блоке; Sr шаг мевду ИК-генераторами, м; -расстояние от ИК-генераторов до облучаемой поверхности, м; Zp - фокусное расстояние, м.

СПИСОК ОПУБЛИКОВАННЫХ РАБОТ

По теме диссертации опубликовано 14 работ:

1. Филатов В.В., Плаксин Ю.М., Ларин В.А., Медведев Г.М. Создание оборудования для производства готовых завтраков и продуктов быстрого приготовления. Сборник научных трудов Московского Государственного Университета Пищевых Производств. - М.: 2001. - с. 363-364

2. Филатов В.В., Елькин Н.В., Мошарова И.В., Кирдяшкин В.В. Новая техника - новые возможности. -М.: Хлебопродукты. № 5.2003 - с.32-34

3. Филатов В.В., Плаксин Ю.М., Кирдяшкин В.В. Математическое моделирование переноса ИК излучения при термообработке зернового сырья. Мат.-лы межвузовской научно-практической конференции: Информатика, концепции, современное состояние, перспективы развития. - ЕГУ им. И.А. Бунина, Елец, 2004 -с.127-131

4. Filatov V.V., Elkin N.V., Andreeva А.А. Production a croup of fast preparation and flaked grain, not demanding cooking. - Materials of the international conference « International Congress Engineering and Food - ICEF9 », France, Montpellier, 2004 - p.p. 241-246

5. Filatov V.V., Plaksin J.M., Azarskova A.V. Analytical researches of non-stationary fields of temperature and nomograhic chart for their calculation. - Materials of the international conference «International Congress Engineering and Food - ICEF9 », France, Montpellier, 2004- p.p. 320-325

6. Filatov V.V., Andreeva A. A., Elkin N.V. Influence of thermal handling of a grain by an infrared irradiation on its biochemical properties. - Materials of the international conference « International Congress Engineering and Food - ICEF9 », France, Montpellier, 2004-p.p. 194-199

7. Filatov V.V., Elkin N.V., Andreeva A.A. Technical equipment of the third millennium. - Materials of the international conference «International Congress Engineering and Food - ICEF9 », France, Montpellier, 2004-p.p. 619-623

8. Filatov V.V., Tujilkin V.I., Plaksin J.M. Computer model opération of a composition of combined foodstuff - Materials of the international conférence « International Congress Engineering and Food - ICEF9 », France, Montpellier, 2004- p.p. 346-351

9. Филатов B.B. Филатов A.B., Плаксин Ю.М. Андреева А.А. Влияние инфракрасной обработки зерна на его биохимические свойства. Сборник научных трудов второй Всероссийской научно-технической конференции - выставки с международным участием «Высокоэффективные технологии и технические средства для их реализации» посвященной 75-летию МГУПП. Часть И. - М.: МГУПП, 2004 - с.99-105

10. «Установка для термообработки зернового сырья» Филатов В.В., Филатов А.В. , Кирдяшкин В.В., Елькин Н.В., Плаксин Ю.М., Андреева А.А. Решение на выдачу патента РФ от 08.06.2005 по заявке № 2004129690/13 от 14.10.2004

11. Филатов В.В., Филатов А.В., Плаксин Ю.М., Кирдяшкин В.В. «Установка для экспериментальных исследований теплофизических характеристик зернистых сыпучих материалов». Материалы международной научно-практической конференции «Аналитические методы измерений и приборы в пищевой промышленности». - М.: Издательский комплекс МГУПП, 2005 - с. 198- 205

12. Филатов В.В., Филатов А.В., Плаксин Ю.М., Кирдяшкин В.В., Елькин Н.В. «Влияние различных режимов инфракрасной обработки на биохимический состав семян сои.» - М.: Пищевое оборудование в России. №4(11). 2005 - с.44-45.

13. Филатов В.В., Филатов А.В., Плаксин Ю.М., Кирдяшкин В.В., Елькин Н.В. «Влияние инфракрасной обработки на биохимический состав топинамбура и другого овощного сырья.» - М.: Пищевое оборудование в России. №7-8(14-15). 2005 - с.42-44.

14. Филатов В.В., Филатов А.В., Кирдяшкин В.В., Плаксин Ю.М., Елькин Н.В. «Инфракрасные технологии в переработке зернового сырья при производстве круп быстрого приготовления и зерновых хлопьев не требующих варки.» - М.: Пищевое оборудование в России. № 9(16). 2005 - с.34-36.

Формат 30x42 '/8. Бумага типографская № 1. Печать офсетная. _Печ. л. 1,4. Тираж 100 экз. Заказ 230._

125080, Москва, Волоколамское ш., 11 Издательский комплекс МГУПП

»16290

РНБ Русский фонд

200М

TÖ966

Введение.

Глава 1. Современное состояние теории, техники и технологии термообработки зерна.

1.1 Способы тепловой обработки зернового сырья.

1.2 Теоретические основы инфракрасной (ИК) обработки пищевых продуктов.

1.3 Применение ИК обработки в традиционных технологиях переработки зерна.

1.4 Применение ИК обработки в производстве нетрадиционных продуктов питания на зерновой основе.

1.5 Современное состояние технологии и техники ИК обработки пищевых продуктов.

1.5.1 Условия облучения пищевых продуктов в ИК установках.

1.5.2 Выбор параметров рационального расположения излучателей в ИК установках.

1.5.3 Осциллирующие режимы энергоподвода в ИК установках.

1.5.4 Лучистый теплообмен в рабочих камерах ИК установок.

1.6 Практические возможности применения ИК техники для термообработки зернового сырья в России.

Цели и задачи исследования.

Глава 2. Экспериментальные установки для исследования теплофизических, оптических характеристик зерна и процесса его тепловой обработки.

2.1 Экспериментальная установка для комплексного исследования теплофизических характеристик зернового сырья.

2.2 Экспериментальная установка для исследования спектральных терморадиационных характеристик зерна.

2.3 Экспериментальная установка для исследования процесса тепловой обработки зерна при ИК-энергоподводе.

Глава 3. Методики экспериментального исследования теплофизических, оптических характеристик зерна и процесса его термообработки.

3.1 Методика экспериментальных исследований теплофизических характеристик зернового сырья.

3.2 Методика определения спектральных терморадиационных характеристик зерна.

3.3 Методика выбора рационального типа ИК-генератора для тепловой обработки зерна.

3.4 Методика экспериментальных исследований процесса тепловой обработки зерна при ИК-энергоподводе.

3.5 Технический анализ зерна.

Глава 4. Аналитические исследования полей энергетического облучения от ИК-генераторов с криволинейными рефлекторами.

4.1 Аналитические исследования полей энергетического облучения от трубчатых излучателей с плоско-параллельным рефлектором.

4.2 Аналитические исследования полей энергетического облучения от трубчатых излучателей с параболическим рефлектором.

4.3 Аналитические исследования отражательных свойств материалов и выбор их для изготовления рефлекторов.

4.4 Аналитическое исследование полей энергетического облучения на конвейере от блоков ПК- излучателей с плоскими и параболическими рефлекторами.

4.5 Аналитическое исследование поперечной неравномерности полей энергетического облучения на конвейере от блоков ИК- излучателей с плоскими и параболическими рефлекторами.

Глава 5. Аналитическое исследование внутреннего тепло- и массопереноса в слое зерна при ИК-энерговодводе.

5.1. Математическая модель кинетики прогрева и убыли влаги в слое зерна при ИК-энергоподводе.

5.2 Математическое моделирование процесса тепловой обработки слоя зерна при ИК-энергоподводе.

Глава 6. Экспериментальные исследования теплофизических, оптических характеристик зерна и процесса его термообработки.

6.1 Исследования теплофизических характеристик зерна.

6.2 Исследования спектральных и интегральных терморадиационных характеристик зерна.

6.3 Выбор рационального типа ИК-генератора для тепловой обработки зерна.

6.4 Исследование полей энергетического облучения от блоков ИК-излучателей с плоскими и параболическими рефлекторами.

6.5 Исследование процесса тепловой обработки зерна при ИК-энергоподводе.

Решение проблемы обеспечения населения РФ качественными и экологически безопасными продуктами питания требует развития перерабатывающих отраслей агропромышленного комплекса на основе совершенствования существующих и создания новых энерго-, ресурсосберегающих экологически чистых теплотехнологий. При этом необходимо создание высокопроизводительного оборудования, способного обеспечить глубокую, а при возможности и безотходную, переработку исходного сырья.

Одним из направлений в развитии технологии переработки зернового сырья является производство новых видов продуктов, не требующих длительной кулинарной обработки, а также создание комбинированных пищевых продуктов с заданными свойствами с целью расширения ассортимента и снижения себестоимости выпускаемой продукции.

Одним из методов, позволяющих решить поставленные задачи, является внедрение в производство метода инфракрасной (ИК) обработки -экологически безопасного, энергосберегающего, позволяющего получить легко усвояемые и термостерилизованные продукты, а также обеспечить интенсификацию и углубленную обработку исходного сырья.

Однако отсутствие серийно выпускаемого ИК- оборудования сдерживает внедрение в пищевую промышленность широкого спектра, разработанных к настоящему времени, теплотехнологий по переработке зернового сырья с применением ИК-энергоподвода.

Это обусловлено как недостаточной изученностью преимуществ использования ИК техники в пищевых производствах, так и слабым представлением об инфракрасной технике производственников. Кроме того, создание современного ИК оборудования требует углубленного изучения как аналитического, так и экспериментального процессов, протекающих в ИК установках - теплообмена излучением в рабочих камерах, переноса энергии в поглощающих средах, тепло- и массопереноса в объектах термообработки. Знание этих закономерностей, а также сокращение сроков перехода от экспериментальных моделей к промышленным установкам и разработка надежных инженерных методов расчета, учитывающие специфику процесса и кинетику его протекания, позволяет научно обоснованно решать вопросы создания высокоэффективного оборудования с ИК-энергоподводом.

Таким образом, разработка и создание серийно выпускаемого ИК-оборудования, позволяющего внедрить в пищевую промышленность широкий спектр, разработанных к настоящему времени, теплотехнологий по переработке зернового сырья является в настоящее время весьма актуальной задачей.

В основу данной работы положены научные достижения современной теории распространения излучения в светорассеивающих материалах и современные экспериментальные методы изучения их оптических характеристик. Работа является продолжением и развитием экспериментальных и теоретических исследований, проводимых в МТИПП А.С.Гинзбургом, С.Г.Ильясовым, В.В.Красниковым, Н.Г.Селюковым, Е.П. Тюревым, и в МГУ 1111 акад. Ю.М. Плаксиным.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

На основании проведенных аналитических исследований и полученных экспериментальных результатов можно сделать следующие выводы:

1) Созданы надежные апробированные экспериментальные стенды для комплексного исследования теплофизических характеристик (ТФХ) зерна, и проведения экспериментальных исследований тепловой обработки зерна с применением РЖ-энергоподвода.

2) Разработаны методики экспериментальных исследований теплофизических характеристик зернового сырья и процесса тепловой обработки зерна при РЖ-энергоподводе.

3) Экспериментально определены эмпирические зависимости теплофизических характеристик зерна пшеницы и ячменя в диапазоне температур (15-100)°С, которые использованы для прогнозирования кинетики нагрева и обоснования режимов РЖ-обработки.

4) Экспериментально исследованы терморадиационные и оптические характеристики зерна пшеницы и ячменя в расширенном диапазоне длин волн (0.4-4.0) мкм, определена область наибольшего пропускания РЖ-излучения - (0.5-2.1) мкм. Установлено, что для РЖ-обработки наиболее эффективными являются длины волн в диапазоне (0,4-1,5) мкм.

5) Установлены закономерности развития полей энергетического облучения (ПЭО) от РЖ-генераторов с рефлекторами различной пространственной конфигурации. Показана целесообразность использования параболических рефлекторов, т.к. обеспечивается лучшая равномерность пространственной энергетической облученности и лучшая экономичность процесса РЖ-обработки. Выбраны оптимальные геометрические размеры параболического рефлектора: фокусное расстояние 25 мм, ширина параболического рефлектора 100 мм, угол раскрытия параболы 220°.

6) Установлены закономерности влияния материала на отражающие свойства рефлектора и влияния шероховатости поверхности рефлектора на характер отражения. Предложено создавать специальные рассеивающие рефлекторы из материалов со значительной шероховатостью поверхности при незначительном снижении уровня кпд ИК-установки. В качестве материала рефлектора предложен шамотный кирпич, обеспечивающий диффузный характер отражения, положительно влияющий на равномерность нагрева, а также на необходимость отсутствия водяного охлаждения.

7) Проведен аналитический расчет параметров рационального размещения генераторов ИК-излучения и объектов облучения в рабочей камере ИК-установки для термообработки зернового сырья. Предложено ИК-генераторы объединять в тепловые блоки и размещать их вдоль ленты транспортера в одной плоскости относительно поверхности облучения с шагом 100 мм.

8) Проведен научно обоснованный выбор ИК- генераторов. Наиболее рационально применение ИК-генераторов КГТ 220-1000 на напряжение 220 В и мощностью 1000 Вт, т.к. их можно более рационально разместить в рабочей камере ИК-установки, вследствие их оптимальной единичной мощности. При этом, гарантийный срок службы ИК- генераторов КГТ 2201000 в 10 раз выше, чем у аналогов. ИК- генераторы КГТ 220-1000 имеют максимум излучательной способности при длине волны порядка ~1.1 мкм., при которой наблюдается наибольшая поглощательная способность слоя зерна.

9) Проведено исследование поперечной неравномерности ПЭО от ИК-генераторов с плоскими и параболическими рефлекторами. Установлено, что при использовании параболических отражателей неравномерность ПЭО снижается в 6-12 раз по сравнению с плоско-параллельными отражателями.

10) Проведено исследование внутреннего тепло- и массопереноса в слое зерна при ИК-энерговодводе, и разработана математическая модель процесса тепловой обработки слоя зерна при ИК-энергоподводе. Достоинство разработанной математической модели в том, что ее можно применять для исследования кинетики прогрева и убыли влаги по слоям любого зернистого сыпучего материала с известим комплексом теплофизических свойств.

11) Установлено, что наиболее рациональными, технически доступными и экономически целесообразным методом термообработки зернового сырья является ИК-обработка в осциллирующем режиме с релаксацией теплового потока.

12) На основе аналитических исследований и обработки экспериментальных данных с использованием метода нечеткого регрессионно - факторного анализа обоснованы рациональные параметры термообработки зернового сырья в широком диапазоне регулируемых параметров (температура нагрева, время обработки, влажность исходного сырья).

13) На основании полученных данных разработана методика комплексного инженерного расчета ИК установки с параболическими отражателями для термообработки зернового сырья.

14) Разработаны исходные требований и техническое задания на опытно-промышленную установку для термообработки зернового сырья УТЗ-4. Осуществлен авторский надзор за разработкой конструкторской документации (КД) и изготовлением опытно - промышленного образца установки для термообработки зернового сырья.

15) Создана опытно-промышленная установка для термообработки зернового сырья УТЗ-4. Проведена опытно - промышленная проверка работы ИК-установки. Установлена высокая степень адекватности разработанных моделей и методов расчета реальным условиям протекания процесса. Налажено серийное производство, установка УТЗ-4 внедрена в зерноперерабатывающие отрасли пищевой промышленности РФ и ближнего зарубежья.

16) Экономическая эффективность работы установки УТЗ-4 в составе технологической линии по производству хлопьев из гороховой крупы имеет следующие показатели: производительность линии 0,4 т/час, рентабельность составляет 20 %, срок окупаемости 9 месяцев, затраты на 1 руб. товарной продукции 0,77 руб.

ГЛАВА 7. ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ И РЕАЛИЗАЦИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ ВЫПОЛНЕННЫХ ИССЛЕДОВАНИЯ

7.1 Методика комплексного инженерного расчета IIK-установки с параболическими отражателями для термообработки зернового сырья

Методика теплового расчета терморадиационной установки проведена на основе закономерностей тепло- и массообмена при инфракрасном облучении, изложенных в работах [34-37].

Целью теплового расчета является определение расхода энергии на нагрев материала и испарение влаги, который обусловливает потребную мощность генераторов излучения их количество и расположение в рабочей камере установки. Воздух в терморадиационной установке является влагопоглотителем, и расход его определяется максимально допустимым влагосодержанием [92].

Большой интерес представляет определение продолжительности процесса, который для термолабильных материалов (т. е. для большинства пищевых продуктов) обусловливается максимально допустимой температурой их нагрева. Строго говоря, определение продолжительности терморадиационной обработки должно базироваться на решении общего дифференциального уравнения внутреннего теплообмена, учитывающего не только кондуктивный перенос, но и все источники тепла в виде фазового превращения (испарение), переноса тепла за счет внутреннего массообмена и поглощения лучистой энергии, проникающей в глубь материала [ 75-77]: = aV2/ + —-^^-v + (7.1-1) дт спр дт спрр0 спрр0 р0 - плотность сухого вещества облучаемого материала, кг/м3; спр - приведенная теплоемкость облучаемого материала, кДж/кг*К; рж - плотность жидкости, кг/м3; сж - приведенная теплоемкость жидкости, кДж/кг*К; и - влагосодержание облучаемого материала, кг/кг; - изменение общего влагосодержание облучаемого материала во дт времени, кг/кг*с;

- изменение температуры облучаемого материала во времени, °С/с; дт е- критерий фазового превращения; г - удельная теплота фазового перехода, Дж/кг; qv -плотность потока тепла, Вт/м2.

В этом уравнении первый член учитывает кондуктивный теплоперенос, второй - затрату тепла на фазовые превращения (испарение влаги), третий-перенос тепло потоком жидкости.

Решение этого уравнения представляет значительные трудности, особенно если учесть изменение теплофизических характеристик и оптических свойств материала в процессе терморадиационной обработки. Поэтому для анализа процесса ИК-обработки рассматривают уравнение теплового баланса установки, выраженное в дифференциальной форме, и вводят в него ряд упрощений. Прежде всего предполагают, что прогрев материала происходит равномерно по его толщине, т. е. что в каждый данный момент времени в материале имеет место однородное температурное поле = 0. Оптические свойства и теплофизические характеристики дх материала, в первом приближении, считают неизменными.

Методика комплексного инженерного расчета РЖ-установки с параболическими отражателями для термообработки зернового сырья разработана с учетом рекомендаций акад. Плаксина Ю.М. [92,94]. Уравнение теплового баланса за время dt в общем виде, Дж: dQ«=dQM+dQucn+dQmm (7.1-2) где dQ^— энергия, сообщаемая облучаемому материалу, Дж. dQM—тепло, затраченное на нагрев материала, Дж; dQucn—тепло, затраченное на испарение влаги, Дж; dQmm— отдача тепла нагреваемым материалом в окружающее пространство, Дж.

Энергия, сообщаемая облучаемому материалу, Дж.: dQ0&l=dQnot+dQv (7.1-3) где dQ^—энергия, поглощаемая поверхностью тела за время с#,Дж; dQnoe=Ax.q-F0dt (7.1-4) Ах—поглощательная способность облучаемого материала; q— плотность теплового потока на поверхности облучаемого материала от излучателя с параболическим отражателем , Вт/м ;

F0 — площадь облучаемой поверхности материала в м ; dQv— энергия, проникающая внутрь тела и поглощаемая за время dt в плоскости координаты х; применительно к интегральному потоку, Дж: dQ=q0 exp(-Sx)F0dt = q( 1 - Ax)exp(-Sx)F0dt (7.1-5) Следовательно, энергия, сообщаемая облучаемому материалу, Дж: dQo6=AA-q.F0dt + q (l-Ax)exp(-Sx)F0dt = q (Ax +(l — Ax)exp(-SxJF0dt=q (Ax +(Rx +Tx)exp(-Sx)F0dt (7.1-6) S - коэффициент экстинции (ослабления), м"1.

Для одностороннего облучения направленным или диффузным потоком коэффициент экстинции определяется следующим образом:

S=KX+SX ,м'! (7.1-7) где Кх - коэффициент поглощения, м"1, Sx - коэффициент рассеяния «назад», м"1. dQ^ Я U Ах)ехр(-(Кх +Sx)x)F0dt (7.1-8) где х - оптическая толщина слоя облучаемого материала, м. Плотность теплового потока на поверхности облучаемого материала от излучателя с параболическим отражателем, Вт/м :

2 к x-h arctg y-VT z yjz2 + (x-h) arctg y-VT)Jz2+(x-hf z2+(x-h)2

-arctg x-h x-h)

-h ylz2+(y-VT)2 2 z

In y/z2 +(y-VT)2 + z д/z2 +f>-vr/ -z y.

7.1-8a) где x, z - координаты элементарной площадки эквивалентной поверхности dA,м; h, vr - координаты элементарной площадки dF на транспортере, м.

Количество энергия, сообщаемой облучаемому материалу, с учетом вышеприведенных формул, Дж: dQ«T (4 +O-Ajexp(-(Kx+SJx)F0 х

2 к x-h arctg y-VT z ^z2 + (x — h)'

-arctg y-VT)Jz2+(x-hf z2+(x-h)2

-haKt8Jz2+(y-v T)2 2 z x-h x-h)

In yjz2 +(y-VT)2 +z z2+(y-vr)2-z dt

У,

7.1-86)

Т.к. установка работает в непрерывном режиме, то все члены уравнения баланса целесообразно отнести к единице времени, т. е. выразить dQ^Jdt в Дж/с (Вт).

Тепло, затраченное на нагрев облучаемого материала, Дж: d<2M=GM.cM-dtM (7.1-9) где GM— масса облучаемого материала в кг за время dt; см— удельная теплоемкость облучаемого материала, кДж/кг*К; dtM—изменение температуры материала,°С.

Тепло, затраченное на нагрев транспортера, рассчитывается аналогично, Дж: dQmp=Gmp-cmp.dtmp (7.1-10) где GM — масса нагреваемого транспортера за время dt; стр — удельная теплоемкость материала транспортера, кДж/кг*К; dtmp—изменение температуры транспортера,°С.

Тепло, затраченное на испарение влаги, Дж: dQucn=r-qm.F-dt (7.1-11) л где qm — среднее значение плотности потока влаги в кг/(м с); г — удельная теплота испарения (считается величиной постоянной), Дж/кг;

F— площадь полной поверхности материала (предполагается, что Л испарение происходит на всей поверхности материала), м :

Я^-^рЛ^+S-V О (7.1-12) где ат - коэффициент диффузии влаги; р0 - плотность сухого вещества облучаемого материала; Vu3 - градиент влагосодержания в облучаемом материале; S - термоградиентный коэффициент; V/, - градиент температуры. з - индекс, обозначающий зону максимальной температуры в облучаемом материале.

Отдача тепла нагреваемым материалом в окружающее пространство,

Дж: dQ^ccJt^tJFdt + Ape^

Jtu-tJFdt =(ашя + aj (tH -tJFdt=ao6ut (tM-tJFdt (7.1-13) где ак— коэффициент теплоотдачи конвекцией,

Вт/м *К: tM—средняя температура материала за отрезок времени dt,°С;

100

Y ( t \ п liooj

Fdt=aK(tM-tJFdt + te — температура воздуха, °С.; tn — температура поверхности внутренних ограждений, °С.; епр— приведенная степень черноты облучаемого материала и внутренних поверхностей рабочей камеры £пр = спр14.9; спр — приведенный коэффициент излучения.

Акад. Плаксин Ю.М рекомендует принимать or = 18.6 —23.2 Вт/ м2 К.

В общем случае потери тепла через ограждения рабочей камеры определяются по известной формуле, Дж:

Q^lXkFjL-tj] (7.1-14) где к — общий коэффициент теплопередачи, Вт/м2К;

F— площадь поверхности ограждений, м2; tm— средняя температура воздуха в рабочей камере в °С: tm — температура воздуха в помещении в °С.

Общий коэффициент теплопередачи определяют по известной формуле, Вт/м2*К:

1 (7.1-15)

1 1 ах Яп а2 где ах — коэффициент теплоотдачи от среды рабочей камеры к внутренней поверхности ограждения, Вт/м *К; а2 — коэффициент теплоотдачи от наружной поверхности л ограждения к окружающему воздуху, Вт/м *К;

8п — толщина отдельных слоев, из которых состоит ограждение, м; Хп — соответствующие коэффициенты теплопроводности, Вт/м*К. Теплообмен между газом и стенкой зависит от ряда факторов, важнейшими из которых являются: физические параметры газа, зависящие от его состава и температуры; режим движения газа, зависящий от скорости свободное или вынужденное движение, ламинарный или турбулентный режим движения); геометрические размеры рабочей камеры; расположение стенок (вертикальные или горизонтальные); состояние поверхности стенок (шероховатость).

В теории теплообмена подробно рассматривается влияние указанных факторов на коэффициенты теплообмена и приводятся расчетные уравнения, полученные в результате обобщения огромного экспериментального материала. Это обобщение проведено на основании теории подобия; коэффициенты теплоотдачи можно определять из соответствующих критериальных уравнений [92].

Если в рабочей камере воздух движется под действием вентилятора, то имеет место вынужденное движение воздуха, и теплоотдача от воздуха рабочей камеры к стенке происходит в основном за счет вынужденной конвекции. Наряду с вынужденным движением в рабочей камере происходит и свободное движение воздуха; это движение обусловлено разностью между плотностями слоев воздуха по высоте рабочей камеры. Поэтому коэффициент теплообмена внутри рабочей камеры ах рекомендуется определять по формуле И. М. Федорова, Вт/м *К: а=А(а[ + а'г) (7.1-16) где А — коэффициент, зависящий от режима движения газа и состояния поверхности стенки; для переходного, турбулентного режима и шероховатой поверхности А - (1,2—1,3); а[—коэффициент теплоотдачи при вынужденном движении газа, Вт/м2*К; а'г —коэффициент теплоотдачи при естественной конвекции газа, Вт/м2*К;

Коэффициент теплоотдачи при вынужденном движении газа а[ определяется из общей критериальной зависимости:

Nu = С • Re" • Ргт (7.1-17) где Nu— критерий Нуссельта, определяется следующим образом;

Nu = —l (7.1-18) Л

I — определяющий геометрический размер ограждения рабочей камеры, м;

Л — коэффициент теплопроводности, Вт/м*К;

Cyi,m—коэффициенты, учитывающие условия протекания процесса; vd

Re =--критерий Рейнольдса; (7.1-19) v и—скорость движения газа в м/с; л v— кинематическая вязкость газа в м /с; d — определяющий геометрический размер рабочей камеры (канала) в м; для рабочей камеры прямоугольного сечения (ширина В и высота Н) эквивалентный диаметр равен: с/ =4 —= 4 Ш = (7.1-20) эи П 2 (В + Н) В + Н v 1

S — площадь поперечного сечения потока газа, м2; 2

77 — смоченный периметр потока, м ; Рг— критерий Прандтля;

Рг = у = Ж (7.1-21) а Л а — коэффициент температуропроводности газа, м /с; л j. - коэффициент динамичекой вязкости, кг*с/м ; л g - коэффициент ускорения свободного падения, м/с ; с - теплоемкость газа, кДж/кг*К. Для воздуха, как для двухатомного газа, Рг =0.7 и формула для определения числа Nu = C ■ Re" -Ргт упрощается и принимает вид:

Nu = C- Re" (7.1-22) при 7te<105 Nu = 0.66-Re05 при 7?e>105 Nu = 0.032-Re™

Коэффициент теплоотдачи при естественной конвекции газаа'г определяется из следующей критериальной зависимости:

Nu = С" -(Gr- Рг)" (7.1-23) критерий Граасгофа:

Gr = v2 к-к ч К j

7.1-24) te- средняя температура среды (воздуха) в рабочей камере, С; tn - температура внутренней поверхности рабочей камеры,°С. С" р— коэффициенты, учитывающие условия протекания процесса для различный значениях (Gr-Pr) определяется из таблицы 7.1.1 (данные Михеева М.А.)

1. Аболинып Я.Т., Долаиц Я.А., Ильясов С.Г., Красников В.В. Выбор генератора инфракрасного излучения при терморадиационной обработке древесины и древесных материалов. - Известия ВУЗов. Лесной журнал, 1971, № 2, с. 86 - 90.

2. Аврааменко В.Н., Есельсон М.П. , Заика А. А. Инфракрасные спектры пищевых продуктов. М.: Пищевая пром-сть, 1974. -174 с.

3. Адриянов В.Н. Основы радиационного и сложного теплообмена. М.; Энергия, 1972. - 464 с.

4. Азарскова А.В. Термовлажностная обработка пшеницы и ее текстурные свойства. Автореф. дисс. канд. техн. наук: 05.18.12. МГАПП, 1995, с.23

5. Александров И.А., Соболев В.В. Аналитические функции комплексного переменного М.: Высшая школа, 1989 с. 192

6. Ангерсбах А.К. Интенсификация терморадиационно-конвективной сушки яблок и айвы. Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук. М.1987.

7. Ангерсбах Н.И. Терморадиационно-конвективная сушка винограда с использованием солнечной энергии. Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук. М.1986. -с.222

8. Афанасьев В.А., Егоров Г.А. Влияние инфракрасного нагрева на микроструктуру зерна ячменя. Труды ВНИИКП, 1983. Вып. 22, с.1-6.

9. Бабушкин А.А. и др. Методы спектрального анализа. М.: Изд. МГУ, 1962.

10. Балалов А.Ф., Петров С.В. К вопросу выбора рациональных излучателей ИК лучей для сушки пищевых продуктов. Межвузовская конференция "Новые физические методы в пищевой промышленности". М., 1967.

11. Башмаков В.И., Пахомов П.Л., Рогов И.А. и др. Аналитическое обобщение энергетических характеристик инфракрасных излучателей. -Электронная обработка материалов, № 5,1971.

12. Бачурская Г.Д., Гуляев В.И. Пищевые концентраты. Москва.: Пищевая промышленность., 1976, 335с.

13. Белоногов Е.К. Постановки и методы решения обратных задач радиационного теплообмена. ИФЖ, 1989, т. 56, № 3, с. 491 - 497.

14. Белоногов Е.К., Ткач Д.С., Об устойчивости решений задач оптимизации параметров излучательных нагревательных устройств. 1989, ИФЖ, т. 56, № 3, с. 498 502

15. Беннет X., Беннет Д. Прецизионные измерения в оптике тонких пленок. —В кн.: Физика тонких пленок. Пер. с англ./Под ред. Г. Хасса и Р. Туна. М.: Мир, 1970, т. 4, с. 122.

16. Березовский Э.И., Трофимов В.П. У1 Всесоюзная конференция по радиационному теплообмену в технике и технологии. Обзор. ИФЖ, 1988, т. 55, №6, с. 1034-1036.

17. Борхерт Р., Юбиц В. Техника инфракрасного нагрева. М. JL: Госэнергоиздат, 1963, с. 273.

18. Брамсон М.А. Справочные таблицы по инфракрасному излучению нагретых тел. М.: Наука, 1964.

19. Брязун В.А. Исследование термодинамических и гидротермических процессов в хлебопекарных печах. М. Дисс. к.т.н. М.: МТИПП.

20. Блох А.Г. и др. Теплообмен излучением. М.: Энергоатомиздат, 1991, с. 432.

21. Буляндра А.Ф. Теплофизические основы расчета терморадиационных сушильных установок пищевой промышленности. Канд. дисс., КТИПП, Киев, 1969

22. Буляндра А.Ф. и др. Установка для измерения терморадиационных характеристик пищевых продуктов. Известия ВУЗов. Пищевая технология, № 5, 1974, с-140.

23. Вишневский Р.Н., Плаксин Ю.М. Рациональное размещение инфракрасных излучателей в установках с лучистым нагревом. Технология судостроения, 1974, № 10, с. 111 - 115.

24. Волохов Г.М., Залепуга А.С. Комплексное определение теплофизических характеристик твердых и сыпучих материалов при комнатных температурах //И.Ф.Ж. 1969.-т.16. -№ 1.-C.95-100.

25. Волохов Г.М. Определение коэффициента температуропроводности при реализации комбинированных условий.// И.Ф.Ж. 1966.- т. 16. -№5. - с. 582-586.

26. Галин Н.М., Красников В.В., Плаксин Ю.М., Ильясов С.Г. Инфракрасная сушилка установка для производства панировочной муки и методика ее кинетического расчета. М. -: Сб. "Оборудование для пищевой промышленности" ЦНИИТЭИлегпипемаш, № 4,1976, с. 7 14.

27. Галин Н.М. Исследование терморадиационной сушки измельченного хлеба. Дисс. к.т.н., МТИПП, 1976, с. 286

28. Гельман В.Е., Яроцкий В.Д. Использование инфракрасного излучения в пищевой промышленности. Сб. «Опыт применения новых физических методов обработки пищевых продуктов», ГОСИНТИ, 1960

29. Геращенко О.А., Федоров В.Г. Техника теплотехнического эксперимента. Киев. 1964, с. 170.

30. Гинзбург А.С., Громов М.А. Теплофизические характеристики картофеля, овощей и плодов. -М.: Агропромиздат, 1987. -272 с.

31. Гинзбург А.С., Громов М.А., Красовская Г.И. Теплофизические характеристики пищевых продуктов. Справочник. М.: Агропромиздат, 1990. -258 с.

32. Гинзбург А. С., Громов М.А. Теплофизические свойства зерна, муки, крупы. М.:, Колос, 1984. - 304 с.

33. Гинзбург А.С., Красников В.В. Инфракрасное излучение как метод интенсификации технологических процессов пищевых производств. 3 кн.: Проблемы пищевой науки и технологии. М.: 1967, с.28-33

34. Гинзбург А.С. Инфракрасная техника в пищевой промышленности. М.: Пищевая промышленность, 1966, с. 407.

35. Гинзбург А.С. Основы теории и техники сушки пищевых продуктов. «Пищевая промышленность», М., 1967

36. Гинзбург А.С. Расчет и проектирование сушильных установок пищевой промышленности. М.: Агропромиздат, 1985, с. 335.

37. Гинзбург А.С. и др. Анализ данных по терморадиационным характеристикам различных материалов с целью выбора рациональных режимов термической обработки и сушки. Электронная обработка материалов, 1982, №2 с. 66-71.

38. Гинзбург А.С. и др. Исследование оптических свойств материалов, подвергаемых обработке терморадиацией. / И.Ф.Ж. 1965, т.8, - №6, - с.742-746.

39. Гинзбург А.С. и др. Оптические свойства материалов и их определяющая роль в выборе рационального режима терморадиационной сушки. / Тепло- и массоперенос. M.-JI.: 1966, т.5, №6, - с.593-604.

40. Гохштейн Д.П. Современные методы термодинамического анализа энергетических установок.: Энергия, М., 1969.

41. Грачев Ю.П. Математические методы планирования экспериментов. М. Пищевая промышленность, 1979, с. 199.

42. Грибкова Г.Н. , Ильясов С. Г., Казаков Е.Д. и др. Распределение поглощенной энергии в зерне. Изв. вузов. Сер. Пищевая технология, 1975, №1, с. 108-111

43. Грибкова Г.Н. Исследование оптических свойств зерна и продуктов его переработки. Канд. Дисс., МТИПП, М.: 1973

44. Гунькин В.А., Кирдяшкин В.В., Попов М.Л., Тюрев Е.П. Микронизация зерна ржи.- Тез.докл. Всесоюзн. Науч. Конф. «Пути повышения качества зерна и зернопродуктов, улучшения ассортимента крупы, муки и хлеба». М.: 1989, с.81-82

45. Гунькин В.А., Кирдяшкин В.В., Попов М.Л., Тюрев Е.П. Воздействие ИК-лучей на зерно ржи.- Тез. докл. Всесоюзн. науч. конф. «Электрофизические методы обработки пищевых продуктов и сельскохозяйственного сырья». М.: 1989, с. 161

46. Доронин А.Ф. Исследование процесса термической обработки кукурузных хлопьев ИК-лучами. Дисс.канд.техн.наук: 05.18.12. - МТИПП, 1975. -225с.

47. Долацис Я.А., Ильясов С.Г., Красников В.В. Воздействие ИК-излучения на древесину. Рига: Зинатне, 1973 - 275с.

48. Дрегалин А.Ф., Зенуков А.Ф. и др. Математическое моделирование высокотемпературных процессов в энергоустановках. Казвнь.: Издат. Казвнского ун.-та, 1985 с.263

49. Дущенко В.П., Буляндра А.Ф., Кучерук И.М. Исследование спектральных и энергетических характеристик некоторых "темных" инфракрасных излучателей. Электротермия, вып. 67,1968.

50. Зелинская JI.C., Ильясов С.Г. Спектральные терморадиационные характеристики гречихи при обработке ее ИК излучением. Труды ВНИИЗ., вып. 118, 1992, с.69,

51. Зелинская JI.C. Разработка технологии выработки гречневой крупы с сокращенным временем варки с применением ИК-излучения. Автореф. дисс. канд.техн.наук. 05.18.02.: МТИПП, 1992, с.25

52. Зигель Р., Хауэлл Дж. Теплообмен излучением. Пер. с англ./Под ред. Б. А. Хрусталева .М.: Мир, 1975. 934 с.

53. Иванов А.П. Оптика светорассеивающих сред. «Наука и техника», Минск, 1969

54. Иванов А.П., Шербаф Н.Д. Приставка для изучения свето-характеристик светорассеивающих объектов. Изв. АН СССР, №2, с39, 1962

55. Ильин В.А., Позняк Э.Г. Аналитическая геометрия. Курс высшей математики и математической физики. М.: Наука, гл. ред. физ.-мат. литературы, 1981 -с.232

56. Ильясов С.Г., Красников В.В. Методы определения оптических и терморадиационных характеристик пищевых продуктов. «Пищевая промышленность», М., 1972, с. 175.

57. Ильясов С. Г. Теоретические основы инфракрасного облучения пишевых продуктов. Автореф. докт. техн. наук. 05.12.14.-МТИПП., 1977,-46с.

58. Ильясов С.Г., Красников В.В. Физические основы инфракрасного облучения пищевых продуктов. -М.: Пищевая промышленность. 1978, с. 359.

59. Карпов A.M., Саруханов А.В. Теплофизические и физико-химические характеристики продуктов микробиологического синтеза: Справочник. М.: Агропромиздат, 1987. - 224 с.

60. Карслоу Г., Егер Л. Теплопроводность твердых тел. М.: Наука, 1964. -300 с.

61. Козлова М.С. Исследование процесса сушки пищевых продуктов и других материалов при переменных режимах. Дисс. канд. техн. наук. МТИПП, 1971.

62. Козелкин В.В., Усольцев И.Ф. Основы инфракрасной техники, М.: Машиностроение, 1985 - с.264.

63. Козырев Б.П., Вершинин О.Е. Определение спектральных коэффициентов диффузного отражения инфракрасной радиации от зачерненных поверхностей. Оптика и спектроскопия, 1959, т.6, №4, 542.

64. Ковальская Л.П., Сыроедов В.И. и др. Разработка процессов, обеспечивающих производство круп быстрого приготовления. ЦНИИТЭИ-Легпищемаш, 1985, Вып.4, с.5-8

65. Киракосян Ю.Р. и др. Применение ИК излучения при выработке хлопьев ячменя. М.: Пищевая промышленность, 1990, № 1, с. 51 53.

66. Красильщиков Л.Б. Современные методы изучения спектральной отражательной способности диффузно рассеивающих поверхностей. Труды ВНМС, т.6, с.221,1963

67. Красников В.В. Термодинамические характеристики массопереноса некоторых зерновых культур. / Известия вузов. Пищевая технология. 1969, № 3, с. 127-131.

68. Красников В.В., Ильясов С.Г. и др.: Метод исследования спектральных угловых характеристик пищевых продуктов при диффузном облучении. ЦНИИТЭИЛегпишемаш "Оборуд.-е для пищ. пром-сти". 1978, Вып.1, с.29-32

69. Красников В.В., Галин Н.М., Плаксин Ю.М. Лучистый теплообмен в многоярусных ленточных инфракрасных установках. Хлебопекарная и кондитерская промышленность. 1976, № 2, с. 20 - 21.

70. Левитин И.Б. Применение инфракрасной техники в народном хозяйстве. Л.: Энергоиздат, 1981, с. 264.

71. Лыков А.В. Методы определения теплопроводности и температуропроводности. -М.: Энергия, 1973. -336 с.

72. Лыков А.В. Теория сушки. М.: Госэнергоиздат, 1968. 470с.

73. Лыков А.В., Михайлов Ю.А. Теория тепло и массопереноса. М., Л.; Госэнергоиздат. 1963.

74. Лыков А.В. Теория теплопроводности. М.: Гостехиздат, 1967. 599с.

75. Лыков А.В. Тепломассообмен. М.: Энергия, 1971. 560с.

76. Мак Лоун P.P., Нобл Б. Математическое моделирование. - М.: Мир, 1979 - с.277

77. Математическое моделирование физических процессов. Сб. научных трудов под. ред. Н.Г. Волкова. М, МИФИ: Энергоатомиздат, 1986 - с.96

78. Математическое моделирование физических установок.- М, МИФИ: Энергоатомиздат, 1981 с. 112

79. Математическая статистика, /под ред. B.C. Зарубина, А.П. Крищенко М.: изд. МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2001 - с.424

80. Михелев А.А., Ицкович Н.М., Сигал М.Н., Володарский А.В. Расчет и проектирование печей хлебопекарного и кондитерского производств. М. : Пищевая промышленность, 1979, с. 327.

81. Михелев А.А., Володарский А.В. Современные тоннельные печи хлебопекарного производства. ЦНИИТЭИ-пищемаш. 1971.

82. Орлов А.И., Лисицына Н.В. и др. Влияние тепловой обработки поджариванием на физические и технологические свойства зерна. Труды ВНИИКП. 1976. Вып. П. с. 9-15

83. Островский Л.В. Метод комплексного определения интегральных характеристик пищевых продуктов./ Известия вузов. Пищевая технология. 1975. №2, с. 168-170

84. Панин А.С. "Исследование теплофизических процессов при обработке полупродуктов хлебопекарного производства; Диссертация на соискание ученой степени к.т.н., М.; 1979

85. Плаксин Ю. М. Исследование процесса выпечки . мучных кондитерских изделий в печах с инфракрасным излучением . Дис. . к. т. н.-М,: МТИПП, 1972-276с.

86. Плаксин Ю. М. Научно-технические основы пищевой технологии при ИК-энергоподводе. Дис. . д. т. н.-МГАПП, М, 1993.

87. Плаксин Ю. М. и др. Способ определения оптических свойств пищевых продуктов и устройство для его осуществления./ Положительное решение Госпатента СССР по заявке №4872276/13-100832 от 22.11.91г.

88. Плаксин Ю.М., Азарскова А.В. Теоретические основы лучистого теплообмена в инфракрасных установках и их расчет. Монография. М.: Издательский комплекс МГУ 111 1, 2001, с.54

89. Пятаков И.Ф. Исследование физического воздействия инфракрасного излучения на зерно. Автореф. дисс.канд. техн. наук. МТИПП, 1967.

90. Радиационно-оптические свойства керамики из диоксида кремния/Амосов А. В., Корпев В. В., Насельский С. П., Павлова И. А. — Изв. АН СССР. Сер. Неорганические материалы, 1983, т. 19, №1, с. 142—146.

91. Рогов И. А., Горбатов А.В. Физические методы обработки пищевых продуктов. М: Пищевая пром.-сть, 1974.- с.583

92. Рогов И.А. Основные тенденции в развитии пищевых отраслей промышленности. Материалы ГУ Всессоюз. научн. конф. Кемерово. 1991, с. 15-33.

93. Рогов И.А., Жуков Н.Н. Применение инфракрасного излучения в отраслях пищевой промышленности. М., 1971, с.78.

94. Рогов И.А., Богатырев А.Н. Обеспечение населения продуктами питания. У Всессоюз. науч.-технич. конф. Электрофизические методы обработки пищевых продуктов. М., 1985.

95. Рогов И. А., Липатов Н.И. Исследование в области совершенствования качества многокомпонентных комбинированных продуктов питания. Материалы ГУ Всессоюз. научн. конф. Кемерово. 1991, с. 99-107.

96. Рыжков Л.Н., Лучшева З.А. Выбор спектра излучателей для установок инфракрасного нагрева и сушки. Труды ВНИИЭТО, вып. 4, М.,: Энергия, 1970.

97. Рыжков В.И. Перспективы создания селективных печей для инфракрасного нагрева не окисленных металлов. Электротермия, вып. 109, 1971.

98. Рычков В.И. Сушка и нагрев инфракрасным излучением.-Светотехника и инфракрасная техника. 1973, т. 3, с. 215 -230.

99. Рябинкина Г.Е. Исследование теплообмена в рабочей камере и каналах хлебопекарных печей с рециркуляцией продуктов сгорания при выпечке подовых сортов хлеба. Дисс. канд. техн. наук. М., 1975.

100. Селюков Н.Г. Исследование оптических свойств пищевых продуктов, подвергаемых обработке терморадиацией. Дисс. канд. техн. наук. М., 1968, с.182

101. Спэрроу Э. М., Сесс Р. Д. Теплообмен излучением. Пер. с англ./Под ред. А. Г. Блока. М.: Энергия, 1971.294 с.

102. Суринов Ю.А. Лучистый теплообмен. Труды МТИПП, 1962, вып. 15, с. 127-126.

103. Топорец А.С. Методы и аппаратура для измерения диффузного отражения. Сб. "Спектроскопия светорассеиваюших сред", Минск, Изд. АН БССР, 1963-С.192

104. Топорец А.С. Оптика шероховатой поверхности. Л.: Машиностроение. Ленингр. отд.-е, 1988 - с.191

105. Тюрев Е.П. Эффективность технических процессов обработки пищевых продуктов ИК-иэлучением. -Автореф. дисс. д. т. н.: 05.18.12.-МТИПП,М. 1990. -66с.

106. Тюрев Е.П., Ильясов С.Г., Агеенко И.С. и др. Новые прогрессивные и комбинированные теплотехнические принципы в пищевой технологии. -Всесоюз. конф. "Проблемы энергетической тепло технологии. М.:1983.-114с.

107. Тюрев Е.П., Зверев С.В., Азарскова А.В. Кондиционирование зерна с применением ИК-излучения. Научно-техн.-е достижения и передовой опыт в отрасли хлебопродуктов. М.: ЦНИИТЭИ Хлебопродуктов, 1976, вып.6, с.11-15

108. Фабелинский И.Л. Молекулярное рассеяние света. М., 1965

109. Федоров Н.Е., Рогов И.А., Головкин А.Е. Распределение плотности интегрального лучистого потока для некоторых инфракрасных излучателей. Изв. ВУЗов. Пищевая технология. 1966, № 6.

110. Филатов В.В., Плаксин Ю.М. Нетрадиционное сырье в сухих завтраках. М.: Хлебопродукты. №5. 2003 - с.35

111. Филатов В.В., Елькин Н.В., Мошарова И.В., Кирдяшкин В.В. Новая техника новые возможности. - М.: Хлебопродукты. № 5. 2003 - с.32-34

112. Хейфец И.Б. Разработка способов, обеспечивающих производство из крупяного сырья концентратов, не требующих варки. Автореф. дисс.канд.техн.наук. 05.18.02. МТИПП, 1986. - 24с.

113. Хейфец И.Б., Карпов В.Г. Об изменении структуры крахмалсо-держащего сырья при получении продуктов быстрого приготовления. М.: Сахарная пром-сть, 1986, №7. с.50-52

114. Худоногов A.M. Обработка продуктов концентрированным электроинфракрасным нагревом. Механизация и электрификация сельского хозяйства. М.: ВО "Агропромиздат", 1987, №9. с.55

115. Цирлин Ю.А. и др. Диффузия света в рассеивающих средах. Оптика и спектроскопия, 1962, т.12, №2, 304.

116. Чудновский А.Ф. Теплофизические характеристики дисперсных материалов. -М.: Госиздат физ.-мат. лит., 1962.-456 с.

117. Эккерт Э.Р., Дрейк P.M. Теория тепло- и массообмена. Госэнергоиздат, 1961.

118. Cereal Chem. 1981,v.58, №7, р.53-56

119. Food Prod.- Develop. 1979, v. 13, №7, p.50-51

120. Filatov V.V., Elkin N.V., Andreeva A.A. Technical equipment of the third millennium. Materials of the international conference «International Congress Engineering and Food - ICEF9 », France, Montpellier, 2004- p.p. 619623

121. Filatov V.V., Tujilkin V.I., Plaksin J.M. Computer model operation of a composition of combined foodstuff Materials of the international conference « International Congress Engineering and Food - ICEF9 », France, Montpellier, 2004-p.p. 346-351

122. Grit.-Rev. Food Gei.Nutr.,1977, v.6, №2, p.339-340

123. J. Agric. Eng. Res. 1973, v.18, p.59-61

124. J. Agric. Food. Chem. 1977, v. 25, №7, p.815

125. J. Sci. Food Agric. 1964, v. 15, №7, p.108

126. J. Microwave Power, 1972, v.7, №4, p.215-217

127. Milling and baking news., 1979, v.30, №1, p.33-34

128. Potsch A., Tessmer E. Erfahrungen mit dem Infrarotofen. "Brot und Geback", № 7,1954.

129. Pierce C.W. Infrared radiation of seed. Patented September 26, 1972, № 3694220, us. cl. 99-2.

130. Plaxine J. Calcul des processus de chauffage et de sechage dana les sechoirs a rayoonement therucigue. Algerie, JNIL, 1988, p.68.

131. Plaxine J. Calcul des processus sechoirs a rayoonement therucigue. Algerie, JNIL, 1988, p.50