автореферат диссертации по технологии продовольственных продуктов, 05.18.12, диссертация на тему:Совершенствование процесса вакуум-сублимационной сушки зародышей зерна пшеницы

На правах рукописи

Моисеева Ирина Станиславовна

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ПРОЦЕССА ВАКУУМ-СУБЛИМАЦИОННОЙ СУШКИ ЗАРОДЫШЕЙ ЗЕРНА ПШЕНИЦЫ

Специальность 05.18.12 - Процессы и аппараты

пищевых производств

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Воронеж - 2005

Работа выполнена на кафедре машин и аппаратов пищевых производств Воронежской государственной технологической академии.

Научный руководитель - заслуженный деятель науки и техники

РФ. доктор технических наук, профессор Кретов Иван Тихонович

Официальные оппоненты - академик РАСХН, доктор

технических наук, профессор Панфилов Виктор Александрович

кандидат технических наук Мосолов Григорий Иванович

Ведущая организация - ОАО «Воронежский комбикормовый

завод»

Защита диссертации состоится «21 » июня 2005 года в 13 часов 30 минут па заседании диссертационного совета Д 212.035.01 при Воронежской государственной технологической академии по адресу. 394000, г. Воронеж, проспект Революции, 19, конференц-зал.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ВГТА.

Автореферат разослан «/^ » ¿¿¿^Х 2005 г.

Ученый секретарь диссертационного Совета

Шевцов А.А.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы.

В настоящее время при переработке зерна пшеницы, отделяемые зародыши используются нерационально в качестве отрубей. Так как зародыши пшеницы являются наиболее ценным продуктом, содержащим витамины группы В, витамин Е, белки с незаменимыми аминокислотами, липиды. то их использование в качестве ценных пищевых добавок и лечебно-профилактических препаратов является актуальной задачей.

Однако широкое использование пшеничных зародышей сдерживается ввиду их нестойкости при хранении. Первопричиной порчи зародышей пшеницы является окисление содержащегося в них жира под действием ферментов липазы и липоксигеназы. Особенно подобное негативное влияние проявляется при проведении обезвоживания пшеничных зародышей тепловой конвективной сушкой. Поэтому для их обезвоживания целесообразно использовать вакуум-сублимационную сушку, позволяющую с одной стороны снизить активность ферментного комплекса низкой температурой, а с другой стороны ограничить доступ кислорода воздуха к жировым клеткам зародышей.

Применение СВЧ-нагрева для интенсификации процесса вакуум-сублимационной сушки пищевых материалов является перспективным направлением при разработке процесса сушки в непрерывном режиме. Однако интенсивное образование паровой фазы при использовании СВЧ-энергоподвода приводит к негативному эффекту, связанному с несвоевременным удалением молекул испарившейся воды от поверхности сублимации. Поэтому для обеспечения эффективного транспортирования молекул воды из зоны сублимации целесообразно использовать более подвижный инертный газ, который в свою очередь является и дополнительной конвективной составляющей энергоподвода

Цели и задачи диссертационной работы. Настоящая работа посвящена теоретическому и экспериментальному исследованию процесса вакуум-сублимационной сушки зародышей зерна пшеницы в поле СВЧ и использованием инертного газа.

В соответствии с поставленной целью решались следующие задачи:

- исследование свойств зародышей зерна пшеницы как объекта сушки;

-разработка математической модели вакуум-сублимацион-ного обезвоживания сыпучего продукта в слое с использованием СВЧ-энергоподвода и теплоты инертного газа;

РОС. НАЦИОНАЛЬНАЯ БИБЛИОТЕКА

- изучение различных способов замораживания зародышей зерна пшеницы, с точки зрения повышения эффективности процесса обезвоживания;

- исследование кинетических закономерностей процесса вакуум-сублимационной сушки с использованием СВЧ-энергоподвода и инертного газа;

- разработка новых способов вакуум-сублимационного обезвоживания термолабильных продуктов и оборудования для их осуществления:

- разработка новых способов и оборудования для обеспечения технологии комплексной переработки зародышей зерна пшеницы, использующей вакуум-сублимационное обезвоживание;

- создание способа и схемы автоматического управления процессом вакуум-сублимационной сушки зародышей зерна пшеницы с использованием низкотемпературных источников энергии.

Научная новизна. Исследованы структурные, физические теп-лофизичеекие и электрофизические свойства зародышей зерна пшеницы как объекта сушки. Определена криоскопическая температура и количество вымороженной влаги пшеничных зародышей пшеницы Исследова-нь1 формы связи влаги в зародышах зерна методом дифференциально-термического анализа. Разработана математическая модель процесса вакуум-сублимационной сушки зародышей зерна пшеницы в сверхвы-со <очастстном поле с использованием инертного газа. Исследованы кинетические закономерности замораживания и сублимационного обезвоживания исследуемого продукта с использованием криоагента.

Практическая значимость работы заключается в том, что разработан способ получения сублимированных зародышей зерна пшеницы. Разработаны оригинальные конструкции вакуум- сублимационных сушильных установок непрерывного действия с СВЧ-энгргоподводом и использованием криоагента. Разработаны спосо-бь автоматического управления процессом вакуум-сублимационной суики с использованием низкопотенциальной энергии хладагента. Предложена схема переработки зародышей зерна пшеницы с комплексным применением криоагента и разработаны оригинальные конструкции оборудования для его осуществления.

Новизна технических решений подтверждена патентами РФ №2206365, № 2230267, № 2224582, № 2229112, № 2232361, № 2244233, № 2245084 и положительными решениями о выдаче патента РФ по заявкам № 2004107153/06 и № 2004103647/06

Апробация работы. Основные результаты исследований доложены и обсуждены на отчетных научных конференциях в Воронежской государственной технологической академии (с 2001 по 2005 гг), меж-

дународной научно-технической конференции «Современные технологии переработки животноводческого сырья в обеспечении здорового питания: наука, образование и производство» (2003 г.) и на международной научно-практической конференции «Научные основы процессов. аппаратов и машин пищевых производств» в г. Краснодар (2002 г.).

Результаты работы экспонировались на постоянно действующих международных и межрегиональных выставках г. Воронежа: VI международной выставке «Мясомолочная индустрия»; VI международной выставке «Агротехмаш 2001»; «Продторг 2001»; «Продторг 2002»; «Пивной сезон Напитки Бар Магазин Ресторан 2002»; 7-ой межрегиональной выставки «Агропром»; 6-й межрегиональной выставки "Ветеринария. Зоотехния"; 3-й специализированной выставки "Продмаш 2002"; 15-ой межрегиональной выставки «Продторг 2002»; «Мясомолочная индустрия Оптовая ярмарка продуктов питания 2002»; «Воронежпродэкспо 2003»; 17-ой межрегиональной выставки «Продторг 2003»; «Воронежпродэкспо 2004»: Межрегиональной агропромышленной выставке «Урожай 2004»; 19-ой Межрегиональной специализированной выставки «Продторг 2004», а также в г. Нижний Новгород в 9 Всероссийском научно-промышленном форуме «Россия единая» 2004, в г. Ярославле в межрегиональной выставке «Лучшие ювары России» 2004 и отмечены 18 дипломами выставок. Получено свидетельство участника конкурса русских инноваций-2003, проводимого ЗАО «Журнал «Эксперт» г. Москва. Работа отмечена благодарностью Администрации Воронежской области.

Результаты работы используются в учебном процессе в качестве материалов курсового и дипломного проектирования.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 16 работ, в том числе получено 7 патентов Российской Федерации и 2 положительных решения о выдаче патента РФ.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, основных выводов и результатов, списка литературы и приложения Работа изложена на 169 страницах машинописного текста, содержит 97 рисунков и 12 таблиц. Список литературы включает 102 наименования. Приложения к диссертации представлены на 30 страницах.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы диссертационной работы, ее научное и практическое значение.

В первой главе приводится обзор характеристик и свойств зародышей зерна пшеницы как объекта сушки, литературные данные о современном состоянии теории, техники и технологии предварительного замораживания пищевых сред с использованием криоген-

нь'Х жидкостей, а также процесса вакуум-сублимационной сушки с использованием криоагентов.

На основании проведенного анализа сформулированы цель и задачи диссертационной работы.

Во второй главе исследовано влияние исходной концентрации сухих веществ на криоскопическую температуру и количество вымороженной влаги и проведен дифференциально-термический анализ, на основе которого определены температурные интервалы, соответствующие удалению различно связанной с материалом воды.

Путем микроструктурного анализа с использованием различных красящих реактивов было выявлено расположение и количество микроструктур исследуемых зародышей зерна пшеницы, содержащих белки в количестве 21,66 %, углеводы 26,94 % и жиры - 28,93 %.

Исследование физических характеристик показали, что с увеличением влажности незначительно убывают насыпная плотность от 400 до 370 кг/м3; коэффициент плотности укладки от 0,32 до 0,28 и нешачительно возрастают плотность от 1250 до 1290 кг/м1; пороз-но:ть слоя от 68 до 72 %. А более значительный рост наблюдается с увеличением влажности коэффициента трения по нержавеющей стали от 0,65 до 0,72, по фторопластовой поверхности от 0,39 до 0,55; угла естественного откоса при измерении способом обрушения от 21 до 31 град., при измерении способом насыпания от 33 до 47 град.

На основе анализа экспериментальных исследований физических характеристик были разработаны на уровне изобретения устройство (рьс. 1) и новый способ определения коэффициента трения скольжения пи левых материалов (патент №2229112), включающий создание номи-' 1 нальной нагрузки при кон-

такте материала с контробразцом за счет действующей на материал центробежной силы, приведение во вращение контробразца и косвенное определение коэффициента трения скольжения по измеренной силе трения регистрирующим прибором из условия равенства силы и силы

Ри; I Смлпусчройствадляопретслснняскольжения пишевых продуктов 1 - карусель. 2 - электродвигатель. 3 - регулятор, 4 - тахометр. 5 - обойма в форме стакана 1 в прозрачного ма гер1 и а, 6 - противовес для уравновесь вания да тробежной силы, действующей на стакан, 7 - контробракц в виде сменной контрольной пластинки. 8 - патрон е испытуемым материалом, 9 - планка 10 -пружина 11 -ручка. 12-шбкийтросик. 13-крышка

трения Рф=6тшгЯ тяжести Ртяж - гт^ (рис. 2) по формуле

г = _!_, (О

Способ определения коэффициента трения скольжения пищевых материалов и устройство для его осуществления позволяют с высокой точностью оперативно определить коэффициент трения скольжения различных трущихся пар по поверхностям различной формы.

Определены коэффициенты температуропроводности а, теплопроводности X и удельной теплоемкости с, характер изменения которых показал, что с понижением температуры ниже О °С коэффициент температуропроводности и теплопроводности монотонно возрастают, а значение удельной теплоемкости снижается. При температурах выше О °С теплофизические свойства температуропроводность а и теплопроводность X с увеличением температуры резко возрастают и при этом более интенсивно, чем теплоемкость с.

При определении электрофизических характеристик был использован экспресс-метод, разработанный в Московском институте народного хозяйства им. Плеханова. Было выявлено, что значение г:" в значительной степени зависит от влажности, т.е. вода играет определяющую роль в процессе поглощения энергии при диэлектрическом нагреве. С понижением температуры замороженных зародышей зерна пшеницы происходит увеличение доли вымороженной влаги и соответствующее снижение коэффициента поглощения до некоторого минимального уровня, т.е. до момента, когда в продукте большая часть влаги ста-ю-вится вымороженной. Наряду с этим некоторое уменьшение значения е" с повышением температуры в области положительных температур можно объяснить уменьшением е" воды при повышении температуры.

В третьей главе приведена физическая (рис. 3) и математическая модель процесса вакуум-сублимационного обезвоживания зародышей зерна пшеницы в сверхвысокочастотном поле и использованием инертного газа и ее численное решение.

Исходя и:; физической модели (рис. 3) в осушенной зоне, фазовые превращения отсутствуют, поэтому математическая постановка задгчи будет включать два уравнения:

7

1 \

1 ---1

1 ю!

ф

Рис 2. Расчетная схема действующих сил в трущейся паре «испытуемый материал - поверхность контробразца»

( I '><>" ир1М>\

ПиНН/К ИПС/ШИШ а '{1Л1

Рис 3 Физическая модель процесса вакуум-сублимационной сутки с исполь ивдннем СВЧ-энергоподвода и инертного газд

ат(х,т) а2т,Ы gy (2)

а,---,

от 5х" д\-

(3)

ф(х,т) 1 9 ( др

^^TM(x,x)|-rJKs+QKp+QCB4; (6)

5т cpyc5xv Граничные и начальные условия для уравнения (2...3) определяются из физических условий процесса:

при т = 0; 0 < х < Xj(t), Т,(х, 0) = Т0; (4)

при г > 0; х = 0, Т,(0, t) = Tw ■= const; (5)

при х > 0; х = Xi(x), T,(xi(x), x) = T„(xi(x), x). (6)

Запись математической модели для зоны III будет выглядеть аналогично, что и для зоны I.

В замороженной зоне II происходит перенос тепла посредством конвекции и теплопроводности, перенос массы и фазовые превращения. Поэтому математическая модель процесса в этой зоне состоит из трех уравнений:

öT„(x,x) д (л д

су-—--- = —

дх дх

= (V)

Рн=Рп+Рг- (9)

Начальные и граничные условия для уравнений (6)...(8) определяются следующим образом:

х - 0: и |(х, 0) = uo = const, (10)

х > 0: U|i(xi, х) = Uii(x2, х) = 0. (11) На подвижных границах влагосодержание равно нулю.

х = 0: Тц(х, 0) = То; (12) х > 0: Т„(хь х) = Т|(Х|, х), Т„(х2, т) = Т0(рв) = const; (13) х = 0:р„(х,0) = ро; (14) х > 0: р„(х, х) = р,(хь г), р(х2, т) = рв- (15) Кроме этого задача включает условия Стефана на подвижных границах раздела фаз - «особые» геометрические условиях > 0; х = х,; (16)

d*' 1 ^Д-ь.Д!; (17)

s

dx слЧ 1 öx " дх

х > 0; х = х2; (18)

ат

dx or " дх

b Д; (19)

Таким образом, задача сводится к решению единой для осушенной и замороженной зоны системы уравнений с различными коэффициентами переноса, скачкообразно меняющимися на границе.

Сформулированная математическая модель была численно решена методом конечных разностей (метод сеток) и в результате машинного эксперимента, при помощи разработанного программного обеспечения были получено распределение температуры в слое в любой момент времени (рис. 4) и график границ зон в зависимости от времени (рис 5).

Ява

Рис. 4 Г "рафик распределения температуры по зонам в зависимости от времени

Рис 5 График границ зон в зависимости от времени

В четвертой главе изложено описание экспериментальной вакуум-сублимационной установки (рис. 4) и результаты экспериментальных исследований предварительного замораживания и вакуум-сублимационной сушки зародышей зерна пшеницы.

С целью определения продолжительности процесса замораживания зародышей зерна пшеницы были проведены экспериментальные исследования предварительного замораживания в холэ-дильной установке НС 280-''0 «Frigera» с температурой -50 °С, криогенными жидкостями (жидкий азот), а также при испарительном замораживании в вакуумной каме|зе сушилки КС-30 (рис 4).

Рис 4 Экспериментальная установка 1 - корпус суб-лимацио! 'ной установки. 2 - весы, 3 - СВЧ-камера с волноводом для ичучения кинетики сушки. 4 - герметичная крышка установки: 5 - фторопластовая вставка, 6 - десублиматор, 7 - вакуум- насос. 8 - двучетупенча-1 ый компрессор хоподильной машины, 9 - водяной конденсатор. 10, 12 - терморегулирующий вентиль; 11 - переохладитель (промежуточный сосуд), 13 - блок ма( нетронов, 14 - потенциометр КС! 1-4. 15 - блок управления магтаяронами, 16 - контрольный стенд сублимационной сушилки; 17 - сосуд Дьюара

Пр. (О 1^111^1] носи Юл

Рис. 5. Кривые замораживания зародышей зерна пшеницы при \У - 16,7 % 1 - при замораживании в холодильной установке; 2 - при испарительном замораживании; 3 - при замораживании в среде жидкого азота

Согласно полученным данным (рис 5) при предварительном замораживании зародышей зерна пшеницы в холодильной установке (кривая 1) имеет место минимальная скорость процесса. Это объясняется маленькой разностью темпера!ур охлаждаемого продукта и камеры. Кроме этого при медленном замораживании образуются единичные крупные кристаллы во внеклеточном пространстве, приводит к разрыву клеток. Также в этом случае возможно диффузионное перемещение веществ вследствие возникающей разности их концентраций, обусловленной выделением части воды в виде льда в зонах продукта, температура которых ниже крио-скопической, что нарушает обычное соотношение компонентов в тканях.

При испарительном замораживании в вакууме зародышей зерна пшеницы (рис. 5, кривая 2) скорость процесса на 30 % ниже скорости предварительного замораживания в среде жидкого азота при атмосферном давлении. Это объясняется лимитирующим фактором внутреннего массообмена при испарительном замораживании, т.е. влага в продукте должна сначала выйти на поверхность, а уже потом испариться в вакуумное пространство, и при этом скорость испарения молекул воды ниже, чем у азота. При этом на поверхности продукта образуется уплотненный слой, замедляющий миграцию влаги и, следовательно, уменьшающий скорость вакуум-сублимационной сушки.

При предварительном замораживании в среде жидкого азот (рис 5, кривая 3) имеет место максимальная скорость процесса. Это объясняется большой разностью температуры испарения азота (-196 °С) и температуры зародышей зерна пшеницы (20.. .24 °С).

Быстрое замораживание с образованием мелких кристаллов льда позволяет также повысить последующую скорость вакуум-сублимационной сушки, благодаря тому, что увеличивается удельная поверхность испарения и не происходит уплотнения тех зон продукта, из которых влага при медленном замораживании перемещается (перераспределяется) к образующимся крупным кристаллам льда. Более того, при сублимации влаги из быстрозамороженного продукта образуется равномерная мелкопористая структура высохшего слоя с меньшим сопротивлением для теплоподвода к замороженной части продукта и выходу пара от границы фронта сублима-

Рис 6 Кривые сушки, скорости сушки и термограммы обезвоживания зародышей зерна пшеницы при различных способах замораживания 1 - предварительное замораживание в холодильной установке, 2 - испарительное замораживание, 3 - предварительное замораживание в среде жидкого азота

ции. В связи с вышеизложенным является целесообразным применение предварительного замораживания жидким азотом продуктов перед сублимационной сушкой в связи с получением мелкокристаллической структуры льда, вызванной максимальной скоростью ее образования.

Для экспериментального определения влияния условий замораживания на процесс ваьу-ум-сублимационной сушки и сравнительного анализа эффективности процесса сушки п[х> вели ряд экспериментов (рис. 6).

Сушку проводили пои следующих режимных параметрах процесса: напряженность электромагнитного поля Е = 3,5 кВ/м; остаточном давлении р = 50...80Па и температуре —40 °С. Такой выбор напряженности поля связан с тем, что дальнейшее ее увеличение приводило к возникно-

вению «коронных» разрядов, вызывавших неравномерный нагрев и порчу продукта. Как видно из приведенных графиков, временной интервал процесса сушки при самозамораживании (кривая 2), замораживание в хохо-дильной установке (кривая 1) и среде жидкого азота (кривая 3) до заданной влажности (3,5 %) резко отличается. Таким образом, из анализа кривых на рис. 6 видно, что наибольшая скорость сушки достигается при предварительном замораживании в среде жидкого азота.

Различия в скорости сушки продуктов с различными способами замораживания можно объяснить исходя из следующих соображений При испарительном замораживании в результате непрерывно повышающегося вакуума свободная влага интенсивно испаряется из образца (порядка 14 %), что сопровождается непрерывным снижением температуры (кривая 2, рис. 6) до температуры замерзания. Затем влага кри сталлизуется с выделением теплоты, о чем свидетельствует участок

кривой близкий к горизонтальной прямой, после чего происходит дальнейшее понижение температуры за счет сублимации поверхностного слоя льда, до температуры продукта -40 °С. При включении магнетронов самозамороженный продукт практически мгновенно прогревается по всему объему, вследствие чего процесс сублимации значительно интенсифицируется. В течение периода постоянной скорости сушки происходит интенсивная сублимация влаги (удаляется порядка 55.. .60 % влаги), температурный градиент по толщине (3 см) материала (температура в нижнем слое -18...-20°С, на поверхности -20...-23 °С) практически отсутствует. Скорость сушки при испарительном замораживании в первом периоде меньше чем у предварительно замороженного в холодильной установке образца, вследствие более плотной и соответственно менее развитой поверхности сублимации. Это сказывается и в периоде досушки, из-за того, что процесс идет медленнее за счет повышенной концентрации сухих веществ в поверхностных слоях гранул продукта и их уплотнения, что затрудняет миграцию влаги, вследствие меньшей паропроводящей способности образующегося сухого слоя. Таким образом, использование испарительного замораживания приводит к усадке продукта, нарушению его пористой структуры.

В процессе сушки предварительно замороженного в камере холодильной установки до конечной температуры -40 °С образца (кривая 1 рис. 6) наблюдается развитие зоны сублимации по толщине образца и объемное испарение влаги в образующиеся щели, микротрещины и полости продукта, возникшие при формировании крупных кристаллов льда, что однако ухудшает структуру продукта. При этом способе замораживания сушка идет медленнее за счет перераспределения влаги и сухих веществ, при образовании крупных кристаллов льда и уплотнение структуры в местах, где не происходила кристаллизация влаги, которая перераспределилась (переместилась) в зону кристаллизации. При сушке зародышей зерна пшеницы, предварительно замороженных в среде жидкого азота до температуры -40 °С и ниже, сушка идет наиболее интенсивно (кривая 3 рис. 6) в результате равномерного распределения мелких кристаллов льда в продукте, что облегчает диффундирование молекул воды от их поверхности к свободной поверхности продукта.

На основе исследования влияния мощности СВЧ излучения на продолжительность обезвоживания исследуемого продукта, были получены графики (рис. 7) из анализа которых видно, что с увеличением мощности (кривая 2 рис. 7) СВЧ излучения время сушки уменьшается. Однако дальнейшее увеличение мощности, приводит к возникновению «коронных» разрядов, вызываемых ионизацией разреженной парогазовой смеси и

I 1

1

1

1 1 1

|\ 1

1 1 л, ь—1

1

-- --- --

у 1 1

.1 X ш и 14 1 < 1 к •>

1?—

-1

4'+

I: !! и 1« >0

Рис. 7. Кривые сушки, скорости сушки и термограмма обезвоживания зародышей зерна пшеницы при различной мощности СВЧ-излучения: 1 -600 В, 2 - 1200 В

порче продукта. При этом по характеру кривых можно судить о том, что мощность излучения мало влияет на период постоянной скорости сушки, а уменьшает период падающей скорости сушки и время нагрева продукта.

Это связано с тем, что при увеличении мощности СВЧ-излучения в процессе сублимации более интенсивно испаряется влага, а следовательно пористость продукта увеличивается, что влияет на процесс досушки материала. При этом не происходит пе|)е-грева высушенных слоев, так как при сверхвысокочастотном чагрзве тепло генерируется только в объеме влажной (замороженной) части продуют.

Из анализа экспериментальных исследований влияния конкретной толщины слоя зародышей зерна

пшеницы в процессе вакуум-сублимационной сушки на ее продолжительность (рис. 8) видно, что с увеличением толщины слоя продукта длительность процесса сушки увеличивается. Поэтому целесообразным является сушка в тонких слоях (кривая 3, 4 рис. 8). Исследования показывают, что максимальная скорость сушки при толщине слоя 10...20 мм. При более высоком слое (выше 30 мм) происходит увеличение его термо- и влагосопро-тивления. что приводит к сморажи-ванию слоя, в результате десубли-мации влаги на более холодных частицах продукта расположенных ближе к поверхности слоя (рис. 8).

Так как повышение производительности вакуум-сублимационной сушки путем увеличения высоты

Рис 8 Кривые сушки, скорости сушки и термограмма обезвоживания зародышей ¡ерна пшеницы при раз; ичпой голщипс слоя I - Ь - 50 мм, 2-К = 30 мм. 3 — К - 20 мм. 4 - '1 = 10 мм

Рис. 9 Термограмма вакуум-сублимационной сушки при скорости барботирования ипер г ыо1 о газа 2,8 м/с и юлщине слоя зародышей зерна пшеницы I - 20 мм, 2-30 мм, 3-50 мм. 4 100 мм, 5-200 мм

слоя не представляется возможным из-за высокого термо- и влагосопротивлен ия и эффекта образования смерзшего слоя в результате десублимации парообразной влаги на более холодных частицах, то для устранения этого в работе осуществлялось барботирование слоя зародышей зерна пшеницы инертным газом (азотом). В результате проведенного эксперимента были получены температурные кривые сушки с подводом газообразного азота при различной толщине слоя зародышей зерна пшеницы (рис. 9). Из приведенного графика видно, что использование инертного газа при вакуум-сублимационной сушке значительно ускоряет процесс, при этом препятствует смерзанию продукта в слое, а, следовательно, позволяет увеличивать его толщину, что значительно влияет на производительность сушилки. Это объясняется тем, что молекулы неконденсирующегося газа значительно интенсифицируют процесс сублимационного обезвоживания, так как в вакууме процесс движения испарившихся молекул воды обусловлен только их тепловой энергией, а молекулы инертного газа имеют большую энергию, чем молекулы испарившейся воды.

Следовательно, молекулы инертного газа, обладающие большей энергией способны разрушать кристаллическую решетку на поверхности сублимируемого продукта, а также, адсорбировать на себе молекулы пара и создавая тем самым с ними ассоциированные группы, переносить молекулы пара от поверхности испарения к десублиматору. При этом молекулы газа как бы бомбардируют сублимируемый продукт, ослабевая в местах попадания силы взаимодействия между молекулами продукта, интенсифицируя переход молекул влаги из твердого состояния в газообразное.

На рис. 10. приведены термограммы вакуум-сублимационной сушки зародышей зерна пшеницы при разной скорости барботирования инертного газа. Из них видно, что при увеличении скорости время процесса сушки уменьшается, однако дальнейшее увеличение скорости ведет к уносу продукта и взрывоопасной ситуации в сосуде Дьюара. 14

Рис 10 Термограмма вакуум-сублимационной сушки при тол-шине слоя зародышей зерна пшеницы 30 мм и скорости барботирования инерт ного газа: 1 -2,8 м/с; 2-2,2 м/с, 3-1,2 м/с

В пятой главе дано описание общей схемы и новых способов и оборудования для обеспечения технологии комплексной переработки зародышей зерна пшеницы, использующей вакуум-сублимационной обезвоживание с СВЧ-энергоподводом и применением криоагентов.

¿пларул > то-ари

Рис 11 Установка комплексного использования азота в технологии переработки зародышей зерна пшеницы, использующей вакуум-сублимационное лакированных пищевых продуктов обезвоживание с использованием криоагенга (азота)

Рис 12 Схема устройства для осуществления способа получения суб-

Предложена оригинальная установка (рис 11) комплексного использования азота в технологии переработки зароды:лей зерна пшеницы, использующей вакуум-сублимационное обезвоживание, позволяющая значительно снизить энергетические и материальные затраты, основным отличием которой является то, что конструкция вакуум-субли-мационной сушилки позволяет через пористую полупроницаемую поверхность змеевика осуществлять барботирование через слой продукта инертного газа (азота), сжатого в машине для ожижения и тем самым использовать конвективную составляющую в энергоподводе к продукту совместно с другими источниками теплоты (ИК, СВЧ и т.п.).

Разработана конструкция (рис. 12) высокоэффеюивной вакуум- сублимационной сушильной установки непрерывного действия с СВЧ-энерго-

Рлс 1Ч Счзма авгоматичсского управления процессом вакуум-сублимационной сушки по принципу теплового насоса

подводом и с использованием азота в качестве криоагента позволяющая обеспечить бопьшую скорость сушки при высоком качестве продукта.

Предложена система автоматического управления вакуум-сублимационной сушкой (рис. 13), которая заключается в обеспече-нк и точного регулирования процесса использования горячею хладагента как источника теплоты для непосредственного процесса вакуум-сублимационной сушки не только бесструктурных, но и структурных продуктов.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

1. Исследованы структурно-механические, тепло- и электрофизические характеристики зародышей зерна пшеницы, как объекта ваку-уV-субличационной сушки, а также влияние исходной концентрации сухих веществ на криоскопическую температуру и количество вымороженной влаги.

2. Разработана математическая модель процесса обезвоживания сь пучего продукта в слое с использованием СВЧ-энергоподвода и теплоты инертного газа, которая позволяет адекватно описывать процессы тетло- и массообмена в условиях вакуум- сублимационного обезвоживания и рассчитывать время сушки при заданных условиях.

3. Проведены экспериментальные исследования кинетики процессов замораживания и последующего вакуум-сублимационного обезвоживания исследуемого продукта при различных способах организации процесса, которые позволяют сделать вывод о целесообраз-

ности применения испарительного замораживания жидким азотом при атмосферном давлении, г.к. снижают время проведения процесса вакуум-сублима-ционного обезвоживания на 20 % по сравнению с сушкой предварительно замороженного продукта в холодильнике и на 40 % при испарительном замораживании в вакууме.

4. Исследована кинетика процесса вакуум-сублимационной сушки с СВЧ-энергоподводом, которая позволила определить рациональную мощность электромагнитного поля на уровне 1200 В и толщину слоя продукта при этом выбирать в пределах 10...20 мм.

5. Изучен процесс барбогирования слоя зародышей зерна пшеницы инертным газом - азотом, который позволил сделать вывод о возможности увеличения толщины слоя продукта на 30 % и обеспечении интенсификации процесса сушки на 20...30 % за счет дополнительного равномерного подвода теплоты газом и увеличения скорости движения молекул пара, путем их переноса молекулами газа от низа слоя к поверхности испарения с последующим транспортированием к поверхности десублимации.

6. Разработаны конструкции высокоэффективных вакуум- сублимационных сушильных установок непрерывного действия с СВЧ-энергоподводом и с использованием криоагентов, которые позволяют обеспечить большую скорость сушки при высоком качестве продукта.

7. Разработаны общая схема, новые способы и оригинальное оборудование для обеспечения технологии комплексной переработки зародышей зерна пшеницы, использующей вакуум-сублимационной обезвоживание, чго позволило реализовать системный подход к проведенным исследованиям.

8. Разработаны способы и схемы автоматического управления процессом вакуум-сублимационной сушки зародышей зерна пшеницы с использованием низкотемпературных источников энергии.позволяют снизить энергозатраты за счет повышения точности управления процессом.

УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ

£" коэффициент диэлектрических потерь, § - ускорение свободного падения тела, м"/с; ^ коэффициент трения; т - масса патрона, кг; Я - расстояние от оси вращения карусели до центра масс патрона, м; ш - угловая скорость карусели, с"', ш; - максимальная угловая скорость карусели, при которой патрон начинает сползать вниз, с"1; Т - температура материала, К; х - пространственная координата, м; хь х? - координаты границ фазового перехода, м; т - время, с, а - коэффициент температуропроводности, м2/с; К5 - коэффициент поверхности парообразования; р - давление парогазовой смеси. Па. р, и р,,- парциальные давления инертного газа и водяного пара; ср - удельная массоемкость материала по отношению к влажному воздуху при его молярном переносе, кг вла-

ги/(кг. сух. вещ. Па); у - плотность материала, кг/м3; ^-коэффициентмалярного переноса пара, кг влаги/(м-с-Па); Т0-температура у поверхности в начальный момент времени, К; Tw - температура газа, К; X - коэффициент теплопроводности материала, Вт/(м-К); гс - удельная теплота сублимации, Дж/кг; j - интенсивность парообразования на соответствующих слоях кг/(м2 с); - теплота кристаллизации, Вт/м3; Ост-теплота СВЧ-нагрева, Вт/м3; и-влапосодержание материала, кг/кг; Кг; 1%, - заданное начальное вяагосодержание материала, кг/кг; Ро ■ заданное давление инертного газа на входе в слой, Па; р„- давление в камере сушилки, Па; с; а- площадь поверхности основания, м2.

Индексы

I - осушенная зона, II - зона с замороженным продуктом.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах

I Пономарева, О.И. Разработка вакуум-сублимационной установки для обезвоживания пшеничных зародышей [Текст] / О.И. Пономарева, С' В. Шахов, И.С. Моисеева // Сборник научных трудов «Мо-деэнизация существующего и разработка новых видов оборудования для пищевой промышленности» / Воронеж, гос. технол. акад. - Воронеж, 2001,-№ 11.-С. 120.

2. Кретов, И.Т. Основные направления переработки зародышей пшеницы [Текст] / И.Т. Кретов, И.С. Моисеева // Материалы международной научно-практической конференции «Научные основы процессе з, аппаратов и машин пищевых производств» / Кубан. гос. технол. унт - Красродар, 2002. - С. 169.

3. Кретов, И Т Технологические аспекты переработки пшеничных зародышей [Текст] /ИТ Кретов, И С Моисеева // Сборник научных трудов «Модернизация существующего и разработка новых видов обэрудования для пищевой промышленности» / Воронеж, гос. технол. акад. - Воронеж, 2002. - № 12. - С. 6

4. Моисеева, И С. Мембранный массообменный аппарат для экстракции зародышей пшеницы [Текст] / И.С. Моисеева, C.B. Шахов, А.В Дорош, А В. Выборное // Сборник научных трудов «Модернизация существующего и разработка новых видов оборудования для пищевой промышленности» / Воронеж, гос. технол. акад. - Воронеж, 2002. - № 12. - С. 8.

5. Кретов, И.Т. Разработка установки для вакуум-сублимационной сушки термолабильных продуктов вторичных материальных ресурсов [Текст] / И.Т. Кретов, С.Т. Антипов, И.С. Моисеева и др - «Техника машиностроения». - 2003. -№ 3 - С.21-23.

6. Моисеева, И С. Математическая модель минимизации потерь энергии процесса вакуум-сублимационной сушки [Текст] / И.С. Моисеева, Ю.С. Сербулов, C.B. Шахов // Материалы международной науч-

но-технической конференции «Современные технологии переработки животноводческого сырья в обеспечении здорового питания' наука, образование и производство» - Воронеж - 2003. - С 295-297

7 Добромиров, В.Е. Криогенная вакуум-сублимационная установка, работающая по принципу теплового насоса [Текст] / В.Е. Добромиров. С В. Шахов, А.С. Кумицкий, И.С. Моисеева // Сборник научных трудов «Модернизация существующего и разработка новых видов оборудования для пищевой промышленности». - Воронеж - 2004 - вып 14 - С 25-27.

8. Шашкин, А.И. Построение математической модели процесса вакуум-сублимационной сушки гранулированных бесструктуртых продуктов [Текст] / А.И. Шашкин, В.А. Шишов, С В Шахов, И С. Моисег-ва // Сборник научных трудов «Модернизация существующего и разработка новых видов оборудования для пищевой промышленности». -Воронеж - 2004 - вып. 14 - С. 87 - 91.

9. Пат. 2206365 Российская Федерация, МКИ7 В 01 D 11 '02. Способ получения целевого компонента и мембранный массообме шый аппарат для экстракции [Текст] / С.Т. Антипов, И.Т. Кретов, C.B. Шахов, А И Ключников, И С. Моисеева, А.В. Дорош - Заявл. 10 06.2003, № 2002115567/12, опубл. в Б.И., 2003 № 17.

10. Пат. 2230267 Российская Федерация, МКИ7 F 26 В 3/00. Способ определения допустимых температ>рных режимов сушки диспер:-ных продуктов [Текст] / В М. Арапов, C.B. Шахов, М.В. Арапов, И.С. Моисеева, Н.А. Янпольская - Заявл. 22.01 2003, № 2003101788/06, опубл. в Б.И., 2004 № 16.

11. Пат. 2224582 Российская Федерация, МКИ7 В 01 D I 1/02 Мембранный аппарат с погружным фильтрующим элементом, вращающимся под действием разделяемого потока [Текст] / С.Т Антипов, С В Шахов, А И Ключников, И.С Моисеева. А.И Потапов, А В Выборное - Заявл. 16 09 2002, № 2003108205/28, опубл в Б И., 2004 № 6.

12. Пат. 2229112 Российская Федерация, МКИ7 G 01 N 19/02 Способ определения коэффициента трения скольжения пищевых материалов и устройство для его осуществления [Текст] / С Т Антипоз, В Я Валуйский, С.В.Шахов, И.С Моисеева, С А Бокадаров - Заявп 16.09 2002, № 2003108205/28, опубл. в Б.И., 2004 № 14

13. Пат. 2232361 Российская Федерация, МКИ7 F 26 В 25/22. Способ автоматического управления непрерывным процессом вакуум-сублимационной сушилки с экструзионным вводом продукта /ИТ Кретов, С В. Шахов, А.С Белозерцев, И.С Моисеева, С.Ю Китаев - Заявл 04.03.2003, № 2003106151/06, опубл. в Б.И., 2004 № 19.

14 Пат. 2244233 Российская Федерация, МКИ7 F 26 В 25/22 Способ автоматического управления процессом вакуум-сублимационнсй сушки с использованием в качестве теплоносителя хладагента, нагретого в компрессоре холодильной машины [Текст] / СТ Ашипоз.

»1126t

С В Шахов, A.C. Белозерцев, И.С. Моисеева, Д.А. Бляхман, С.А Бокадаров. - Заявл. 05.05.2003, № 2003113246/06, опубл. в Б.И., 2005 № 1.

15 Пат. 2245084 Российская Федерация, МКИ7 А 23 L 3/44. Способ получения сублимированных пищевых продуктов [Текст] / С.Т. Антипов, А Ф. Брехов, C.B. Шахов, A.C. Белозерцев, И.С. Моисеева, СЛ. Бокадаров, В.Ю. Мирошниченко. - Заявл. 03.06.2003, № 2003116546/13, опубл. в Б.И., 2005 № 3.

16. Положительное решение о выдаче патента РФ по заявке №2004107153/06 F 26 В 25/22. Способ автоматического управления гроцессом вакуум-сублимационной сушки по принципу теплового на-со:а [Текст] / С В Шахов, А Н. Ширимов, И.С. Моисеева, Д.А. Бляхман, С.А. Бокадаров, - Заявл. 10.03.2004.

17. Положительное решение о выдаче патента РФ по заявке №2004103647/06 F 26 В 9/06, 7/00. Вакуум-сублимационная СВЧ-сулилка [Текст] / С.Т Антипов, И.Т. Кретов, С.В Шахов, АС. Белозерцев, И.С Моисеева, A.C. Кумицкий, С.А. Бокадаров, В.Ю. Мирошниченко - Заявл. 09.02.2004.

РНБ Русский фонд

2006-4 8093

Подписано в печать Ц. Оь, 2 с с 5'/', Формат 60x90 1/16 Бумага для множительной техники. Ризография. Усл. печ. л. 1,0. Тираж ЮОэкз. Заказ №

394000, г. Воронеж, пр-т Революции, 19 УОП ВГТА

Введение.

Глава 1. Состояние вопроса и задачи исследований.

1.1. Выбор объекта исследования и его характеристика.

1.2. Вакуум-сублимационное обезвоживание пищевых сред с использованием криогенных жидкостей.

1.2.1. Техника и технология предварительного замораживания пищевых сред с использованием криогенных жидкостей.

1.2.2. Повышение эффективности процесса вакуум-сублимационной сушки путем использования криогенных жидкостей.

1.3. Задачи исследования.

Глава 2. Исследование свойств зародышей зерна пшеницы.

2.1. Исследование структурных характеристик зародышей зерна пшеницы.

2.2. Исследование физических характеристик зародышей зерна пшеницы.

2.2.1. Определение гранулометрического состава.

2.2.2. Определение насыпной плотности.

2.2.3. Определение плотности.

2.2.4. Определение коэффициента плотности укладки.

2.2.5. Порозность слоя.

2.2.6. Определение коэффициента трения.

2.2.7. Определение угла естественного откоса.

2.3. Исследование форм связи влаги в зародышах зерна пшеницы методом дифференциально-термического анализа.

2.4. Определение теплофизических характеристик зародышей зерна пшеницы.

2.5. Определение криоскопической температуры и количества вымороженной влаги пшеничных зародышей.

2.6. Определение электрофизических характеристик зародышей зерна пшеницы.

2.7. Разработка новых технических решений для исследований свойств продукта.

• Глава 3. Математическое моделирование процесса вакуум-сублимационной сушки с использованием СВЧ энергоподвода и криогенных жидкостей.

3.1. Физическая модель процесса сублимации с использованием СВЧ-энергоподвода и инертного газа.

3.2. Разработка математической модели вакуум-сублимационной сушки.

3.3. Математическая модель источников теплоты.

3.3.1. Моделирование СВЧ нагрева.

• 3.3.2. Моделирование теплоты кристаллизации.

3.3.3. Моделирование теплоты инертного газа.

3.4. Численный анализ уравнений.

3.5. Анализ и интерпретация машинного эксперимента.

3.6. Результаты модельных экспериментов.

Глава 4. Экспериментальные исследования вакуумсублимационной сушки зародышей зерна пшеницы с использованием

• криогенных жидкостей.

4.1. Экспериментальная установка и методика проведения экспериментов.

4.2. Исследование процесса замораживания зародышей зерна пшеницы с применением криогенных жидкостей.

4.3. Изучение кинетики процесса вакуум-сублимационной сушки зародышей зерна пшеницы.

4.3.1. Исследование процесса сушки с использованием различных способов замораживания.'.

4.3.2. Влияние мощности СВЧ излучения на продолжительность сублимационного излучения.

4.3.3. Влияние толщины слоя на продолжительность вакуум-сулимационной сушки.

4.3.4. Использование конвективного подвода энергии к продукту инертным газом в процессе вакуум-сублимационной сушки.

4.4. Проверка адекватности разработанной математической модели.

Глава 5. Практическое применение результатов исследований.

5.1. Разработка технологической схемы переработки зародышей зерна пшеницы с использованием вакуумсублимационного обезвоживания.

5.2. Разработка машинно-аппаратурного оформления процессов комплексной переработки зародышей зерна пшеницы.

5.2.1. Способ получения сублимированных пищевых продуктов и устройство для его осуществления.

5.2.2. Способ получения целевого компонента и мембранный массообменный аппарат для экстракции.

5.2.3. Способ криогенной винтеризации масел и установка для его осуществления.

5.3. Разработка схем автоматического регулирования процессом вакуум-сублимационной сушки с использованием низкопотенциальных источников теплоты.

5.3.1. Способ автоматического управления процессом вакуум-сублимационной сушки с использованием в качестве теплоносителя хладагента, нагретого в компрессоре холодильной машины.

5.3.2. Способ автоматического управления процессом вакуум-сублимационной сушки по принципу теплового насоса.

5.4. Разработка системы многоцелевого использования азота в технологии вакуум-сублимационного обезвоживания зародышей зерна пшеницы.

Уже более 100 лет ученые, занимающиеся переработкой зерна и вопросами рационального питания, говорят о высокой биолог ической и пищевой ценности всех частей зерна, т.е. о необходимости пересмотреть существующую концепцию зернопереработки. Реальная возможность более эффективного использования зерна представляется при условии полной переработки всех продуктов мукомольных производств, включая зародыши зерна пшеницы.

Анализ данных состава зерна и его отходов при помоле по биохимическому, витаминному комплексу и ферментативной активности, показывает, что многое из ценного, что дает нам природа в виде зерна, мы отбрасываем в отруби. В России мелькомбинаты, оснащенные оборудованием фирмы «Бюллер», в технологической схеме которого предусмотрено выделение пшеничного зародыша, как одного из ценных продуктов переработки зерна, практически полностью обезличивают его в отруби.

Так как зародыши пшеницы являются наиболее ценным продуктом, содержащим витамины группы В, витамин Е, белки с незаменимыми аминокислотами, липиды, то их использование в качестве ценных пищевых добавок и лечебно-профилактических препаратов является актуальной задачей.

Рациональное использование побочных продуктов мукомольной промышленности наиболее эффективно только при полной комплексной переработке и использованию пшеничных зародышей.

Однако широкое использование пшеничных зародышей сдерживается ввиду их нестойкости при хранении. Первопричиной порчи зародышей пшеницы является действие липазы и липоксигеназы. Под действием липазы зародышей пшеницы идет гидролиз липидов с образованием свободных жирных кислот и дальнейшее интенсивное окисление последних, параллельно при участии липоксигеназы идет глубокий распад гидроперекисей жирных кислот на продукты кислой природы. Это резко снижает качество пшеничных зародышей. В последнее время стабилизации этого ценного продукта мукомольной промышленности уделяется большое внимание; существующие технологии позволяют увеличить срок хранения пшеничных зародышей, однако при этом существенно меняется их биохимический состав. Особенно подобное негативное влияние проявляется при проведении обезвоживания пшеничных зародышей тепловой конвективной сушкой. Поэтому для их обезвоживания целесообразно использовать осциллирующие режимы сушки или вакуумную сублимацию.

Сублимационное консервирование - одно из наиболее эффективных направления холодильной техники для сохранения пищевых продуктов, биологических материалов и медицинских препаратов. Преимущества этого способа определяются тем, что продукт высушивается в замороженном состоянии путем возгонки (сублимации) льда и позволяет сохранить исходные свойства (вкус, цвет, аромат, консистенция, содержание витаминов и т.д.).

Поэтому в данном свете на первый план выступает один из наиболее качественных видов консервирования пищевых продуктов - вакуум-сублимационная сушка, которая позволяет обеспечить максимальное сохранение большинства первоначальных свойств продуктов в процессе их длительного хранения. Основным препятствием для широкого внедрения сублимационной сушки в пищевую промышленность является сравнительно высокая стоимость получаемых продуктов за счет длительности и энергоемкости процесса. Решение проблем, связанных с устранением перечисленных недостатков, является актуальной задачей.

Как известно характер СВЧ-нагрева позволяет резко интенсифицировать процессы тепло- и массообмена, так как прогрев продукта происходит по всему объему. Сушка является тем процессом, в котором преимущество СВЧ-энергии проявляются наиболее ярко, при этом предпочтение отдается установкам непрерывного действия. Поэтому применение сверхвысокочастотного нагрева для интенсификации процесса вакуум-сублимационной сушки пищевых продуктов является перспективным направлением на пути устранения вышеперечисленных недостатков в совокупности с организацией процесса в непрерывном режиме. Однако интенсивное образование паровой фазы при использовании СВЧ-энергоподвода приводит к негативному эффекту, связанному с несвоевременным удалением молекул испарившейся воды от поверхности сублимации. Поэтому для обеспечения эффективного транспортирования молекул воды из зоны сублимации целесообразно использовать более подвижный инертный газ, который в свою очередь является и дополнительным конвективным энергоподводом.

В связи с этим стоит задача создания технологии переработки зародышей зерна пшеницы использующей вышеназванные интенсифицирующие факторы и которая обеспечила бы сохранность биохимического, витаминного и ферментного состава.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

1. Исследованы структурно-механические, тепло- и электрофизические характеристики зародышей зерна пшеницы, как объекта вакуум- сублимационной сушки, а также влияние исходной концентрации сухих веществ на крио-скопическую температуру и количество вымороженной влаги.

2. Разработана математическая модель процесса обезвоживания сыпучего продукта в слое с использованием СВЧ-энергоподвода и теплоты инертного газа, которая позволяет адекватно описывать процессы тепло- и массообмена в условиях вакуум- сублимационного обезвоживания и рассчитывать время сушки при заданных условиях.

3. Проведены экспериментальные исследования кинетики процессов замораживания и последующего вакуум-сублимационного обезвоживания исследуемого продукта при различных способах организации процесса, которые позволяют сделать вывод о целесообразности применения испарительного замораживания жидким азотом при атмосферном давлении, т.к. снижают время проведения процесса вакуум-сублима-ционного обезвоживания на 20 % по сравнению с сушкой предварительно замороженного продукта в холодильнике и на 40 % при испарительном замораживании в вакууме.

4. Исследована кинетика процесса вакуум-сублимационной сушки с СВЧ-энергоподводом, которая позволила определить рациональную мощность электромагнитного поля на уровне 1200 В и толщину слоя продукта при этом выбирать в пределах 10.20 мм.

5. Изучен процесс барботирования слоя зародышей зерна пшеницы инертным газом - азотом, который позволил сделать вывод о возможности увеличения толщины слоя продукта на 30 % и обеспечении интенсификации процесса сушки на 20.30 % за счет дополнительного равномерного подвода теплоты газом и увеличения скорости движения молекул пара, путем их переноса молекулами газа от низа слоя к поверхности испарения с последующим транспортированием к поверхности десублимации.

6. Разработаны конструкции высокоэффективных вакуум- сублимационных сушильных установок непрерывного действия с СВЧ-энергоподводом и с использованием криоагентов, которые позволяют обеспечить большую скорость сушки при высоком качестве продукта.

7. Разработаны общая схема, новые способы и оригинальное оборудование для обеспечения технологии комплексной переработки зародышей зерна пшеницы, использующей вакуум-сублимационной обезвоживание, что позволило реализовать системный подход к проведенным исследованиям.

8. Разработаны способы и схемы автоматического управления процессом вакуум-сублимационной сушки зародышей зерна пшеницы с использованием низкотемпературных источников энергии, позволяющих снизить энергозатраты за счет повышения точности управления процессом.

1. Агарев, Е.М. Развитие технологий в непрерывной холодильной транспортной цепи для пищевых продуктов Текст. / Е.М. Агарев, Л.В. Куликовская, М.М. Поварчук и др. // Холодильная техника, 1995. № 2. - С. 6 - 8.

2. Айзинкович, Л.Е. Технология промышленной переработки зерна Текст./Л.Е. Айзинкович. М.: ЦИНТИ Госкомзага СССР. Ч 1, 1965.- 172 с.

3. Алмаши, А. Быстрое замораживание пищевых продуктов: пер. с вен-гер. Текст. / А. Алмаши, А. Эрдели, Т. Шарой. М.: Легкая и пищевая промышленность, 1981 -290 с.

4. Анисимова, Л.В. Исследование особенностей взаимодействия анатомических частей зерна пшеницы при гидротермической обработке: Автореф. дис. канд. техн. наук Текст. / Л.В. Анисимова. М.: МТИПП, 1977. - 21 с.

5. Арапов, В.М. Анализ развития технологии и техники сушки казеина Текст. / В.М. Арапов, К.К. Полянский // Молочная пром-ть, 1996, № 4. С. 14-16.

6. Белозерцев, A.C. Разработка способа сублимационной сушки в поле СВЧ продукта на основе форменных элементов крови убойных животных: дисс. канд. техн. наук. Текст. / A.C. Белозерцев. Воронеж, 2004. — 163 с.

7. Берг, Л.Г. Введение в термографию Текст. / Л.Г. Берг. М.: Наука, 1969.-395 с.

8. Бляхман, Д.А. Исследование процесса вакуум-сублимационной сушки хлебопекарных дрожжей на инертных носителях: дисс. канд. техн. наук. Текст. / Д.А. Бляхман. -Воронеж, 2001. 198 с.

9. Ю.Братерский, Ф.Д. Ферменты зерна Текст. / Ф.Д. Братерский. М.: Колос, 1994. - 196 с.

10. Вабищевич, П.Н. Численные методы решения задач со свободной границей Текст. / П.Н. Вабищевич. М.: Изд-во Моск. ун-та, 1987. - 164 с.

11. Вишняков, А.Б. Комплексная переработка зародышей пшеницы Текст. / А.Б. Вишняков, В.Н. Власов, A.C. Спесивцев и др. // Пищевая промышленность, 1996. № 8.

12. Волькенштейн, B.C. Скоростной метод измерения теплофизических характеристик материалов Текст. / B.C. Волькенштейн // Тепло- массоперенос. Минск, 1962.-Т. I.-C. 65 -69.

13. Н.Гинзбург, A.C. Влага в зерне Текст. / A.C. Гинзбург, Е.Д. Казаков, Г.С. Окунь и др. М.: Колос, 1969. - 222 с.

14. Гинзбург, A.C. Массовлагообменные характеристики пищевых продуктов Текст. / A.C. Гинзбург, И.М. Савина. М.: Легкая и пищевая пром-сть, 1982.-280 с.

15. Гинзбург, A.C. Теплофизические характеристики пищевых продуктов Текст. / A.C. Гинзбург, М.А. Громов, Г.И. Красовская. М.: Пищевая пром-ть. 1980.-288 с.

16. Гинзбург, A.C. Исследование переноса водяного пара при сублимации льда в капиллярнопористом теле. Тепло- и массообмен в капиллярно-пористых телах Текст. / A.C. Гинзбург, К.Б. Гисина. Минск. Наука и техника, 1965. - 106 с.

17. Грачев, Ю.П. Моделирование и оптимизация тепло- и массообменных процессов пищевых производств Текст. / Ю.П. Грачев, А.К. Тубольцев. М.: Лег. и пищ. пром-сть, 1984.-215 с.

18. Гуйго, Э.И. Сублимационная сушка в пищевой промышленности Текст. / Э.И. Гуйго, Н.К. Журавская, Э.И. Каухчешвили. М.: Пищевая пром-ть. 1972.-434 с.

19. Гуйго, Э.И. Сублимационная сушка пищевых продуктов Текст. / Э.И. Гуйго, Н.К. Журавская, Э.И. Каухчешвили. М.: Пищевая промышленность, 1966. - 357 с.

20. Дакуорт, Р.Б. Вода в пищевых продуктах Текст. / Р.Б. Дакуорт [пер. с англ.] -М.: Пищевая пром-ть, 1980.-386 с.

21. Денисов, Е.Т. Кинетика гомогенных химических реакций Текст. / Е.Т. Денисов. -М.: Высшая школа, 1978. -367 с.

22. Добромиров, В.Е. Криогенная вакуум-сублимационная установка, работающая по принципу теплового насоса Текст. / В.Е. Добромиров, C.B. Шахов,

23. A.C. Кумицкий, И.С. Моисеева // Сборник научных трудов «Модернизация существующего и разработка новых видов оборудования для пищевой промышленности». Воронеж. - 2004 - вып. 14 - С. 25-27.

24. Егоров, Г.А. Технология и оборудование мукомольно-крупяного и комбикормового производства Текст. / Г.А. Егоров, В.Ф. Мельников,

25. B.Ф. Журавлев. М.: Колос, 1979. - 368 с.

26. Егоров, Г.А. Технология переработки зерна Текст. / Г.А. Егоров. М.: Колос, 1977.-347 с.

27. Жоли, М. Физическая химия денатурации белков Текст. / М. Жоли. М.: Мир, 1968.-364 с.

28. Журавлева, A.M. Оборудование производств парфюмерно-косметических изделий, синтетических душистых веществ и эфирных масел Текст. / A.M. Журавлева, B.C. Непомнящий. М.: Колос, 1980. - 135 с.

29. Захарова, J1.M. Изучение функционально-технологических свойств пшеничных зародышевых хлопьев в связи с их использованием в производстве кисломолочных продуктов Текст. / J1.M. Захарова, В.В. Вождаев // Хранение и переработка сельхозсырья, 2001. № 9.

30. Иунихина, B.C. Использование пшеничной зародышевой муки в детском питании Текст. / B.C. Иунихина, В.Г. Курцева // Пищевая промышленность, 1997. -№ 6.

31. Козьмина, Н.П. Зерно и продукты его переработки Текст. / Н.П. Козьмина. М.: Издательство технической и экономической литературы по вопросам заготовок (Заготиздат), 1961. - 520 с.

32. Кондратьев, В.Н. Термические бимолекулярные реакции в газах Текст. / В.Н. Кондратьев, Е.Е. Никитин, А.И. Резников, С .Я. Уманский. М.: Наука, 1976.-275 с.

33. Куприна, Я.Н. Технология переработки зерна Текст. / Я.Н. Куприна. -М.: Колос, 1965.-504 с.

34. Куц, П.С. Сушка микробиологических препаратов Текст. / П.С. Куц, Э.Г. Тутова. М.: ОНТИЭИмикробиопром, 1975. - 80 с.

35. Лыков, A.B. Теория сушки Текст. / A.B. Лыков. М.: Энергия, 1968. - 471 с.

36. Любошиц, И.Л. Сушка дисперсных термочувствительных материалов Текст. / И.Л. Любошиц, Л.С. Слободкин, И.Ф. Пикус. — Минск. «Наука и техника», 1969. 216 с.

37. Мазуренко, А.Г. Замораживание пищевых продуктов в блоках Текст. / А.Г. Мазуренко, В.Г. Федоров. М.: Агропромиздат, 1986. - 207 с.

38. Максимчук, Б.И. Производство пшеничного зародыша в зерноочистительном и размольном отделении Текст. / Б.И. Максимчук, C.B. Коломенский. М.: Обзор, информ. ЦНИИТЭИ хлебопродуктов, 1993. - 67 с.

39. Мюльбауер, В. Исследование процесса сушки зерна кукурузы в сушилке с параллельными потоками Текст. / В. Мюльбауер. М.: ВЦПНТЛД, 1980. -133 с.

40. Некрутман, C.B. Диэлектрические свойства пищевых продуктов на частоте 2375 МГц Текст. / C.B. Некрутман // Электронная обработка материалов. 1973, №4, С. 82-84.

41. Николаенко, C.B. Повышение эффективности сублимационной сушки ферментных препаратов: дисс. канд. техн. наук Текст. / C.B. Николаенко. Воронеж, 1990.

42. Оборудование и способы глубокой заморозки Текст. // Мясо и молоко, 1998.-№3.-с. 68-73.

43. Павлов, И.О. Активные потери пищевых продуктов Текст. / И.О. Павлов. Сб.: ГОСИНТИ, 1958, С. 43-49.

44. Пат. 11933 Российская Федерация. Метод получения сырого подсолнечного масла Текст. / Марисов М.Г., Стефанов K.JI., Попов А.; заявл. 29.01.66., опубл.30.12.67.

45. Пат. 2092754 Российская Федерация. МПК7 F 26 В 5/06. Устройство для ввода жидкого продукта в сублиматор Текст. / Антипов С.Т., Шахов C.B., Мосолов Г.И. Воронеж, гос. технол. акад. № 5034235/06, заявл. 26.03.1992, опубл. 10.10.1997.

46. Пат. 2094656 Российская Федерация. МПК7 F 04 В 37/02. Адсорбционный высоковакуумный насос Текст. / Алейник Ю.В., Чубаров Е.В. АО криогенного машиностроения, № 94038953/06, заявл. 28.09.1994, опубл. 27.10.1997.

47. Пат. 2133001 Российская Федерация. МПК7 F 25 D 3/10, А 23 В 4/06. Способ замораживания продуктов Текст. / Румянцев А.Н., Семенов Б.Н., Сер-добинцев С.П. Калининград, гос. техн. ун-т, № 98108075/13, заявл. 24.04.1998, опубл. 10.07.1999.

48. Пат. 2144167 Российская Федерация. МПК7 F 25 D 13/06, 3/10. Скороморозильный аппарат Текст. / Венгер К.П., Суетин C.B., Стефанчук В.И., Пче-линцев. ТОО «Темп-1», № 99104587/13, заявл. 16.03.1999, опубл. 10.01. 2000.

49. Пат. 2146708 Российская Федерация. МПК7 С 13 D 1/08. Установка для получения сока из сахарной свеклы Текст. / Антипов С.Т., Шахов C.B., Ященко С.М., Васильченко А.Н. Воронеж, гос. технол. акад. № 98115915/13, заявл. 19.08.1998, опубл. 20.03.2000.

50. Пат. 2172435 Российская Федерация. МПК7 F 04 F 9/06, В 01 D 8/00. Вымораживающая ловушка Текст. / Гореликов В.И. ОАО «Ракетнокосмическая корпорация «Энергия» им. С.П. Королева», № 2000110231/06, за-явл. 20.04.2000, опубл. 20.08.2001.

51. Пат. 2182988 Российская Федерация. МПК7 F 04 В 37/08, В 01 D 8/00. Вымораживающая ловушка Текст. / Гореликов В.И. ОАО «Ракетно-космическая корпорация «Энергия» им. С.П. Королева», № 2000113676/06, за-явл. 26.05.2000, опубл. 27.05.2002.

52. Пат. 2182989 Российская Федерация. МПК7 F 04 В 37/08, В 01 D 8/00. Вымораживающая ловушка Текст. / Гореликов В.И. ОАО «Ракетно-космическая корпорация «Энергия» им. С.П. Королева», № 2000113677/06, за-явл. 26.05.2000, опубл. 27.05.2002.

53. Пат. 2182990 Российская Федерация. МПК7 F 04 В 37/08, В 01 D 8/00. Вымораживающая ловушка Текст. / Гореликов В.И. ОАО «Ракетно-космическая корпорация «Энергия» им. С.П. Королева», № 2000118916/06, за-явл. 17.07.2000, опубл. 27.05.2002.

54. Пат. 2197874 Российская Федерация. МПК7 А 23 L 3/44. Способ получения сублимированных пищевых продуктов Текст. / Антипов С.Т., Кретов

55. И.Т., Шахов C.B., Игнатов В.Е., Белозерцев A.C. Воронеж, гос. технол. акад. № 2001106756/13, заявл. 12.03.2001, опубл. 10.02.2003, бюл. № 4.

56. Пат. 92012255 Российская Федерация. МПК7 F 25 В 9/00. Криогенная газовая роторная машина Текст. / Кузнецов Б.Г. № 92012255/06, заявл. 15.121992, опубл. 09.01.1995.

57. Пат. 94006613 Российская Федерация. МПК7 F 25 В 9/00. Пульсацион-ная холодильная машина Текст. / Кузнецов Б.Г., Кузнецов А.Б., Гурьянов A.B. № 94006613/06, заявл. 22.02.1994, опубл. 20.11.1995.

58. Пат. 94025451 Российская Федерация. МПК7 F 25 D 3/10, 13/06. Скороморозильный туннельный аппарат Текст. / Венгер К.П., Суетин C.B., Денисов Н.Ф. ТОО «Темп-1», № 94025451/13, заявл. 06.07.1994, опубл. 10.05.1996.

59. Пат. 94040686 Российская Федерация. МПК7 F 25 D 3/10, 13/06. Скороморозильный спиральный аппарат Текст. / Суетин C.B., Венгер К.П. ТОО «Темп-1», № 94040686/13, заявл. 01.11.1994, опубл. 20.10.1996.

60. Пат. 96116884 Российская Федерация. МПК7 С 08 В 37/06. Способ получения пектина Текст. / Волгин В.Д., Свитцов A.A.; АО НП «ТЭКО». № 96116884/04, заявл. 22.08.1996, опубл. 27.10.1998.

61. Пат. 2178723 Российская Федерация. МПК7 В 01 D 11/02. Способ экстрагирования из дисперсных материалов Текст. / Харин В.М., Агафонов Г.В.,

62. Харин M.В.; Воронеж, гос. технол. акад. № 2001102636/12, заявл. 29.01.2001, опубл. 27.01.2002, бюл. № 32.

63. Поповский, В.Г. Сублимационная сушка пищевых продуктов растительного происхождения Текст. / В.Г. Поповский. М.: Пищевая промышленность, 1975. - 47 с.

64. Поповский, В.Г. Сублимационная сушки пищевых продуктов растительного происхождения Текст. / В.Г. Поповский, JI.A. Бантыш, Н.Т. Ивасюк и др. М.: Пищевая промышленность, 1975. - 335 с.

65. Рогов, И.А. Сверхвысокочастотный нагрев пищевых продуктов Текст. / И.А. Рогов, C.B. Некрутман. М.: Агропромиздат, 1986. - 351 с.

66. Смыслов, В.И. Межведомственная комиссия по охране озонового слоя Текст. / В.И. Смыслов, A.A. Соловьянов // Холодильная техника, 1997. № 5.

67. Техника с использованием криогенных газов Текст. // Мясо и молоко, 1998.-№3.-с. 74-76.

68. Тихонов, А.Н. Уравнения математической физики Текст. / А.Н. Тихонов, A.A. Самарский. М.: Наука, 1977. - 736 с.

69. Тутова, Э.Г. Сушка продуктов микробиологического производства Текст. / Э.Г. Тутова, П.С. Куц. М.: Агропромиздат, 1987. - 303 с.

70. Уразов, М.Ю. Повышение эффективности конвективной сушки зерна кукурузы в плотном слое: автореф. дисс. канд. техн. наук Текст. / М.Ю. Уразов. -М.-.МГУПП, 1998.-23 с.

71. Химический состав пищевых производств Текст. / Под ред. проф., докт. техн. наук И.М. Скурихина, проф., докт. мед. наук М.Н. Волгарева. М.: Агропромиздат, 1987. Кн. 1.-224 с.

72. Холодильная техника и технология Текст. / Под ред. A.B. Руцкого. -М.: ИНФРА-М, 2000. 286 с.

73. Чижов, Г.Б. Теплофизические процессы в холодильной технологии пищевых продуктов Текст. / Г.Б. Чижов. М.: Пищевая пром-ть, 1979. - 272 с.

74. Членов, В.А. Криогенное измельчение пищевых продуктов Текст. / В.А. Членов, Б.П. Харитонов, В.П. Николаев и др. / Под ред. Членова В.А. М.: АгроНИИТЭИПП, 1992. - вып. 1. - 32 с.

75. Чудновский, А.Ф. Теплообмен в дисперсных средах Текст. / А.Ф. Чудновский. М.: Гостехиздат, 1954. - 444 с.

76. Шумский, К.П. Основы расчета вакуумной сублимационной аппаратуры Текст. / К.П. Шумский, А.И. Мялкин, И.С. Максимовская. М.: Машиностроение, 1967. - 223 с.

77. Ященко, С.М. Исследование и разработка процесса криогенного вымораживания растительных масел: дисс. канд. техн. наук. Текст. / С.М. Ященко. Воронеж, 2001. - 138 с.