автореферат диссертации по процессам и машинам агроинженерных систем, 05.20.01, диссертация на тему:Совершенствование технологии и средств сушки овощного сырья

003485281

На правах рукописи

ПОПОВА Ирина Викторовна

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ И СРЕДСТВ СУШКИ ОВОЩНОГО СЫРЬЯ

Специальность 05.20.01 - Технологии и средства механизации

сельского хозяйства

2 6 НОЯ 2009

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Мичуринск 2009

003485281

Работа выполнена в государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования "Тамбовский государственный технический университет".

Научный руководитель кандидат технических наук, доцент

Родионов Юрий Викторович

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Тишанинов Николай Петрович

кандидат технических наук, старший научный сотрудник Анашкин Александр Витальевич

Ведущая организация ФГОУ ВПО "Московский государственный

агроинженерный университет им. В.П. Горячкина"

Защита диссертации состоится 11 декабря 2009 г. в 10.00 часов на заседании диссертационного совета ДМ 220.041.03 Мичуринского государственного аграрного университета по адресу: 393760, Тамбовская область, г. Мичуринск, ул. Интернациональная, д. 101, зал заседаний диссертационного совета.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Мичуринского государственного аграрного университета, а с авторефератом на сайте ФГОУ ВПО МичГАУ www.mgau.ru

Автореферат разослан 9 ноября 2009 г.

Ученый секретарь диссертационного совета, кандидат технических наук, доцент ^^^ Н.В. Михеев

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность. Развитие малых и средних предприятий по производству продукции из овощного сырья требует комплексного подхода к его переработке. Переработка овощной продукции (свеклы, картофеля, тыквы, лука) за короткое время с сохранением высокого качества дает значительный экономический эффект. Обеспечить выполнение таких условий можно посредством совершенствования традиционных технологий. Одним из основных способов переработки овощного сырья должна стать сушка, отвечающая требованиям: высокое качество продукции, низкое энергопотребление производства и доступная стоимость готовой продукции. Наиболее полно данным требованиям отвечает двухступенчатая сушка, первой ступенью которой является конвективная сушка во взвешенном закрученном слое и второй ступенью - конвективная вакуум-импульсная сушка (КВИС) с чередованием конвективной и вакуумной стадий. Использование этого метода сушки доминирует над другими видами, так как исключает образование агломератов овощного сырья в первом периоде и позволяет сохранять питательные вещества во втором периоде сушки. При этом уменьшаются время реализации процесса и затраты энергии за счет применения энергосберегающего двухступенчатого жидкостнокольцевого вакуумного насоса (ЖВН), а также сохраняются полезные качества высушиваемого овощного сырья и снижается цена готового продукта. Этот способ сушки в настоящее время только находит свое распространение и требует проведения общепринятых научных исследований и промышленных испытаний. Вследствие этого совершенствование технологии и средств двухступенчатой КВИС овощного сырья является актуальной задачей и представляет как научный, так и практический интерес.

Работа выполнена в рамках программ: "Технологии экологически безопасного ресурсосберегающего производства и переработки сельскохозяйственного сырья и продуктов питания", 2006 - 2010 гг., "Развитие научного потенциала высшей школы", 2006 - 2008 гг.

Цель работы - снижение энергетических затрат и повышение качества готовой продукции при сушке овощного сырья.

Объект исследований - технологический процесс двухступенчатой конвективной вакуум-импульсной сушки и обеспечивающие его средства.

Предмет исследований - установление закономерностей и изменения диффузионных свойств овощного сырья в процессе двухступенчатой конвективной вакуум-импульсной сушки.

Методы исследования, достоверность и обоснованность результатов. Методика исследований основана на применении современных методов и измерительных приборов. Теоретические исследования были выполнены, основываясь на законах теплотехники и методах математического моделирования.

Экспериментальные исследования и определение физико-механических свойств овощного сырья проводились в соответствии с действующими ГОСТами, ОСТами и с использованием методики планирования экспериментов. При обработке экспериментальных данных были использованы методы математической статистики. Результаты теоретических исследований подтверждены экспериментальной проверкой на лабораторных и опытно-производственной установках.

На защиту выносятся:

- технология процесса двухступенчатой конвективной вакуум-импульсной сушки и ее машинно-аппаратное оформление;

- математическая модель процесса двухступенчатой конвективной вакуум-импульсной сушки овощного сырья;

- результаты экспериментальных исследований и испытаний в производственных условиях, позволяющие определять оптимальные конструктивно-режимные параметры двухступенчатой конвективной вакуум-импульсной сушки;

- методики подбора и инженерного расчета энергетических затрат жидкостнокольцевых вакуумных насосов.

Научная новизна:

- усовершенствованная технология и средства сушки овощного сырья;

- математическая модель процесса двухступенчатой конвективной вакуум-импульсной сушки;

- методика расчета энергетических затрат двухступенчатой конвективной вакуум-импульсной сушки;

- определение коэффициента диффузии овощного сырья;

- методики инженерного подбора и расчета двухступенчатого жид-костнокольцевого вакуумного насоса.

Реализация результатов исследований. Полученные результаты по режимам и способу двухступенчатой конвективной вакуум-импульсной сушки приняты к использованию на ОАО МПК "Максимовский" г. Тамбова, мясоперерабатывающем цехе ООО "Жупиков" г. Тамбова и дерево-перерабатывающем предприятии ООО "Лад" г. Котовска Тамбовской области.

Апробация работы. Основные положения диссертации докладывались на международных конференциях: "Достижения ученых XXI века" (г. Тамбов, 2006), "Качество науки - качество жизни" (г. Тамбов, 2008), "Глобальный научный потенциал" (г. Тамбов, 2007), "Современные проблемы технологии производства, хранения, переработки и экспертизы качества сельскохозяйственной продукции" (г. Мичуринск, 2007), "Качество науки - качество жизни" (г. Тамбов, 2008), "Перспективные технологии и технические средства в АПК" (г. Мичуринск, 2008), "Прогрессивные технологии развития" (г. Тамбов, 2008).

Публикации. Материалы диссертации отражены в 13 научных работах, в том числе 3 работах, опубликованных в изданиях, рекомендованных ВАК РФ. Получен патент на изобретение "Контейнер для пищевых продуктов со съемной крышкой" (№ 2361795). Общий объем публикаций составляет 4,25 печ. л., из них на долю автора приходится 1,45 печ. л.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, шести глав, заключения, списка литературы и приложений. Основное содержание изложено на 125 страницах машинописного текста, включающих 52 рисунка, 3 таблицы, 121 литературных источников, 6 приложений.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы диссертации, определена цель исследований, отмечена научная новизна и практическая ценность, сформулированы основные положения, выносимые на защиту.

В первой главе дан анализ современного состояния процесса удаления влаги из овощного сырья существующими методами и оборудованием. Обосновано, что наиболее перспективным направлением в данной области является двухступенчатая КВИС, которая состоит из предварительной подсушки овощей конвективным способом во взвешенном закрученном слое и досушки овощей при щадящих режимах путем чередования стадий нагрева и вакуумирования. При этом на указанных стадиях используется в качестве теплоносителя подогретый воздух. В качестве основного вакуумного оборудования выбран двухступенчатый ЖВН, посредством которого снижаются общая металлоемкость машинно-аппаратного оснащения и энергетические затраты сушильной установки. Определены теоретические пути интенсификации двухступенчатой КВИС.

Значительный вклад в изучение процесса сушки овощного сырья внесли П.А. Ребиндер, С.М. Липатов, ЮЛ. Кавказов, A.B. Лыков. Особенный интерес представляют двухступенчатые способы сушки с чередованием инфракрасной и конвективной или высокочастотной и конвективной ступеней, предложенные Б.А. Посновым и H.A. Першановым. Огромный вклад в развитие вакуум-импульсного способа сушки внес академик Я.К. Абрамов, на основе исследований которого созданы специальные сушильные установки. В настоящее время фундаментальными проблемами сушки занимаются С.П. Рудобашта, В.И. Коновалов, В.М. Дмитриев и др. Однако следует отметить, что при разработке различных способов сушки не уделяется достаточно внимания сохранению качества конечного продукта, что является особенно важным для овощного сырья.

Анализ литературных источников показал, что овощному сырью как объекту сушки уделено много внимания, что позволило на базе современных представлений о типовых сорбционно-кинетических свойствах овощного сырья сформулировать задачу исследования процесса сушки в режи-

ме сменяющихся ступеней и стадий: на первой ступени - подсушка овощного сырья в сушилке с закрученным взвешенным слоем горячего воздуха; на второй ступени - досушка овощного сырья в герметичном объеме с прогревом материала в среде теплоносителя с постепенным понижением давления и выдержкой под вакуумом. Анализ существующих способов и средств сушки овощного сырья показывает, что известные технологии и технические средства имеют ряд существенных недостатков:

- требуют высоких энергетических затрат;

- в процессе сушки содержание питательных веществ значительно сокращается;

- отсутствуют сведения о диффузионных свойствах овощного сырья.

Вследствие этого необходимо решить следующие задачи:

- провести теоретические исследования технологического процесса двухступенчатой конвективной вакуум-импульсной сушки;

- разработать и экспериментально проверить математическую модель процесса двухступенчатой конвективной вакуум-импульсной сушки овощного сырья, выявить показатели эффективности ее применения;

- определить коэффициент диффузии овощного сырья и с его учетом обосновать оптимальные конструктивно-режимные параметры двухступенчатой конвективной вакуум-импульсной сушки;

- разработать методики подбора ЖВН и инженерного расчета энергетических затрат ЖВН для КВИС.

Во второй главе приводятся физический процесс КВИС и математическое описание рассматриваемого способа сушки овощного сырья, которые основываются на том, что конечной целью переработки являются: возможность дальнейшего функционального использования получаемой продукции, удобство транспортировки и хранения. Главную роль при этом играет интенсивность проведения процесса. При подсушке теплоноситель для создания взвешенного закрученного слоя должен иметь требуемый расход и тангенциальную подачу. Так как различные интерпретации математической модели сушки, изложенные в литературных источниках, в данной работе представлены достаточно разносторонне, поэтому выполненные исследования относятся в основном к вакуум-импульсной стадии, во время которой во влажном овощном сырье возникает давление парогазовой смеси, превышающее давление влажного воздуха в окружающей среде (барометрическое давление). Наличие такого медленно релаксируе-мого градиента давления вызывает молекулярное движение к границе раздела двух фаз парогазовой смеси по типу фильтрации. Наложенное фильтрационное движение парогазовой смеси на капиллярно-диффузионный перенос влаги приводит к ускорению механизма переноса и существенной интенсификации процесса, который описывается следующей системой уравнений, предложенной A.B. Лыковым:

дС

д2С

— = я« —т- + а„5

.82Т.

кР д2Р.

дх

8х1

дх1 Ро дх

дТ„ _гг

дх

8Р_ дх '

- = —а,

дх2 +

Еа„

д2С

дх1

\

С„

гг _ а + — a„b

д2Т дх1

дх2 г

- + ЕГ-

"дх2

д2Р

(О

аР-

дх1

„т 5 = — :

атРо

При графическом анализе системы приняты следующие допущения: е = 0 - изменение влагосодержания происходит только за счет испарения влаги; 8 = 1- изменение влагосодержания происходит только за счет перемещения жидкости к границе двух сред (овощное сырье - сушильный агент).

Двухступенчатый процесс конвективной и вакуум-импульсной сушки относится к периодическим процессам. На первой ступени сушка осуществляется за счет конвекции во взвешенном закрученном слое (рис. 1) до некоторого количества удаленной влаги с поверхности овощного сырья, что сопровождается снижением температуры до значения температуры мокрого термометра. При этом система (I) имеет вид

дС дх

д2С

57м дх

(2)

• = const.

< Т„

Графический анализ системы (2) осуществляется при принятых начальных условиях С(х, 0) = С0; C(R, х,) = С,; Ты(х,х) = /(х) и гранич-

ч dT^ix, т,) (дТ.

ныхусловиях C(R,т,) = С,; —w = const —-

дх { дх

Вторая ступень состоит из двух, циклически повторяющихся стадий. На первой стадии в течение 2...5 мин производится обработка овощного сырья нагретым воздухом, на второй стадии осуществляется понижение давления и выдержка в течение 3...7 мин.

Интервал времени сушки составляет 20...60 мин в зависимости от формы и размера нарезки овощного сырья и требуемого остаточного влагосодержания. Первой стадии первого цикла соответствует математическое описание (2) с начальными условиями С(Л,т,) = С]; Тн < Т(х, х2)<Тя

(дТ

дх

< Тл и граничными условиями C(R{, т2) = С2

Для второй стадии первого цикла имеем систему (1) с учетом выявленных особенностей процесса. Относительный коэффициент диффузии

сР т

5 = — при am = 1 (температура овощного сырья не изменяется или коЯ/я

леблется в малом диапазоне) определяется выражением 5 = —. Коэффи-

«т

циент фазового превращения принимаем е = 0,5, руководствуясь тем, что в момент подачи вакуума изменение влагосодержания высушиваемого овощного сырья происходит за счет испарения и, частично, за счет переноса влаги в капиллярах.

Графический анализ системы (1) осуществляем при начальных условиях

С(хп т,+1) = Ci+1; Тм(х) = /(х) « const;

' н

и граничных условиях

*(.Tc-Tn0B)-jmBr = -X

дТ.

дх

Лов-Р(Рпов-Ре) = °; C(t„6«) = Ck.

х=0

Математическая модель двухступенчатой конвективной вакуум-импульсной сушки овощного сырья может быть использована для дальнейших расчетов режимов сушки. Для предотвращения возможности конденсации паров необходимо использовать одноступенчатые жидкостно-кольцевые вакуумные насосы с регулируемым нагнетательным окном, включаемые в момент времени, определяемый повышением давления при испарении влаги из высушиваемого овощного сырья.

Решение математической модели, описываемой системой (1), численным методом представляет значительные сложности. Поэтому за счет упрощения данной модели до одномерной задачи получим кривые, представленные на рис. 1.

Полученные результаты позволяют окончательно сформулировать процесс сушки в следующем виде: в период постоянной скорости сушки (см. рис. 1) удаление влаги осуществляется конвективным способом в закрученном (или псевдоожиженном) слое овощного сырья при Гср значительно большей, чем температура денатурации биологически активных веществ в продукте Тя. Последующие циклы осуществляются путем чередования стадий с варьированием их временного соотношения в зависимости от влагосодержания овощного сырья, достигнутого в предыдущем цикле.

Рисунок 1 - Кривые сушки двухступенчатого конвективного вакуум-импульсного процесса сушки овощного сырья:

С„ - начальное влагосодержание овощного сырья, %; Скр - влагосодержание овощного сырья, соответствующее началу второго периода сушки, %;

Тср - температура среды (сушильного агента), К; Тд - температура денатурации овощного сырья, К; Гн - начальная температура овощного сырья, К;

Гм - температура мокрого термометра, К; Т! - время первого периода сушки, с;

Тц - время второго периода сушки, с; тнач - время продувки овощного сырья (сушка конвекцией), с; т^ - время достижения необходимого значения остаточного давления, Па; тюх - время вакуумирования овощного сырья, с

В конечном итоге обеспечивается высокая интенсивность процесса сушки с учетом снижения затрат времени и энергии. В то же время щадящие режимы второй стадии позволяют получать высушенное овощное сырье высокого качества.

В третьей главе приводится описание разработанной экспериментальной установки для сушки, которая состоит из конвективной установки с закрученным слоем и конвективной вакуум-импульсной установки. Представлены методика проведения эксперимента и методика обработки экспериментальных данных.

Установка (рис. 2) состоит из электродвигателя 1, контрольно-измерительного прибора 2, вентилятора 9 для подачи нагретого до определенной температуры воздуха через нагревательный элемент 11 в короб 5. В коробе 5 установлен гигрометр 4, второй гигрометр установлен на входе 10. Перед коробом 5, в котором овощное сырье подсушивается посредством конвекции, стоит датчик температуры 3 и датчик скорости потока воздуха 8.

Рисунок 2 - Схемы экспериментальных установок сушки конвективной с закрученным слоем (слева) и конвективной вакуум-импульсной (справа):

1, 12 - электродвигатель; 2 - контрольно-измерительный прибор; 3 - датчик

температуры; 4 - гигрометр; 5 - короб; б - контроллер; 7 - персональный компьютер; 8 - датчик скорости потока воздуха; 9 - вентилятор; 10- патрубок входа теплоносителя; 11 - нагревательный элемент; 13 - жидкостпокольцевой

вакуумный насос; 14, /5-емкости; 16,19,20,23,24-кран-, /7- ресивер;

18,25 - вакуумметр; 21,22- вакуумный шкаф

Созданная экспериментальная установка конвективной сушки позволяет измерять: потребляемую мощность; температуру воздушного потока; скорость воздушного потока; содержание влаги в воздушном потоке на входе и на выходе установки. Температуру на поверхности и внутри материала измеряли с помощью термопар, установленных на образце.

Также используется регулятор частоты тока, который позволяет измерять: потребляемую электродвигателем и нагревателем тэнового типа мощность; ток в цепи; напряжение в однофазной и трехфазной цепях переменного тока при равномерной и неравномерной нагрузках. Температура воздушного потока замеряется ХК-термопарой. Скорость воздушного потока определяется анемометром. Содержание влаги в воздушном потоке на входе и на выходе установки измеряется с помощью гигрометров.

Порядок, в котором осуществляется конвективная ступень сушки, заключается в следующем:

- сырье загружается в сушильную камеру, через которую с помощью воздуходувки подается сушильный агент (воздух);

- подбором скорости подачи теплоносителя устанавливают режимы сушки во взвешенном закрученном слое.

Конвективная вакуум-импульсная экспериментальная установка (рис. 2) состоит из электродвигателя 12, жидкостнокольцевого вакуум-насоса 13 с автоматической регулировкой проходного сечения нагнетательного окна, который используется как для создания вакуума в системе, так и для продувки с минимальными энергозатратами. Емкости 14 и 15 предназначены

для подачи и отвода жидкости от насоса. Ресивер 17 предназначен для плавного создания вакуума в системе, а также для облегчения пуска жид-костнокольцевого вакуум-насоса 13. Кран 16 при перекрытии предотвращает попадание жидкости из жидкостнокольцевого вакуум-насоса 13 в ресивер 17. Краны 16, 19 и 20 служат для снижения потерь в ресивере при выключенной установке. Вакуумметр 18 стоит на выходе из ресивера 17, что позволяет получать информацию о вакууме, создаваемом насосом, с допускаемой погрешностью.

Исследование диффузионных свойств овощного сырья осуществлялось посредством комплексной установки для исследования процесса диффузии, включающей: малоинерционный платиновый термометр; конвективную циркуляционную сушилку; кварцевые пружины для измерения убыли веса при сушке с чувствительностью примерно 106 кг/мм и максимальной нагрузкой до 1(Г3 кг; катетометр КМ-8 для регистрации удлинения измерительной пружины с точностью 5-10"6 м.

Через равные промежутки времени осуществляют взвешивание сырья на электронных весах с точностью до ±0,5 г. Полученные результаты убыли влаги апроксимировались многочленом вида

У= а + Ьх + сх2,

где У- убыль влаги по отношению к исходному весу, %.

По экспериментальным данным были построены зависимости

где л - время процесса, мин.

Далее были определены производительность установки (максимальная загрузка исходного сырья) и оптимальные соотношения времени продувки для овощей и времени вакуумирования в камере. Параллельно проводились опыты по определению изменения давления в камере с высушиваемым овощным сырьем в момент отключения двухступенчатого ЖВН на вакуумной стадии сушки.

Перемещение овощного сырья на досушку осуществлялось при достижении продуктом фиксированного влагосодержания 40...50 %. В течение вакуумной стадии происходило кипение влаги (при заданных диапазонах температур 50...40 °С и значений вакуума 23... 13 кПа, позволяющих осуществить процесс кипения внутри капилляров овощного сырья), сопровождающееся испарением и влекущее за собой повышение давления. Таким образом, вакуумная стадия, при которой происходит кипение влаги при пониженной температуре, заканчивается при повышении давления. В этот момент необходимо в систему включить насос меньшей производительности и меньшей быстроты действия (количество откачиваемой парогазовой фазы в единицу времени) для удаления образующихся паров во избежание повышения давления.

В четвертой главе представлены обработанные результаты экспериментов по сушке овощного сырья.

Экспериментальные графики на рис. 3 показывают (на примере тыквы сорта "Мичуринская") преимущество двухступенчатой КВИС по времени (по скорости), что уже дает основание для внедрения данной технологии в производство. Экспериментальное определение коэффициента диффузии с учетом усадки для тыквы при различных значениях температуры теплоносителя показало, что усадка материала зависит от температуры теплоносителя: чем выше температура, тем больше усадка, тем сильнее сжимаются капилляры овощного сырья, снижая восстанавливаемость, сохранность заданной формы и подтверждая необходимость ведения процесса двухступенчатым методом, исключающим повышение температуры.

Время сушки, нин

Рисунок 3 - Зависимости изменения влагосодержания от времени и режима сушки тыквы сорта "Мичуринская"

Рисунок 4 - Секундный тренд изменения температуры материала и давления в сушильной камере в зависимости от испаряемой влаги

Посредством системы диспетчерского управления, сбора данных и образования автоматизированного рабочего места, которое отображает рабочий ход технологического процесса в удобном для оператора виде (динамизированные мнемосхемы, тренды и др.), получен секундный тренд (рис. 4), подтверждающий решение математической модели (см. рис. 1).

С

Начало

т

3

у а, К,Р\,Рг

с

Начало

3

Определение быстроты действия двухступенчатого ЖВН

Определение времени вакуумирования

5 (рТ0/р0Т)-(Уа/Б)

Затраты электроэнергии на продувку

Затраты электроэнергии на вакуу мирован ие

Р*

Щ - ||(ар+Ьр1 -срг)<к4р

Количество образующегося пара

сЮ-

-Лт;

КГ

Затраты электроэнергии при выдержке ПОД вакуумом с условием включения насоса малой быстроты действия с регулируемым нагнетательным окном

Щ ~~ ^СП0Л вак Тпод Бак

Быстрота действия ЖВН с регулируемым нагнетательным окном

5 = —1п— пгт р

Общие затраты электроэнергии

Проектирование или выбор стандартного типоразмера

Конец

Затраты в денежном эквиваленте

Конец

Рисунок 5 - Блок-схемы методики подбора ЖВН (слева) и методики расчета энергетических затрат ЖВН (справа) для конвективной вакуум-импульсной сушки

Предложены методика выбора жидкостнокольцевых вакуумных насосов и методика расчета энергетических затрат (рис. 5) для конвективной вакуум-импульсной ступени сушки овощного сырья. Данные методики необходимы для выявления и устранения неэффективной работы вакуум-импульсной установки во время сушки овощного сырья, поэтому в схему необходимо включить одноступенчатый ЖВН меньшей быстроты действия.

В пятой главе представлена машинно-аппаратная схема (рис. 6) двухступенчатой конвективной вакуум-импульсной сушки на основе разработанного оборудования, представленного в работе, дано его описание с технологическими параметрами, определенными в результате экспериментальных и теоретических исследований. Рассмотрена энергетика сушки, показывающая, что ведение процесса двухступенчатым способом снижает энергетические затраты и потери на 30 % по сравнению с конвективным методом. Получен стандарт организации "Овощи, смеси овощей и блюда из овощей сушеные" СТО 00493534-006-2009.

Рисунок 6 - Машинно-аппаратная схема линии сушки овощного сырья:

1 - мойка и чистка сырья; 2 - резка сырья; 3 - первая стадия сушки; 4 - подача нагретого воздуха; 5 - перевозка сырья; 6 — сушка сырья, вторая стадия;

7 - насос ЖВН; 8 - градирня; 9 - дозирование и фасовка готового продукта;

10- упаковка готового продукта; 11 - транспортировка готового продукта;

12 - щит для подключения КИПа

В шестой главе приводятся показатели экономической эффективности применения КВИС в сравнении с традиционным конвективным способом сушки.

Расчет экономической эффективности был выполнен на основе общепринятых методик и показал, что использование данной технологии позволяет снизить себестоимость высушенных овощей на 18,7 %.

В приложении представлены материалы, дополняющие работу.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ ПРОИЗВОДСТВУ

1. Разработанная математическая модель двухступенчатого конвективного вакуум-импульсного процесса сушки на основе анализа физической картины влагоудаления из овощного сырья рекомендуется для расчетов временных параметров процесса. Полученные зависимости, описывающие кинетику и динамику процесса сушки, позволяют назначить режимы влагоудаления на различных ступенях и стадиях.

2. Установлено, что для лучшего закручивания потока воздуха с овощным сырьем в аппарате с взвешенным закрученным слоем в его основании необходимо установить шнек под углом к горизонту равным 30°. На второй ступени сушки для равномерного обдува овощного сырья распределяющие поток пластины следует располагать под углом 22°.

3. Определены оптимальные режимы сушки овощного сырья с учетом экспериментально полученного коэффициента диффузии: температура теплоносителя 70...120°С, продолжительность процесса 30...16 мин до 40...50 %-ного содержания влаги для исследованного овощного сырья. Обосновано применение конвективной вакуум-импульсной стадии для досушки овощного сырья при температура теплоносителя не более 50 °С с целью сохранения исходных термолабильных питательных веществ. Создание нарастающего вакуума 23... 13 кПа в сушильной емкости позволяет избежать разбрызгивания питательных веществ за счет возникновения резкого перепада давления.

4. Использование предложенной установки для сушки овощного сырья позволяет снизить энергетические затраты на 30 %, повысить производительность в 2 раза, снизить себестоимость готовой продукции на 18,7 % по сравнению с конвективным способом ив 1,25 раза по сравнению с отдельно взятым вакуум-импульсным способом.

5. Установлено, что в результате конвективной вакуум-импульсной сушки по сравнению с известными результатами конвективной сушки овощное сырье сохраняет биологически активные вещества на 10... 15 % больше за счет интенсификации ведения процесса без повышения температуры.

6. Предложены методики выбора ЖВН и инженерного расчета его энергетических затрат для конвективной вакуум-импульсной ступени.

Условные обозначении

а^ - коэффициент теплообмена, Вт/(м2-К); 5 - термоградиентный коэффициент (относительный коэффициент диффузии), %/К; е - критерий фазового превращения, характеризующий величину испарения влаги внутри материала; ат - коэффициент диффузии влаги, м2/с; кр - коэффициент

фильтрационного переноса влаги; х - линейный параметр материала

дС дТ

(длина), м;--изменение влагосодержания по длине;--изменение

ах дх

др

температуры по длине; — - изменение давления внутри материала по

дх

дС дТ дР

длине; —, —,--изменения концентрации, температуры материала,

дх дх дх

д2С д2Т д2Р

барометрического давления во времени, соответственно; ——, —-, —-—

дх дх дх

изменения концентрации, температуры материала, барометрического давления по сечению материала; 8 - термоградиентный коэффициент (относительный коэффициент диффузии), %/К; 8р - относительный коэффициент фильтрационного потока влаги; ар - коэффициент диффузии фильтрационного потока; ср - удельная теплоемкость материала в зависимости от давления, Дж/(кг-К); у(х) - функция времени вакуумирования; Уе - объем емкости, м3; Уп - производительность насоса, м3/ч; сЮ - элементарный вес газа, отсасываемый вакуумным насосом из аппарата, кг; <к - время отсасывания газа из аппарата, с; 5 - быстрота действия насоса, м3/мин; р - необходимое остаточное давление, Па; /? = 8,314 кДж/(кг-К) -универсальная газовая постоянная; Т - температура газа в аппарате, К; Тм - температура материала, К; р1 - площадь /-го лотка, м2; упрод - скорость продувки материала, м/с; N6 - быстрота действии насоса, м3/ч.

СПИСОК ОПУБЛИКОВАННЫХ РАБОТ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Обеспечение длительного хранения плодово-овощной продукции вакуумным способом с предварительной обработкой озоном / C.B. Мищенко, В.Г. Однолько, Ю.В. Воробьев, И.В. Попова, Ю.В. Родионов, A.A. Букин, Ю.Г. Скрипников, М.А. Митрохин // Вестник Тамбовского государственного технического университета. - 2007. - Т. 13, № 2Б. -С. 598-604.

2. Условия комбинированной конвективной вакуум-импульсной сушки растительных продуктов / Ю.В. Родионов, С.А. Щербаков, В.М. Дмитриев, В.Г. Однолько, И.В. Попова, С.С. Хануни // Вопросы современной науки и практики. Университет им. В.И. Вернадского. - 2008. -№ 4(14). -

С. 21-25.

3. Родионов, Ю.В. Обоснование выбора вакуумных насосов для конвективной вакуумной ступени сушки растительных материалов / Ю.В. Родионов, В.Г. Однолько, И.В. Попова // Вопросы современной науки и практики. Университет им. В.И. Вернадского. - 2009. - № 6(20). -С. 106-110.

4. Обеспечение длительного хранения плодово-овощной продукции вакуумным способом (с использованием жидкостнокольцевого вакуум-насоса) / Ю.В. Воробьев, Ю.Г. Скрипников, И.В. Попова, A.A. Букин, Ю.В. Родионов // Достижения ученых XXI века : сб. материалов 2-й меж-дунар. науч.-практ. конф. - Тамбов : Изд-во Першина Р.В., 2006. - С. 113115.

5. Воробьев, Ю.В. Комплексный метод хранения и переработки плодоовощной продукции / Ю.В, Воробьев, И.В. Попова, Ю.В. Родионов // Глобальный научный потенциал : сб. материалов 3-й междунар. науч.-практ. конф. - Тамбов : Издательство ТАМБОВ-ПРИНТ, 2007. - С. 116117.

6. Воробьев, Ю.В. Вакуумное направление в хранении продуктов растениеводства / Ю.В. Воробьев, И.В. Попова, Ю.В. Родионов // Современные проблемы технологии производства, хранения, переработки и экспертизы качества сельскохозяйственной продукции : материалы междунар. науч.-практ. конф. - Мичуринск : Изд-во ФГОУ ВПО МичГАУ, 2007. -T. 1.-С. 52-57.

7. Пат. 2361795 РФ С2. Контейнер для пищевых продуктов со съемной крышкой / A.A. Букин, Ю.В. Воробьев, М.Д. Гутенев, М.А. Митрохин, C.B. Мищенко, В.Г. Однолько, И.В. Попова, Ю.В. Родионов, Ю.Г. Скрипников, С.А. Щербаков. -№ 2007131624/12,20.08.2007.

8. Перспективная технология сушки плодов и овощей / Ю.Г. Скрипников, М.А. Митрохин, М.Ю. Коровкина, Ю.В. Воробьев, Ю.В. Родионов, И.В. Попова // Перспективы селекции яблони и других культур для промышленных насаждений : сб. материалов науч.-практ. конф. - Мичуринск : Изд-во МичГАУ, 2007. - С. 282 - 286.

9. Комбинированная конвективно-вакуум-импульсная сушка - качественная переработка сельскохозяйственной продукции / М.А. Митрохин, И.В, Попова, Ю.В. Родионов, A.A. Флаат // Качество науки - качество жизни : сб. материалов 4-й междунар. науч.-практ. конф. - Тамбов : Изд-во ТАМБОВПРИНТ, 2008. - С. 156-157.

10. Экспериментальная установка комбинированной конвективно-вакуум-импульсной сушилки / Ю.В. Родионов, И.В. Попова, М.Д. Гутенев,

A.A. Флат // Труды ТГТУ : сб. науч. ст. молодых ученых и студентов. -Тамбов : Изд-во Тамб. гос. техн. ун-та, 2008. - Вып. 21. - С. 46 - 50.

11. Комбинированная конвективно-вакуум-импульсная сушка плодов и овощей / Ю.Г. Скрипников, М.А. Митрохин, М.Ю. Коровкина, Ю.В. Воробьев, И.В. Попова, Ю.В. Родионов // Перспективные технологии и технические средства в АПК : сб. материалов науч.-практ. конф. - Мичуринск : Изд-во МичГАУ, 2008. - С. 6 - 11.

12. Улучшение условий процесса конвективной вакуум-импульсной сушки растительных материалов / A.B. Волков, Ю.В. Родионов, И.В. Попова, С.М. Шендрик // Прогрессивные технологии развития : сб. материалов науч.-практ. конф. - Тамбов : Изд-во Першина В.Р., 2009. - С. 69 - 71.

13. Математическое моделирование комбинированной конвективной вакуум-импульсной сушки / Ю.В. Родионов, И.В. Попова, С.А. Щербаков,

B.Г. Однолько, Ю.Г. Скрипников, М.А. Митрохин // Вестник Мичуринского государственного аграрного университета. - 2008. - № 1. - С. 60 - 65.

Подписано в печать 10.11.2009. Формат 60x84/16. 1,00 усл. печ. л. Тираж 100. Заказ № 484

Издательско-полиграфический центр ТГТУ 392000, Тамбов, Советская, 106, к. 14

Введение

Глава 1 Аналитический обзор, цели и задачи исследования

1.1 Сушка овощного сырья как способ консервирования

1.2 Анализ существующих способов и средств сушки овощного сырья

1.3 Обзор и анализ существующих сушилок для овощного сырья

1.4 Обзор и анализ теоретических исследований и конструкций двухступенчатых жидкостнокольцевых вакуумных насосов

1.5 Постановка задач исследований

1.6 Выводы по главе

Глава 2 Теоретические исследования двухступенчатой конвективной вакуум-импульсной сушки и рабочего процесса жидкостно-кольцевого вакуумного насоса

2.1 Анализ исследований процесса сушки овощного сырья в закрученном слое и вакуум-импульсным способом

2.2 Исследования влияния нагнетательного окна

ЖВН на рабочий процесс

2.3 Выводы по главе

Глава 3. Программа и методика экспериментальных исследований сушки овощного сырья

3.1 Описание работы экспериментальной установки сушки овощного сырья

3.2 Методики проведения и обработки результатов экспериментальных исследований

3.3 Выводы по главе

Глава 4 Результаты экспериментальных исследований двухступенчатой конвективной вакуум-импульсной сушки овощного сырья

4.1 Закономерности процесса двухступенчатой конвективной вакуум-импульсной сушки овощного сырья

4.2 Исследования по выбору вакуумных насосов для вакуум-импульсной стадии сушки овощного сырья

4.3 Выводы по главе

Глава 5 Разработка технологии двухступенчатой конвективной вакуум-импульсной сушки овощного сырья

5.1 Особенности конструкции сушилки с закрученным слоем для овощного сырья

5.2 Особенности конструкции конвективного вакуум-импульсого шкафа для сушки овощного сырья

5.3 Разработка технологической линии двухступенчатой сушки для овощного сырья на основе энергетического расчета

5.4 Выводы по главе

Глава 6 Экономическая эффективность результатов исследований

6.1 Калькулирование себестоимости продукции

6.2 Расчет показателей эффективности проекта

6.3 Выводы по главе 127 Общие выводы

Овощи, фрукты, ягоды, зелень, грибы и прочие растительные продукты играют важную роль в рационе человека. От производителя до стола потребителя из выращенного урожая доходит не более 30% сельскохозяйственной продукции. Срок хранения свежих овощей, фруктов, ягод, зелени, грибов, цветов и прочих растительных продуктов составляет от нескольких часов, дней до 3-5 месяцев [12]. При хранении овощей в свежем виде расходуются их собственные питательные вещества, так как процесс жизнедеятельности во время хранения не останавливается, а просто замедляется. Все это вызывает необходимость их консервирования не только на зимний, но и более длительный период с сохранением в пищевых продуктах биологической и энергетической ценности. Методы консервирования, разнообразны: стерилизация и пастеризация, охлаждение и замораживание, соление, засахаривание и сушка. Стерилизация и пастеризация связаны с тепловой обработкой продуктов до уничтожения микрофлоры. Охлаждение и замораживание замедляет развитие микрофлоры. Заморозка продуктов до минус 18°С сохраняет витамины и другие, биологически активные компоненты, но при размораживании качество продукта резко снижается, в том числе и содержание витаминов. Законсервированные солью и сахаром продукты, при- длительном потреблении, могут явиться-причиной зашлаковывания организма и возникновения различных болезней.

Консервирующий эффект при сушке, достигается за счет снижения влажности и замедления процессов развития микрофлоры в сухом овощном сырье. Естественная сушка длительна, зависит от погодных условий, а качество сухих растительных материалов снижается из-за отрицательного воздействия солнечной радиации.

Для каждого способа- сушки характерны свои особенности течения процесса, которым соответствуют различные виды сушилок, отличающиеся друг от друга конструкцией, стоимостью, оснащением сложным дополнительным оборудованием для осушения теплоносителя [99].

В связи с увеличением площадей выращивания овощного сырья возникает необходимость развития его переработки. Одним из основных способов переработки овощной продукции должна стать современная сушки, отвечающая трем основным требованиям: высокое качество продукции, низкое энергопотребление производства и доступная стоимость готовой продукции. Наиболее перспективной технологией можно считать сушильную установку двухступенчатой сушки на базе двухступенчатого жидкостно-кольцевого вакуумного насоса (ЖВН).

Данная диссертационная работа посвящена разработке ведения технологического процесса сушки двухступенчатым конвективным вакуум-импульсным способом на базе теоретических представлений о рабочих процессах, теоретическим и экспериментальным исследованиям и предоставлению рекомендаций по проведению процесса сушки овощного сырья, позволяющих улучшить качество продукта по органолептическим свойствам.

Цель работы — снижение энергетических затрат и повышение качества готовой продукции при сушке овощного сырья.

Объект исследований — технологический процесс двухступенчатой конвективной вакуум-импульсной сушки и обеспечивающие его средства.

Предмет исследований — установление закономерностей и изменения диффузионных свойств овощного сырья в процессе двухступенчатой конвективной вакуум-импульсной сушки.

На защиту выносятся:

- технология процесса двухступенчатой конвективной вакуум-импульсной сушки и ее машинно-аппаратное оформление;

- математическая модель процесса двухступенчатой конвективной вакуум-импульсной сушки овощного сырья;

- результаты экспериментальных исследований и испытаний в производственных условиях, позволяющие определять оптимальные конструктивнорежимные параметры двухступенчатой конвективной вакуум-импульсной сушки;

- методики подбора и инженерного расчета энергетических затрат жид-костнокольцевых вакуумных насосов.

Научная новизна:

- усовершенствованная технология и средства сушки овощного сырья;

- математическая модель процесса двухступенчатой конвективной вакуум-импульсной сушки;

- методика расчета энергетических затрат двухступенчатой конвективной вакуум-импульсной сушки;

- определение коэффициента диффузии овощного сырья;

- методики инженерного подбора и расчета двухступенчатого жидкост-нокольцевого вакуумного насоса.

Практическая ценность диссертации состоит в том, что полученные результаты и предложенные методики могут использоваться при назначении режимных характеристик технологии сушки. Изготовленные на кафедре ТММ и ДМ ТГТУ конвективная сушилка в закрученном слое для овощного сырья и сушильный вакуумный шкаф с регулируемыми окнами подачи сушильного агента прошли испытания и внедрены в технологические процессы сушки на ОАО МПК «Максимовский» г. Тамбова, мясоперерабатывающем цехе ООО "Жупиков" г. Тамбова и деревоперерабатывающем предприятии ООО «Лад» г. Котовска Тамбовской области.

Общие выводы

1. Разработанная математическая модель двухступенчатого конвективного вакуум-импульсного процесса сушки на основе анализа физической картины влагоудаления из овощного сырья рекомендуется для расчетов временных параметров процесса. Полученные зависимости, описывающие кинетику и динамику процесса сушки, позволяют назначить режимы влагоудаления на различных ступенях и стадиях.

2. Установлено, что для лучшего закручивания потока воздуха с овощным сырьем в аппарате с взвешенным закрученным слоем в его основании необходимо установить шнек под углом к горизонту равным 30°. На второй ступени сушки для равномерного обдува овощного сырья распределяющие поток пластины следует располагать под углом 22°.

3. Определены оптимальные режимы сушки овощного сырья с учетом экспериментально полученного коэффициента диффузии: температура теплоносителя 70.120°С, продолжительность процесса 30.16 мин до 40.50 %-ного содержания влаги для исследованного овощного сырья. Обосновано применение конвективной вакуум-импульсной стадии для досушки овощного сырья при температура теплоносителя не более 50 °С с целью сохранения исходных термолабильных питательных веществ. Создание нарастающего вакуума 23.13 кПа в сушильной емкости позволяет избежать разбрызгивания питательных веществ за счет возникновения резкого перепада давления.

4. Использование предложенной установки для сушки овощного сырья позволяет снизить энергетические затраты на 30 %, повысить производительность в 2 раза, снизить себестоимость готовой продукции на 18,7 % по сравнению с конвективным способом ив 1,25 раза по сравнению с отдельно взятым вакуум-импульсным способом.

5. Установлено, что в результате конвективной вакуум-импульсной сушки по сравнению с известными результатами конвективной сушки овощное сырье сохраняет биологически активные вещества на 10.15 % больше за счет интенсификации ведения процесса без повышения температуры.

6. Предложены методики выбора ЖВН и инженерного расчета его энергетических затрат для конвективной вакуум-импульсной ступени.

1. Алексашенко А.А. Общий подход к определению физических характеристик переноса/ А.А. Алексашенко// Теор. основы хим. технол. 1985.Т. 13, № 5. - С. 657.

2. Алексеев A.M. Учебн. Зап. Казанского гос. Ун-та.- 1937.- №97.-С. 387-388.

3. Альтшуль А.Д., Киселев П.Г. Гидравлика и аэродинамика/П.Г. Киселев М.: стройиздат, 1965. -274 с.

4. Бекман И.Н. Современное состояние аппаратурного, методического, математического обеспечения диффузионного эксперимента/ И.Н. Бекман// Диффузионные явления в полимерах. Черноголовка, 1985. - С. 3639.

5. Берлинер М.А. Измерение влажности М.: Энергия, 1973. -400 с.

6. Васильев JI.JL Теплофизические свойства пористых материалов/ JI.JI. Васильев, С.А. Танаева Минск: Наука и техника, 1971. - 266 с.

7. Вертепов Ю.М. Исследование энергетических характеристик во-докольцевых вакуум-насосов: Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук М.: МВТУ, 1978.- 144 с.

8. Воробьев A.M., Дмитриев В.М., Кормильцин Г.С., Горелов А.А., Рудобашта С.П. Сушильные аппараты с активным гидродинамическим режимом //Вестник ТГТУ.- 2001.- Т.6, вып.2.- С. 415-418.

9. Воробьев Ю.В., Родионов Ю.В., Попова И.В. Комплексный метод хранения и переработки плодоовощной продукции/ Глобальный научный потенциал: Сборник материалов 3-й междунар. научно-практ. конф. Тамбов: изд-во ТАМБОВПРИНТ, 2007. С. 116-117.

10. Гинсбург А.С. Основы теории и техники сушки пищевых продуктов/ А.С. Гинсбург М.: Пищевая промышленность. 1973. - 528 с.

11. Грегг С., Синг К. Адсорбция, удельная поверхность, пористость.-М.: Мир, 1984.-306 с.

12. Гришин М.А., Атаназевич В.И., Семенов Ю.Г. Установки для сушки пищевых продуктов.- М.: Агропромиздат, 1989.- 216 с.

13. Гроот А. Неравновесная термодинамика: Пер. с нем./ А. Гроот, П. де Мазур М.: Мир, 1967. - 467 с.

14. Гудковский В.А. Антиокислительные (целебные) свойства плодов и ягод и прогрессивные методы их хранения // Хранение и переработка сельхозсырья.- 2001.- №4.- С, 13-19.

15. Данилов О.Л. Экономия энергии при тепловой сушке/ O.JI. Данилов, Б.И. Леончик М.: Энергоатомиздат, 1986. - 136 с.

16. Двухступенчатая жидкостно-кольцевая машина/ Воробьев Ю.В., Волков А.В., Максимов В.А., Попов В.В., Родионов Ю.В., Свиридов М.М. / Патент РФ №2291320 от 10.01.2007. Бюл.№1, авт.

17. Двухступенчатая жидкостно-кольцевая машина/ Воробьев Ю.В., Максимов В.А., Попов В.В., Родионов Ю.В., Свиридов М.М., Захаржевский С.Б., Никитин Д.В./ Решение о выдаче патента РФ 2006126111 от 18.07.06.

18. Дмитриев В.М., Тепляков Ю.А., Нечаев В.М. Обобщенные зависимости для определения коэффициентов диффузии в твердых материалах.// Теплофизические измерения в начале XXI века (МТФШ-4): Тез.докл. международ. конф.- Тамбов, 2001,- С. 129.

19. Дмитриев В.М. Кинетика и аппаратурно-технологическое оформление конвективной сушки гранулированных и пленочных полимерных материалов// Дис. докт. техн. наук. Тамбов.: ТГТУ. 2003. 46 с.

20. Домашнев А.Д. Конструирование и расчет химических аппаратов. М.: Машгиз, 1961.- 624 с.

21. Ермоленко В.Д. Новый метод определения коэффициента диффузии влаги во влажных материалах// Инж. физ. журн.- 1964.- Т.7, №5.- С. 23-27.

22. Желкевич В.Н. Тр. Института физиологии растений им. К.А. Тимирязева.- 1955.- №9.- С. 17-21.

23. Жидкостно-кольцевая машина/ Воробьев Ю.В., Максимов В.А., Попов В.В., Родионов Ю.В., Свиридов ММ/ Патент РФ № 2291987 от 20.01.2007, Бюл. №2.

24. Жидкостно-кольцевая машина/ Букин А.А., Воробьев Ю.В., Ду-бовицкий В.Г., Однолько В.Г., Родионов Ю.В., Свиридов М.М./ Патент РФ №2307261 от 27.09.2007, Бюл. №27.

25. Жидкостно-кольцевая машина/ Воробьев Ю.В., Попов В.В., Родионов Ю.В., Свиридов М.М./ Патент РФ №2294456 от 27.02.2007, Бюл. №20.

26. Жидкостно-кольцевая машина с автоматическим регулированием проходного сечения нагнетательного окна/ Волков А.В., Воробьев Ю.В., Никитин Д.В., Попов В.В., Родионов Ю.В., Свиридов М.М./ Патент РФ №2303166 от 20.07.2007, Бюл. №20.

27. Калшгуншкин М.П. Вентиляторные установки 7-е изд.- М.: Высшая школа, 1979.- 223 с.

28. Караганов JI.T. Исследование жидкостнокольцевых ротационных машин.- Компрессорное и холодильное машиностроение.- 1968.- №1.- С. 2324.

29. Караганов Л.Т. Определение некоторых параметров жидкостнокольцевых компрессорных машин. Труды/ Всесоюзная научно техническая конференция по компрессоростроению, 1970.- с. 270-274

30. Караганов Л.Т., Прямицин Е.И. Расчет основных параметров жидкостнокольцевых вакуум-насосов и агрегатов на их базе по давлениям всасывания, сб. научных трудов ВНИИКомпрессормаппо, Сумы, вып.6.-1974.-С. 56-71.

31. Кассандрова О.Н., Лебедев В.В. Обработка результатов измерений.- М.: Наука, 1970.- 120 с.

32. Каталымов А.В., Любартович В.А. Дозирование сыпучих и вязких материалов.- М.: Химия, 1990.- 240 с.

33. Красников В.В. Кондуктивная сушка./ В.В. Красников М.: Энергия, 1973.-288 с.

34. Коган З.А., Рыбаков Г.Д. Консервация и упаковка.- М.: Машиностроение, 1973.- 29 с.

35. Коновалов В.И. Тепломассообмен в системах газ — дисперсная твердая фаза/ В.И. Коновалов// Тепломассообмен. Проблемные доклады VII Всесоюзной конференции по тепломассообмену. 4.2. Минск: ИТМО им. М.В. Лыкова.- 1985. - С. 128-147.

36. Коновалов В.И., Коробов В.Б., Плановский А.Н. Приближенные модели полей температуры и влагосодержания // Теор. основы хим. технол.-1978.- Т. 12, №3.- С. 337-345.

37. Коновалов В.И., Романков П.Г., Соколов В.Н. Описание кинетических кривых сушки и нагрева тонких матеиралов// Теор. Основы хим. тех-нол.- 1975.- Т.9, №2.- С. 203-209.

38. Криворот А.С. Конструкция и основы проектирования машин и аппаратов химической промышленности. М.: Машиностроение, 1976,- 376 с.

39. Куликовский K.JL, Купер В.Я. Методы и средства измерений.-М.: Энергоатомиздат, 1986.- 448 с.

40. Кутепов A.M., Баранов Д.А. Процессы и аппараты.-М.: Академия, 2004.-303 с.

41. Кучеренко В.И. Определение теоретической производительности ротационных жидкостнокольцевых вакуум-комрпессоров // Труды МВТУ.-№311.- 1979.- С. 105-114.

42. Лащинский А.А., Толчинский А.Р. Основы конструирования и расчета химической аппаратуры.- JL: Машиностроение, 1970,- 752 с.

43. Лебедев П.Д. Расчет и проектирование сушильных установок. М.: Госэнергоиздат, 1963.- 319 с.

44. Лыков А.В. Теория сушки/ А.В. Лыков 2-е изд.- М.: Энергия, 1968.-471 с.

45. Лыков А.В. Теория теплопроводности/ А.В. Лыков М.: Высшая школа, 1967.- 599 с.

46. Лыков А.В. Тепло- и массообмен в процессах сушки.- М.-Л.: Госэнергоиздат, 1956.- 464 с.

47. Лыков А.В., Михайлов Ю.А. Теория тепло- и массопереноса.-М.-Л.: Госэнергиздат, 1963. 536 с.

48. Лыков А.В. Явления переноса в капиллярно-пористых телах.- М.: ГИТТЛ, 1954.- 296 с.

49. Лыков М.В. Сушка в химической промышленности/ М.В. Лыков М.: Химия, 1970. - 432 с.

50. Лысенко Г.В. и др. Экспериментальное определение промежуточного давления двухступенчатых водокольцевых вакуум-компрессоров, сб. научных трудов ВНИКомпрессормаш, Вып. 6, Сумы, 1974.- 244 с.

51. Машины и аппараты пищевых производств: учебник для вузов: в 2 кн./ С.Т. Антипов, И.Т. Кретов, А.Н. Остриков и др.; под ред. акад. РАСХН В.А. Панфилова. М.: Высшая школа, 2001. - Кн.2. - 680 с.

52. Метлицкий Л.В. Биохимия плодов и овощей.- Изд.во "Экономика".-М.: 1970.-271 с.

53. Михеев М.А., Михеева И.М. Основы теплопередачи. Изд. 2-е, стереотипное.- М.: Энергия, 1977.- 343 с.

54. Муштаев В.И., Ульянов В.М. Сушка дисперсных материалов.-М.: Химия, 1988.-352 с.

55. Никитина Л.М. Термодинамические параметры и коэффициенты массопереноса во влажных материалах.- М.: Энергия, 1968,- 500 с.

56. Новобранова Т.И., Гудковский В.А. Влияние различных газовых смесей на рост грибов-возбудителей загнивания плодов при хранении // Вестник с.-х. науки Казахстана. Алма-Атаа, 1978.- №9.- С. 53-57.

57. Обобщенные зависимости для определения коэффициентов диффузии в твердых материалах / Тепляков Ю.А., Дмитриев В.М., Нечаев В.М., Климов A.M., Очнев Э.Н. // Вестник ТГТУ.- 1999.- Т.4, вып. 3.- С. 385-387.

58. Овчинников А.А., Тимашев С.В., Белый А.А. Кинетика диффузи-онно-контролируемых процессов,- М.: Химия, 1986,- 287 с.

59. Основные процессы и аппараты химической технологии: Пособие по проектированию/ Г.С. Борисов, В.П. Брыков, О.И. Дытнерский и др.; под ред. Ю.И. Дытнерского, 2-е изд., перераб. и дополн. М.: Химия, 1991. — 496с.

60. Пери Дж. Справочник инженера химика: Пер. с англ./ Под ред.Н.М. Жаворонкова, П.Г. Романкова. Л.: Химия, 1969.- Т.1.- 640 с.

61. Плаксин Ю.М., Малахов Н.Н., Ларин В.А. Процессы и аппараты пищевых производств.-М.: Колос, 2007.-760 с.

62. Плановский А.Н. Массообмен в системах с твердой фазой/ А.Н. Плановский // Теор. основы хим. технол.- 1972.- Т. 6, № 6. С. 832-841.

63. Плановский А.Н., Николаев П.И. Процессы и аппараты химической и нефтехимической технологии,- М.: Химия, 1987.- 496 с.

64. Поморцева Т.И. Технология хранения и переработки плодоовощной продукции.-М.: Профобриздат, 2003.-136 с.

65. Райченко А.И. Математическая теория диффузии в приложениях/ А.И. Райченко Киев: Наукова думка, 1981.- 396 с.

66. Ребиндер П.А. Физико-химические основы пищевых производствам.: Химия, 1952.- 320 с.

67. Родионов Ю.В. Экспериментальная установка комбинированной конвективно-вакуум-импульсной сушилки/ Ю.В. Родионов, М.Д. Гутенев, И.В. Попова, А.А. Флаат// Сб. научных статей молодых учёных и студентов «Труды ТГТУ» выпуск №21 Тамбов, 2008 - С. 55-59

68. Романков П.Г., Рашковская Н.Б. Сушка во взвешенном состоянии/ П.Г. Романков, Н.Б. Рашковская JL: Химия, 1979. - 271 с.

69. Романков Г.Г., Рашковская Н.Б., Фролов В.Ф. Массообменные процессы химической технологии.- Л.: Химия, 1975.- 336 с.

70. Романков Я.Г., Носков А.Л. Сборник расчетных диаграмм по курсу процессов и аппаратов химической технологии. 2-е издание., испр.- Л.: Химия, 1977.- 24 с.

71. РТМ 26-01-129-80. Машины для переработки сыпучих материалов. Методы выбора оптимального типа двигателей, смесителей и измельчителей.- М.: НИИХИММАШ, 1980.- 208 с.

72. Рудобашта С.П. Зональный метод расчета кинетики процесса сушки/ С.П. Рудобашта, Э.Н. Очнев, А.Н. Плановский // Теор. основы хим. технол.- 1975.- Т. 9, № 2. С. 185-192.

73. Рудобашта С.П., Плановский А.Н. Исследование кинетики сушки при переносе влаги по закону молекулярной диффузии// Теор. основы хим. технол.- 1976.- Т.10, №2.- С. 182-197.

74. Рудобашта С.П., Плановский А.Н. Кинетика нагрева материала при сушке // Труды МИХМа.- 1975.- С. 40-45.

75. Рудобашта С.П. Об одном решении нелинейного уравнения мас-сопроводности/ С.П. Рудобашта, Э.Н. Очнев, А.Н. Плановский// Теор. основы хим. технол.- 1976,- Т. 10, № 6. С. 828-833.

76. Рудобашта С.П., Карташов Э.М. Диффузия в химико-технологических процессах.- М.: Химия, 1993.- 208 с.

77. Рудобашта С.П., Плановский А.Н., Долгунин В.Н. Зональный расчет кинетики сушки гранулированного материала в плотном продуваемом слое на основе решений уравнений массо- и теплопереноса // Теор. основы хим. технол. 1978.- Т.12, №12. С. 173-183.

78. Руководящий нормативный материал. Аппараты сушильные. Методика и выбор сушилки. РД. РТМ 26-0131-81. М.: НИИхиммаш. 1981.- 65 с.

79. Румшинский JI.3. Математическая обработка результатов эксперимента/ JI.3. Румшинский М.: Наука, 1971. - 192 с.

80. Сажин Б.С. Основы техники сушки/ Б.С. Сажин М.: Химия, 1984.- 320 с.

81. Сажин Б.С. Чувпило Е.А. Типовые сушилки со взвешенным слоем материала.-М.: ЦИНТИхимнефтемаш, 1975.- 47 с.

82. Самарский А.А., Гулин А.В. Численные методы. М.: Наука, 1989.- 256 с.

83. Саутин С.Н. Планирование эксперимента в химии и химической технологии/ С.Н. Саутин М.: Химия, 1975. 48 с.

84. Светлов Ю.В. Интенсификация гидродинамических и тепловых процессов в аппаратах с турбулизаторами потока.-М.: Энергоатомиздат, 2003.-304 с.

85. Селезнев Н.В. Метод определения некоторых коэффициентов переноса влаги из кривых кинетики сушки/ Н.В. Селезнев// Инж. физ. журн.-1964.- Т. 7. №5,-С. 23-27.

86. Сидоров М.Д. Справочник по воздуходувным и газодувным машинам.- М.; Д.: Машгиз, 1962.- 260 с.

87. Скалзин Ф.Д. Учебн. Зап. ЛГПед. Ин-та.-1938.- №12.-Вып.5.- С. 243-246.

88. Ставников В.Н. Процессы и аппараты пищевых производств/ В.Н. Ставников, В.М. Лысянский, В.Д. Попов. 4-е изд., пер. и доп.- М.: Агро-промиздат, 1985.- 510 с.

89. Ставников В.Я., Баранцев В.И. Процессы и аппараты пищевых производств. 3-е изд.- М.: Легкая и пищевая промышленность, 1983.- 328 с.

90. Старк Дж. П. Диффузия в твердых телах/ Дж. П. Старк М.: Энергия, 1980.- 240 с.

91. Сухарев А.Г., Тимохов А.В., Федоров В.В. Курс методов оптимизации.- М.: Наука, 1986.- 328 с.

92. Сушильные установки: Каталог. М.: ЦИНТИХИМНЕФТЕ-МАШ, 1992. - 79 с.

93. Таганов И.Н. Моделирование процессов массо- и энергопереноса.- Л.: Химия, 1979.- 204 с.

94. Телегин А.С., Швыдский B.C., Ярошенко Ю.Г. Тепломассопере-нос.-М.: ИКЦ «Академкнига», 2002,- 455 с.

95. Тепляков Ю.А. Обобщенная зависимость для расчета эффективного коэффициента молекулярной диффузии в полимерных материалах/ Ю.А

96. Тепляков, С.П. Рудобашта, А.Н. Плановский// Теор. основы хим. технол.-1985.- Т. 12, №2. -С. 240.

97. Тяжкороб А.Ф., Бондарев В.И. Генераторы газовых сред.- Киев.: Наукова думка, 1988.-231 с.

98. Филоненко Г.К., Сушка пищевых растительных материалов/ Гришин М.А., Гольденберг Я.М., Коссек В.К. М.; «Пищевая промышленность», 1971.-440 с.

99. Фаддеев М.А. Элементарная обработка результатов эксперимента.-!^.: Лань, 2008.-128 с.

100. Фролов В.Ф. Моделирование сушки дисперсных материалов/ В.Ф. Фролов Л.: Химия, 1987. - 208 с.

101. Фролов Е.С., Минайчев В.Е., Александрова А.Т. Вакуумная техника М.: Машиностроение, 1985.- 339 с.

102. Хасаншин P.P., Сафин P.P., Сафин Р.Г., Кайнов П.А. Новые подходы к совершенствованию вакуумно-конвективных технологий сушки древесины// "Деревообрабатывающая промышленность", 2005.- №5.- С. 16-19.

103. Хейфец Л.И. Многофазные процессы в пористых средах/ Л.И. Хейфец, А.В. Неймарк М.: Химия, 1982. - 320 с.

104. Черкасский В.М. Насосы, вентиляторы, компрессоры. М.: Энергия, 1977.- 424 с.

105. Чистяков С.Ф., Радун Д.В.Теплотехнические измерения и приборы М.: Высшая школа, 1972.- 392 с.

106. Шервуд Т., Пигфорд Р., Уилки Ч. Массопередача: Пер. с англ./Под ред. В.А. Малюсова. М.: Химия, 1982.- 695 с.

107. Широков Е.П. Технология хранения и переработки плодов и овощей с основами стандартизации.- М.: Агропромиздат, 1988.- 178 с.

108. Широков Е.П., Полетаев В.И. Хранение и переработка продукции растениеводства с основами стандартизации и сертификации,- Учебник лдя сред. спец. заведений.- М.: Агропромиздат, 1988.- С. 71-79.

109. Crank J. The Mathematiks of Diffusion.- Oxford: Clarendon Press, 1975.-414 p.

110. Karathanos V.T., Villalobos G., Saravacos G.D. Comparison of Two Methods of Estimation of the Effective Moisture Diffusivity from Drying Data // J. Food Sci.- 1990.- №1.- P. 218-133.

111. Stoichiometry in the neutral iodometric procedure for ozone by Gas-Phase Titration with Nitric Oxide/ J.A. Hocgecoh, R.E. Baumgardner. B.E. Martin, K.A. Rehme// Analitical chemistry.- 1971.- Vol.43.- №8.P.- 1123-1126.

112. Анализ качества сушеной тыквы (2006-2007 гг.)

113. Исследования проводились в лабораториях МичГАУ на кафедре Технологии хранения и переработки продукции растениеводства

114. Качество плодов тыквы в зависимости о г сортовых особенностей и способов сушки1. До сушки После сушки

115. Показатели качества Миндаль пая 35 Мичурин екая Конвективная сушка ККВИ- сушка

116. Миндаль Мичурин Миндаль Мичуриннад 35 екая пая 35 екая

117. Сухие вещества. % 10,82 17,41 88,60 89,11 88.82 91.47

118. Сумма каратиноидов, мг/% 2,80 4,17 25,88 28,14 26,63 30,73

119. Сумма пектиновых веществ, % 0.82 ., 1,74 5.36 7,66 5.48 8.12

120. Сумма растворимых Сахаров,% !.1() 1.74 10,21 16.98 10.37 18,50

121. Глюкоза. % 0,06 0,27 0,54 1,07 0,61 1,27

122. Фруктоза. % 0.67 0,93 6,22 11.11 6,18 12.31

123. Сахароза, % 0.37 0,54 3,45 4,80 3.58 4,92

124. Крахмал, % 0.31 1,24 2,89 4,05 3.04 4,49

125. Витамин С, мг'% 14 28 38,4 55,6 72,5 96.9

126. Биофлапанонды, мг/% 193-4 261,7 1461,8 1787,6 1516,3 1948,4

127. Дубильные вещества, мг/% 0,15 0,33 1,42 2,37 1.64 3,19

128. Общее количест во золы, % I 0.99 1,07 6,96 7,23 6.83 7.48по стандарп' не регламентируется

129. Наибольшее сохранение качественных показателей отмечается после сушки получено при комбинированной конвсктнвпо-вакуумно-имнульсной сушке на 15-20% выше, чем при сушке конвективным способом.

130. По оргаполеитическим показателям (вкус, запах, цвет, консистенция) продукт полученный ККВИ-сушкой. uuc же превзошел контроль 5,0 балла и 3.9 балла соответственно.

131. Развариваемое! ъ полученного продукта: ККВИ-сушка 2-5 мни; Конвективная сушка - 10-15 мин. Набухаемоаь: ККВИ-сушка - 1-2 мни: Конвективная сушка - 5-8 ,\шн

132. Зав. каф. Технологии хранения и переработки продукции растениеводства, профессор, доктор с.-х. наук • •л/71. Скрипииков ТО.1. О. ^г

133. Методика расчета сушилки с взвешенным закрученным слоем

134. Производительность (по высушенному материалу) G2, 72 кг/ч

135. Влажность материала (на общий вес), %начальная И! = 80%конечная = 50%1. Диаметр частиц, ммсредний d = 5 мм;максимальный dmax = 7 мм;минимальный dmin = 3,5 мм;

136. Температура влажного продукта 0i = 20°С

137. Теплоемкость «сухого» продукта см = 820 Дж/(кг-К)

138. Плотность продукта рм = 940 кг/м

139. Тепловые потери (приняты в % от расхода тепла на нагревание материала и испарение влаги), %; 10%

140. Сушильный агент — горячий воздух. Выбор условий работы сушилки:

141. Устанавливаемые факторы, влияющие на выбор условий работы и обоснование выбора конструкции сушилки.

142. Состояние высушиваемого материала: комкующийся во влажном состоянии;

143. Материал не следует перегревать с целью сохранения питательных веществ выше t = 40°С;

144. Отношение максимального размера частиц к минимальному:dmax = j 425 '

145. Подлежащая удалению влага в основном поверхностная;1. Расчёт:

146. Количество влажного материала:1 ^ 100-М!

147. Количество испаряемой влаги:1. W = GI~G23. Расход тепла:= + + = l\S{w{r + cn{t2 -e).+G^cM{Q,-Q{)} ;4. Удельный расход тепла:1. Q .

148. Расход сушильного воздуха:Q1.ек —6. Удельный расход газов:L