Исследование процессов концентрирования и ультрапастеризации соков методом прямого электронагрева

• Автор: Тихонов, Николай Викторович
• Шифр специальности: 05.18.12
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Кемерово
• Количество страниц: 109 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

Глава 1. Литературный обзор

1.1 Способы концентрирования пищевых жидкостей

1.1.1 Экстракция

1.1.2Выпаривание

1.1.3 Электрохимические методы

1.1.40братный осмос и ультрафильтрация

1.1.5В ымораживание

1.2 Аппаратурное оформление процессов концентрирования

1.2.1 Экстракторы

1.2.2Выпарные аппараты
1.2.3Мембранные аппараты
1.2.4Аппараты для вымораживания
1.3 Аппараты электродного типа (АЭТ)
1.4 Способы интенсификации процессов концентрирования
1.4.1 Методы интенсификации экстракционного процессса
1.4.2Методы интенсификации процесса выпаривания
1.4.3Методы интенсификации фильтрационных процессов
1.4.4Методы интенсификации криоконцентрирования
1.4.5Методы интенсификации прямого электронагрева
1.5 Способы борьбы с карамелизацией и пеной
1.5.1 Карамелизация
1.5.2Пенообразование
1.6 Асептическое влияние прямого электронагрева
1.6.1 Омическое асептирование на производстве
1.7 Биологическое влияние прямого электронагрева на продукт
1.8 Выводы из литературного обзора
1.9 Постановка задачи исследований
Глава 2. Научные и экономические предпосылки использования омического нагрева для концентрации соков
2.1 Ток как интенсификатор процессов в гетерогенных системах
2.2 Асептическое влияние тока на обрабатываемый продукт
2.3 Лабораторная установка и методики эксперимента
2.3.1 Экспериментальное определение факторов, оказывающих влияние на
интенсификацию тепломассообменных процессов в АЭТ
2.3.2Электропроводность раствораи концентрация сухих веществ
2.3.3Электропроводность раствора и температура
2.3.4Электпроводность раствора и кислотность
2.3.5Удельная мощность греющей камеры и гидродинамика АЭТ
2.3.6Экономическая и технологическая целесообразность использования тока в
пищевой промышленности
Глава 3. Математическая модель процесса омического нагрева жидкостей
3.1 Модель Де Альвиса и Фрайера
3.2 Модель Шастри-Паланиэппэна
3.3 Анализ моделей и применение к разрабатываемому АЭТ
Глава 4. Расчет и конструирование установки омического нагрева
4.1 Выбор материала электродов
4.1.1Проверка на коррозионную стойкость. Методика эксперимента
4.2 Расчет геометрии электродной группы
4.3 Меры по обеспечению электробезопасности установки
Глава 5. Апробация установки в реальных условиях и сравнение
5.1 Лабораторные установки и методика эксперимента
ВЫВОДЫ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
ПРИЛОЖЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
Впервые, про прямой электронагрев для пастеризации молока упоминалось в 1919 г., но успешное применение осуществлено и описано Гетчелом в 1935 г. [1]. Другое практическое применение, в виде устройства для бытового применения, прямого электронагрева было отмечено в 1938 г. в США в виде так называемого «процесса электропюре». Но это направление развития бытовой техники не получило дальнейшего развития из-за высокой стоимости, несовершенства средств электробезопасности, отсутствия инертных относительно рабочей среды материалов для изготовления электродов. Несмотря на некоторые недостатки прямого электронагрева, в последние две декады XX века продолжались исследования применения прямого электронагрева в технологиях обработки фруктов, овощей, мясопродуктов, молокопродуктов.
Прямой электронагрев является также одним из современных методов осуществления ультравысокотемпературного процесса стерилизации (UHT sterilization process).
С помощью прямого электронагрева становится доступной обработка продуктов с включениями размером до 10-13 мм, что затруднительно при ведении процессов в обычных теплообменных аппаратах. Кроме того, по сравнению с обычными теплообменниками, эксплуатация аппаратов прямого электронагрева и их обслуживание более просты.
Прямой электронагрев может использоваться для нагревания жидких пищевых продуктов, содержащих большие частицы, такие как супы, тушеные продукты, ломтики фруктов в сиропах и соусах, а также для нагревания термочувствительных жидкостей. Этот способ подвода энергии целесообразно использовать—при тепловой—обработке протеиновых—продуктов,—которым свойственна термическая денатурация и коагуляция. Например, яичный белок может быть нагрет и законсервирован без коагуляции. Одним из направлений применения прямого электронагрева может быть очистка фруктов и овощей от кожуры. При этом можно в значительной мере уменьшить использование щелочи,

жидкость. Для уменьшения диффузионного сопротивления необходимо увеличить величины кинетических коэффициентов диффузии и массоотдачи и, кроме этого, уменьшить размер частиц твердой фазы. Увеличение величины коэффициента диффузии возможно только повышением температуры процесса.
Эффективность процесса экстрагирования из твердого продукта обеспечивают следующие условия:
• Правильный подбор типа растворителя. Растворитель должен извлекать из продукта только нужный компонент без посторонних примесей; полностью удаляться из экстрагируемого продукта; не должен вызывать коррозии аппаратуры. В пищевой промышленности в качестве экстрагентов используют воду, бензин, этиловый спирт, ацетон, дихлорэтан.
• Достижение необходимой степени измельчения продукта, что приводит к увеличению поверхности контакта.
• Создание оптимальных температурных условий. Повышение температуры ведет к увеличению скорости внутренней диффузии.
• Создание нужного давления. Повышение давления в системе приводит к увеличению выхода экстрагируемых веществ.
• Достаточное количество растворителя и соблюдение оптимальной продолжительности процесса.
1.4.2 Методы интенсификации процесса выпаривания
Пути повышения эффективности выпарных установок различны. К ним относятся: интенсификация рабочих процессов в элементах установок; снижение расходов энергии на выпаривание; снижение капитальных затрат; улучшение эксплуатационных характеристик установок; утилизация вторичных энергоресурсов при выпаривании; комбинирование выпаривания с другими методами концентрирования растворов; комбинирование процессов выпаривания с другими технологическими процессами; оптимизация.