Тепло - массоперенос в процессе обезвоживания жидких пастообразных материалов при давлениях вблизи тройной точки воды

• Автор: Редькин, Александр Николаевич
• Шифр специальности: 05.17.08
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2001
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 168 с. : ил

ОГЛАВЛЕНИЕ

Основные обозначения.

Введение.

Глава. Сублимационное обезвоживание. Основные модельные представления

1.1. Современные представления о физической сущности процесса сублимационного обезвоживания
1.2. Проблемы, возникающие при сублимац юнном обезвоживании жидких и пастообразных материалов.

1.3. Способы интенсификации сублимационного

обезвоживания.

1.4. Обезвоживание термолабильных материалов в вакууме при

давлении, незначительно превышающем давление,

соответствующее тройно.гочкеъоДьГ.

1.5. Цель и постановка задач исследования.
Глава 2. Исследование процесса кипения вязких термолабильных
маериалов в вакууме.у
2.1. Физическая модель кипения аномально вязкой жидкости в вакууме.
2.2. Определение предельного напряжения сдвига для модельных веществ.
2.3. Экспериментальная проверка.
2.4. Сопоставление результатов теории с экспериментом.
Глава 3. Исследование кинетических закономерностей вакуумного
обезвоживания термолабильных материалов во вспененном и сплошном слое.
3.1. Физическая модель вакуумного обезвоживания
термолабильных материалов во вспененном состоянии
3.2. Физическая модель вакуумного обезвоживания
термолабильных материалов в сплошном жидком слое
3.3. Экспериментальное исследование процессов обезвоживания сплошного и вспененного материала.
3.4. Результаты вычислений. Сопоставление с экспериментом
Глава 4. Аппаратурное оформление для вакуумного обезвоживания
термолабильных материалов ,.
4.1. Вакуумная сушильная установка непрерывного действия
4.2. Устройство для очистки рабочей поверхности установки.
Выводы.
Литература


Сублимационная сушка является одним из наиболее эффективных методов консервирования продуктов питания. Высушенные этим методом объекты выгодно отличаются от консервированных другими способами, поскольку после восстановления (обводнения) приближаются по качеству к свежим продуктам. Питательные и вкусовые свойства, цвет, запах, содержание витаминов, белков, экстрактивных веществ и т. Возникает вопрос, каковы же реальные потребности в этом на сегодняшний момент? Современные маркетинговые исследования свидетельствуют о все возрастающем спросе на мировом рынке на сухие продукты питания, используемые в концентратах, йогуртах, в продуктах быстрого питания. Однако дальнейшее расширение предприятий сдерживается высокими начальными и эксплуатационными затратами данного вида производства. ГДР и Чехословакии. В частности, для сублимационной сушки низкая интенсивность является неустранимым недостатком этого процесса как совокупности физических явлений или следствием каких-то других причин? Анализ известных модельных представлений о процессах, протекающих «вблизи тройной точки» как следствие выявления причин, сдерживающих увеличение их интенсивности, требует, таким образом, самого пристального рассмогрення. Значительный интерес к технологии сублимационного обезвоживания как способу консервирования продуктов питания возник в -е - -е годы, когда появилось большое число публикаций, посвященных разработке физических основ процесса сублимации [, 1, 1). Фундаментальной, если не основополагающей среди этих работ, по мнению многих исследователей, является работа Дайера и Сандерленда [4, 5, 2], в свою очередь основанная на анализе Харпера и Таппеля [0, 1], а также Бурке и Декара [1,1]. Механизм тепло- и массоббмена при сублимационном обезвоживании весьма сложен, поскольку в общем случае перенос паров в пористом материале влечет за собой перенос бинарной смеси воздуха и паров воды под действием как полного давления, так и градпеотов концентраций. В основу физической модели Сандерленда [2] (рис. При сублимационном обезвоживании высушенный слой образуется на нагретой стороне продукта. Этот слой отделен от области, содержащей замороженную жидкость (т. Толщина зоны раздела между высушенным и замороженным слоями принята бесконечно малой. Рис. Физическая модель. Хэтчером [0]. Движение поверхности считалось достаточно медленным, чтобы влияние времени в определяющих уравнениях было пренебрежимо малым по сравнению с пространственной производной в любой момент времени (квазисташюнарное приближение []). Расчеты авторов [2] показали, что для обычных процессов сушки вымораживанием это предположение вносит ошибку около 2%. Однако, если применяется лучистый нагрев, погрешность может быть несколько выше. Удаление жидкости из твердой матрицы приводит к образованию многочисленных малых пустот, которые образуют сложные пути для прохода паров сквозь высушенный слой. Для теоретического анализа течения сквозь пористые материалы использована аналитическая модель [3], в соответствии с которой предполагается, что материал состоит из извилистых трубчатых каналов с неодинаковыми сечениями. Также было предположено, что пустоты, через которые проходит пар, являются прямыми цилиндрическими капиллярами; впоследствии результаты корректируются, чтобы учесть влияние извилистых путей и препятствий при течении, обусловленных структурой высушенного слоя. При имеющихся размерах пустот и давлении поток оказывается в переходном режиме (0, <Кп < ). Тепло сублимации подводится со стороны поверхностей через высушенный и замороженный слой. Чтобы получить максимально возможную скорость сушки, поверхность, подверженная действию теплового потока при х=Ь, герметизируется, чтобы исключить прохождение паров. При такой постановке тепло подводится к поверхности раздела через замороженную область, теплопроводность в которой раз в выше, чем в высушенной. Эффективные величины теплопроводности для высушенного слоя определены таким образом, что уравнения теплопередачи имеют ту же форму, что и для исходного вещества.