Разработка и научное обоснование способа сушки семян амаранта в аппарате со взвешенно-закрученным слоем

• Автор: Черноусов, Игорь Михайлович
• Шифр специальности: 05.18.12
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Воронеж
• Количество страниц: 231 с. : ил.

1.1 Общая характеристика семян амаранта

1.2. Анализ существующих способов переработки семян амаранта

1.3 Краткий обзор сушильных установок для сушки зерновых и

масличных культур

1.4. Способы и аппараты для проведения процессов сушки с использованием активных гидродинамических режимов
1.5. Особенности гидродинамической обстановки в аппаратах с закрученными потоками сушильного агента
1.6. Анализ существующих подходов к математическому описанию гидродинамики в аппаратах со взвешеннозакрученным

1.7. Основные выводы, постановка цели и задач исследования

Глава 2. Исследование свойств семян амаранта как объекта сушки

2.1 Исследование физикомеханических свойств семян амаранта

2.1.1 Определение истиной плотности семян амаранта

2.1.2. Исследование натуры семян амаранта
2.1.3. Изучение порозности слоя семян амаранта
2.1.4. Определение угла естественного откоса семян амаранта
2.1.5. Г ранулометрический состав семян амаранта
2.2. Исследование теплофизических характеристик семян амаранта
2.3. Исследование форм связи влаги в семенах амаранта
2.3.1. Анализ изотерм десорбции семян амаранта
2.3.2. Дифференциальнотермический анализ семян амаранта Глава 3. Экспериментальные исследования процесса сушки семян
амаранта в аппарате со взвешеннозакрученным слоем
3.1. Описание экспериментальной установки и методика проведения исследований
3.2. Исследование гидродинамики взвешен озакручен ного слоя семян амаранта
3.3. Математическое планирование и обработка результатов эксперимента
3.3.1. Обоснование выбора и пределов изменения входных факторов
3.3.2. Анализ регрессионных моделей
3.4. Анализ влияния основных факторов на кинетику процесса сушки семян амаранта в аппарате со взвешеинозакрученым слоем
3.4.1 Исследование влияния температуры сушильного агента на кинетику процесса сушки
3.4.2. Влияние соотношения потоков сушильного агента на кинетику сушки
3.4.3 Исследование зависимости кинетики процесса сушки от угла отклонения закручивающих потоков сушильного агента относительно тангенциального положения в вертикальной плоскости
3.4.4. Исследование зависимости кинетики процесса сушки от у ла отклонения закручивающих потоков сушильного агента относительно тангенциального положения в горизонтальной плоскости
3.5. Многофакторный статистический анализ процесса сушки семян амаранта во взвешеннозакрученном слое
3.6. Комплексная оценка качества семян амаранта
3.6.1. Исследование органолептических и физикохимических показателей
3.6.2. Исследование жирнокислотного состава
Глава 4. Математическое моделирование процесса сушки семян амаранта в аппарате со взвешеннозакрученным слоем
4.1. Физическая постановка задачи
4.2. Вывод уравнений математической модели
4.3. Численный метод решения математической модели
4.4. Результаты вычислительных экспериментов и их анализ Глава 5. Практическое применение результатов научных и проектнотехнических решений
5.1. Способ безотходной переработки семян амаранта и линия для его осуществления
5.2. Разработка высокоинтенсивных сушильных установок со взвешенозакрученным слоем
5.2.1. Сушилка со взвешенозакрученным слоем непрерывного действия
5.2.2. Сушилка с активным гидродинамическим режимом и пофракционной обработкой дисперсного материала
5.3. Повышение эффективности сушки во взвешеннозакрученном слое
5.3.1. Способ автоматического управления процессом сушки в сушилке со взвешенозакрученным слоем непрерывного действия
5.3.2. Способ автоматического управления процессом сушки в аппарате с активным гидродинамическим режимом и пофракционной обработкой дисперсного материала
Основные выводы и результаты Библиографический список Приложения
ОСНОВНЫЕ УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ
агп угол отклонения патрубка подачи закручивающего потока сушильного агента от тангенциального положения в горизонтальной плоскости, г рад авп угол отклонения патрубка подачи закручивающего потока сушильного агента от тангенциального положения в вертикальной плоскости, 1рад с удельная теплоемкость, ДжкгК
О коэффициент диффузии, м2с
О диаметр, м
Г площадь поверхности, м2, сила, Н
С ускорение свободного падения, м с
Н. И высота, м
7 нагрузка, кг расход мс
энтальпия, Джкг шаг т масса, кг
р парциальное давление, Па
расход кгс количество тепла, кДжс
Я универсальная газовая постоянная, ДжмольК г радиус, м удельная теплота парообразования, Джкг
удельная нагрузка семян амаранта на газораспределительную решетку, кгм влагосодержание материала, кгкг
Т. , температура, К С и влагосодержание материала, кгкг
Xсоотношение массовых расходов осевого и общего потоков сушильного агента, кгкг
V объем, м3 объемный расход, м7с скорость, мс
IV относительная влажность, и скорость, мс
с1 влагосодержание сушильного агента, кгкг
Р коэффициент массообмена, кгм2К
Л разность, приращение
порозность слоя
коэффициент гидродинамического сопротивления
Я коэффициент теплопроводности, ВтмК р плотность, кгм г время, с
СВ содержание сухих веществ, .
Безразмерные числа, критерии
критерий Рейнольдса
критерий Лыкова
Рп критерий Поснова
критерий Федорова
i теплообменное число Био
i массообменное число Био
Ко критерий Коссовича.
Индексы
диффузионный дифференциальный шах максимальный i минимальный м материал н, о начальное состояние н насыпная сл слой гиг гигроскопичный г газа к критический р равновесная са сушильный агент ср средняя удельная ч частицы э эталон, эквивалентный.
ВВЕДЕНИЕ


Жирнокислотный состав масла из семян амаранта подобен составу масла зерновых культур зародышей пшеницы, овса, рисовой мучки табл. По сбалансированности отношению суммы ненасыщенных и насыщенных жирных кислот он близок к облепиховому маслу, а также маслу пшеницы и овса , . Масло амаранта на состоит из триглицеридов. Преобладающим стеролом в масле амаранта является ситостерол к общему стеролу. Таблица 1. В настоящее время сквален в чистом виде получают из печени глубоководных акул . Таблица 1. Рафинированное 8, н. Масло оливковое 0,1. Масло рисовое 0, 4,. Масло хлопковое 0, 0,. Масло печени акулы . Д. Сквален обязательный компонент сальных желез подкожной клетчатки человека, при повреждении которой концентрация его резко возрастает, что свидетельствует о его защитной роли , . Изложенная выше информация подтверждает высокий потенциал амаранга как продовольственной культуры. При всей совокупности положительных качеств семян амаранта в настоящее время он очень мало используется в народном хозяйстве России. По опыту наших исследований процесса сушки убранного амаранта относительная влажность семян за последние годы, в период с г. Храниться зерно с относительной влажностью насыпью в слое высотой до 0,4 м при температуре . С не дольше ч при отсутствии регулярного ворошения слоя. При более продолжительном хранении начинаются необратимые физиологические и химические изменения в семенах амаранта, н оно становиться негодным для дальнейшей переработки, с целью извлечения масла 5. В данном разделе проанализировано современное состояние переработки семян амаранта по данным различных литературных источников. В настоящее время в России не существует общепризнанной эффективной технологии переработки семян амаранта. Малая изученность амаранта создает в настоящее время наибольшие затруднения в разработке технологии переработки и использовании семян и продуктов из них. Практически все предлагаемые технологии переработки включают в себя следующие этапы очистка семян, его измельчение, извлечение масла, очистка масла и упаковка. Извлечение масла осуществляется либо его экстракцией в качестве растворителей используют гексан, СОг, хладон, диэтиловый эфир, растительные масла 3, 7 либо прессование на прессах различных конструкций. Известен способ ИЗ получения масла из семян амаранта путем прямой экстракции гексаном с последующим отгоном растворителя в вакууме в среде азота, очисткой масла щелочью и специальными сорбентами. БАС в маслах. Способ предусматривает выделение масла из семян амаранта путем экстрагирования его из муки семян амаранта гсксаном в среде углекислого газа, с последующим отгоном растворителя в вакууме при температуре . С и барботировании мисцеллы углекислым газом, а остатки растворителя удаляют азеотропной отгонкой с этанолом при барботировании смеси и полученного масла углекислым газом. Муку из семян амаранта обрабатывают гексаном в экстракторе погружного типа при гидромодуле и перемешивают в среде углекислого газа и температуре . С. Более высокие температуры, по мнению авторов, приводят к распаду ценных компонентов масла, а применение температур ниже комнатной снижают эффективность экстракции. Растворитель отгоняют в вакууме при 0,8. ИРЮМ при температуре не выше С и барботоровании углекислым газом. Для удаления следов растворителя масло обрабатывают этанолом и азеотроп отгоняют в прежнем режиме. Недостатками данного и предыдущего способа являются невысокое качество получаемого масла, так как при экстракции гексаном высока степень извлечения из семян амаранта всех компонентов, в том числе нежелательных, сопутствующих триглицеридам свободные жирные кислоты, красящие вещества потери части экстракта, отводимого с проэкстрагированной мукой значительные затраты переработки семян амаранта высокая стоимость используемых вспомогательных веществ, высокие затраты на создание и поддержание условий для реализации способа переработки. В способе получения масла из семян амаранта, предусматривающем измельчение сырья, экстракцию растворителем и выделение масла.