Разработка и научное обеспечение способа сушки солода в двухступенчатой теплонасосной сушильной установке

• Автор: Иванов, Владимир Владимирович
• Шифр специальности: 05.18.12
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Воронеж
• Количество страниц: 163 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ

УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ

ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. Краткий литературный обзор технического и математического обеспечения процесса сушки солода

1.1. Солод как объект сушки.

1.2. Закономерности кинетики сушки солода.

1.3. Машинноаппаратурное оформление процесса сушки

солода.

1.4. Математическое моделирование процесса сушки

1.5. Применение теплонасосных установок ТНУ в системах кондиционирования воздуха солодосушилок

1.6. Цель и задачи исследований.

ГЛАВА 2. Экспериментальностатистические методы исследо
вания кинетики сушки солода в плотном высоком слое.
2.1. Экспериментальная установка и методика исследований
2.2. Построение эмпирической модели кинетики сушки в
стационарном режиме управления.
2.3. Определение параметров модели статистическими методами
ГЛАВА 3. Разработка метода моделировании процесса сушки
солода в переменном режиме.
3.1. Моделирование процесса сушки солода при программированном по времени переменном режиме.
3.2. Коррекция модели кинетики сушки по температуре
солода.
3.3. Моделирование процесса сушки при ирораммирован
ном по влажности переменном режиме.
ГЛАВА 4. Оптимизация процесса сушки солода.
4.1. Концепция моделирования максимальноприбыльных технологий сушки солода.
4.2. Автоматическая оптимизация процесса сушки солода в высоком слое.
ГЛАВА 5. Разработка способа конвективной сушки солода с использованием двухступенчатой парокомпрессионной холодильной машины, работающей в режиме теплового насоса.
5.1. Применение оптимального режима управления при проектировании солодосушилок
5.2. Разработка конструкции многоступенчатой конвективной сушилки для солода
5.3. Разработка способа автоматического управления процессом сушки солода.
ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
ПРИЛОЖЕНИЯ
УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ
ср удельная теплоемкость, ДжкгК
X коэффициент потерь коэффициент подачи
Х коэффициенты сопротивлений гдиаметр, м
7 площадь сечения сушильной камеры, м
С количество, кг массовый расход, кгч
ускорение свободного падения, мс
И высота слоя, м
длина, м
мощность, кВт
Р давление, а
Я газовая постоянная, ДжкгК г удельная теплота парообразования, кДжкг
7 температура. К
теплота сгорания топлива, кДжкг
0о холодопроизводительность теплонасосной установки, кВт расход природного газа, м3ч объемная холодопроизводительность, Втм
1 количество испаряемой влаги, кгч и влагосодержание, кгкг
РУ влажность,
у координата по высоте слоя, м
х влагосодержание сушильного агента, кгкг
Япена, р
суммарные затраты, р
xv объемный коэффициент теплообмена, Втм2К у относительная усадка слоя
А разность приращение относительная порозность слоя
коэффициент полезного действия р плотность, кгм
9 разность температур, К т время, с
р относительная влажность г аза, со скорость сушильного агента, мс
Индексы
в вентилятор вх, вых вход выход дв двигатель и испарение испаритель к конечное состояние компрессор мах, i максимальный минимальный н, о начальное состояние п пар п продукт р равновесная с солод по сухим веществам са сушильный агент се сухой воздух т текущий топливо тр трение т.э. тепловая энергия э электроэнергия я ячмень номер временного интервала.
ВВЕДЕНИЕ
Актуальность


Ячмень после сбора не обладает способностью прорастания и должен пройти стадию послеуборочного дозревания, при которой деградируют и окисляются присутствующие в зерне ингибиторы прорастания, такие как дормины, кумарин, ванилиновая кислота и др. Вместе с тем активизируются стимуляторы прорастания гиббереллины, благодаря чему зерну возвращается способность прорастания. В этом процессе значительную роль играют аминокислоты с БН группой, прежде всего, глютатион и цисгеин, которые обеспечивают индукцию дыхательных систем метаболизма ячменного зерна и синтеза белков, ферментативных комплексов и новых тканей корешков и проростков. Продолжительность послеуборочного дозревания зависит от генетической основы сорта ячменя. Его можно ускорить повышенной температурой например, сушкой ячменя или добавлением окислительных препаратов и гибберелловой кислоты, смачивания водой или опрыскивания на первых фазах прорастания. Негативную роль при проращивании и во время хранения ячменя и солода можно приписать аминокислотам как питательным веществам для увеличения грибной, полевой микрофлоры или микрофлоры хранения. Эти микроорганизмы обычно ухудшают качество солода. При проращивании необходимо обеспечить протеолитическое и цитолитическое расщепление зерна и достаточный уровень активированных и вновь синтезированных ферментов не только для указанной цели, но и для технологических процессов, и прежде всего для расщепления крахмалистых веществ при приготовлении сусла и пива. Аминокислоты в данном процессе играют значительную роль. Если прежде требовался солод с числом Кольбаха до , то в настоящее время большинство пивоваров возвращаются преимущественно к величине Кольбаха . В целом значения аминного азота в сусле снижаются с прежде предпочтительных 0 мгл и более до величины не выше примерно 0 мгл. Поэтому пересмотрены и условия степени увлажнения и длительности проращивания при солодоращении. В технологии пива, а также при создании компонентов старого вкуса пива, большое значение имеет величина солода и произведенного из него сусла и пива. Этот показатель оказывает влияние на условия процесса солодоращения. В первые, тричетыре дня проращивания необходимо последовательно удалять продукты дыхания углекислоту из массы зерна, которая поддерживает образование дериватов органических кислот и в первую очередь лактата, малата и др. С точки зрения ограниченного образования вкуса пива, желательны низкие величины в солоде, в нервом и охмеленном сусле и в пиве до 5,3. Изза высокой влажности свежепроросший солод долго не хранится. И невозможно получить пиво, удовлетворяющее всем требованиям, поэтому этот солод необходимо высушить. Процесс сушки свежепроросшего солода делится па две стадии подсушивание подвяливание и собственно сушка. Первая стадия является как бы продолжением процесса солодоращения, поскольку в это время еще продолжаются ферментативные процессы. Светлый солод сушат таким способом, чтобы быстро остановить рост зародыша, воздействие ферментов на крахмал и белки, затормозить дыхание зерна. Такой результат можно получить быстрым удалением влаги из солода при относительно низких температурах. Резкое повышение температуры сушильного агента при высокой влажности солода, может привести к интенсивному ферментативному гидролизу крахмала и белков. Образующиеся при гидролизе сахара и аминокислоты в условиях высокой температуры пропитывают эндосперм, и солод при собственно сушке становится стекловидным. На рис. На основе многолетнего опыта эксплуатации сушилок солода, а также экспериментальных исследований выработаны рекомендации по ведению технологического режима сушки, заключающегося в создании в зерне таких термовлажностных условий, при которых нормально протекают физиологические, биохимические и химические процессы , , . Г УУ
3 К
Рис. Стационарный, или установившийся, процесс вообще, и процесс сушки солода в частности, характеризуется состоянием термодинамическою равновесия, при котором отсутствует перенос как энергии, так и массы. К характеристикам такого процесса сушки или, что то же самое, статики процесса сушки относятся параметры гигротсрмического равновесного состояния материала с окружающей средой.