Исследование и разработка ресурсосберегающих технологий сублимационной сушки жидких термолабильных продуктов пищевого назначения с комбинированным энергоподводом

• Автор: Шумилова, Ирина Шотовна
• Шифр специальности: 05.20.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Ижевск, Пушкин
• Количество страниц: 208 с. : ил.

1 АНАЛИЗ РАЗВИТИЯ И ПРИМЕНЕНИЯ СУБЛИМАЦИОННОЙ СУШКИ В СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОМ ПРОИЗВОДСТВЕ
1.1 Анализ экспериментальных и теоретических работ по интенсификации процесса сублимационной сушки

1.1.1 Физические основы интенсификации процесса сублимационной сушки

1.1.2 Сублимационная сушка материала в тонком слое

1.1.3 Сублимация гранулированного продукта в виброслое

1.1.4 Сублимация в поле токов высокой частоты

1.2 Задачи исследований

2 АНАЛИЗ ТЕОРЕТИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ СОСТАВЛЯЮЩИХ СУБЛИМАЦИОННОЙ СУШКИ С КОМБИНИРОВАННЫМ ЭНЕРГОПОДВОДОМ

2.1 Метод конечных отношений в теории оценки себестоимости продукции и ее снижение

2.1.1 Метод конечных отношений в теории энергосбережения

2.1.2 Связь энергоемкости продукции с рыночными параметрами

2.1.3 Методы расчета энергоемкости и определяемых ею параметров в производственных процессах
2.1.4 Энергоемкость технологического процесса
2.2 Конвективная сушка в вакууме
2.2.1 Область давлений, в которой выполняются условия для создания принудительной циркуляции воздуха
2.2.2 И диаграмма влажного воздуха для условий низкого вакуума
2.3 Диэлектрическая сушка в вакууме
2.3.1 Диэлектрический нагрев пищевых продуктов
2.3.2 Сушка с применением диэлектрического нагрева
2.4 ИК сушка в вакууме
2.4.1 ИК нагрев пищевых продуктов
2.4.2 Сушка под действием ИК излучения
2.5 УЗ сушка в вакууме
2.5.1 УЗ воздействие на пищевые продукты
2.5.2 Сушка под действием УЗИ
2.6 Выводы по главе
3 ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ
СОСТАВЛЯЮЩИХ СУБЛИМАЦИОННОЙ СУШКИ С
КОМБИНИРОВАННЫМ ЭНЕРГОПОДВОДОМ
3.1 Конвективная сушка в вакууме
3.1.1 Расчет теоретической энергоемкости конвективновакуумной сушки
3.1.2 Оценка энергоемкости конвективновакуумной сушки
3.2 Диэлектрическая сушка в вакууме
3.2.1 Расчет процесса сушки с применением диэлектрического нагрева
3.2.2 Оценка энергоемкости диэлектрическовакуумной сушки
3.3 ИК сушка в вакууме
3.3.1 Расчет плотности потока ИКизлучения при испарительном самозамораживании жидких термолабильных продуктов
3.3.2 Оценка энергоемкости ИКсоставляющей сушки
3.4 УЗ сушка в вакууме
3.4.1 Расчет сушки под действием УЗИ
3.4.2 Оценка энергоемкости УЗсоставляющсй сушки
3.5 Оптимизация энергоемкости технологии сублимационной сушки
с комбинированным энергоподводом
3.5.1 Формализованное изображение процесса энергопотребления
комбинированной сублимационной сушки концентратов
3.5.2 Энергоемкость технологического процесса для качественной
составляющей
3.5.3 Оптимизация энергосбережения энергетических составляющих сушки на основе метода конечных отношений
3.5.4 Диаграммная техника
3.6 Выводы по главе
4 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЯ СУБЛИМАЦИОННОЙ СУШКИ ЖИДКИХ ТЕРМОЛАБИЛЬНЫХ ПРОДУКТОВ ПИЩЕВОГО НАЗНАЧЕНИЯ А УСТАНОВКАХ С КОМБИНИРОВАННЫМ ЭНЕРГОПОДВОДОМ
4.1 Методы и аппаратура для экспериментального исследования процессов испарительного замораживания и сублимационной сушки жидких термолабильных пищевых продуктов
4.1.1 Экспериментальная вакуумраспылительная установка
4.1.2 Экспериментальная вакуумная сушилка с конвективнозвукодиэлектрическим энергоподводом
4.1.3 Установка сублимационной сушки непрерывного действия с комбинированным энергоподводом жидких термолабильных продуктов пищевого назначения УССНДКЭЖ
4Л.4 Алгоритм работы установки УССНДКЭЖ
4.1.5 Система управления установкой УССНДКЭЖ
4.2 Энергосбережение
4.2.1 Лабораторные испытания на макетах
4.2.2 Испытания УССНДКЭЖ
4.3 Анализ результатов исследований
4.4 Выводы по главе .
5 ТЕХНИКОЭКОНОМИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРСТИКИ И ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ РАЗРАБОТАННЫХ УСТАНОВОК И ТЕХНОЛОГИЙ
5.1 Техникоэкономический анализ энергоемкости
технологического процесса на УСС непрерывного действия
5.2 Выводы по главе
ОБЩИЕ ВЫВОДЫ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


Перспективы развития сублимационной техники связаны с переходом к установкам поточноциклического и непрерывного действия, повышением эффективности сублимационного оборудования за счет интенсификации процесса обезвоживания. В ИжГСХА по заказу департамента кадровой политики и образования МСХиП РФ с г. НИОКР Глобулин на тему Разработка и изготовление опытного образца установки для вакуумной сублимационной сушки различных термолабильных объектов. Цель работы. Состоит в исследовании и разработке энергосберегающих мероприятий в технологии сублимационной сушки жидких, термолабильных продуктов. Научная новизна. ВСУ с комбинированным энергоподводом для сублимационной сушки жидких термолабильных продуктов пищевого назначения, ранее не применяемые в сельском хозяйстве. Хранение и переработка сельскохозяйственной продукции. Реализация результатов исследования. Ижевск, Специального конструкторского технологического бюро Продмаш Ижевск, Ижевской государственной сельскохозяйственной академии. Сублимационная сушка под вакуумом обезвоживание материалов растительного или животного происхождения в замороженном состоянии под вакуумом происходит вследствие взаимосвязи следующих процессов , ,,,, ,,,,, , ,2. Изучение этого комплекса сложных взаимосвязанных физических процессов позволяет наметить основные пути разработок сублимационносушильных установок непрерывного действия. Физические основы интенсификации процесса сублимационной
Традиционно процесс сублимационной сушки рассматривается как обезвоживание замороженного материала рисунок 1. В соответствии с рисунком 1. Хэ коэффициент эффективной теплопроводности 5 толщина капиллярнопористого сухого слоя Тк температура на поверхности образца Тс температура на поверхности сублимации, К. Т5 внутри капиллярнопористого тела дл рисунок 1. Хл теплопроводность льда 5г толщина слоя льда внутри продукта Тл температура льда. Обычно в процессе сублимации цс 7г Ц. Теплоперенос при сублимационной сушке сопровождается соответствующими активными газодинамическим потоками с поверхности сублимации в вакуум рисунок 1 На рисунке 1. Рк 0 Па над капиллярнопористой поверхностью тела. Из рисунка 1. Вопросы внешнего тепломассообмена подробно изучены в , , , ,3, 5,9, которые выявили следующее. Рисунок 1. Исходя из механизма сублимации влаги в капиллярнопористом теле гидродинамическими сопротивлениями потоку пара являются рисунок 1. А,, при истечении потока пара из капиллярнопористой структуры в вакуум. Рисунок 1. Помимо представленной на рисунка 1. На рисунке 1. Согласно этой модели процесс сублимационного обезвоживания происходит в некоторой области мелкокристаллического льда, где влажность изменяется по линейному закону . Ь
Г
Рисунке 1. На рисунке 1. Принципиальным вопросом для конструирования сушильного оборудования и разработки оптимальной технологии является знание общего времени сублимационного обезвоживания продукта, длительностей удаления свободной и связанной влаги в слоях материала различной толщины. М.К. Болога в эти данные получены при сублимационной сушке яичного меланжа толщиной до 5 мм и представлены на рисунках 1. Как видно из рисунков общее время и периоды сушки существенно зависят от толщины материала. Общая формулировка задачи, в соответствии с рисунком 1. Т0,тТ. Исходя из сложности механизма теплообменного процесса сублимационной сушки предложены следующие методы его интенсификации рисунок 1. На практике уменьшение гидродинамических сопротивлений потоку сублимирующего пара рисунок 1. Рисунок 1. Рисунок 1. Схема разграничения периодов сушки Т период постоянной скорости сушки тц период падающей скорости сушки Тщ период удаления связанной влаги
т
Рисунок 1. Зависимость общей продолжительности сушки тк длительности периода удаления связанной влаги тт от толщины слоя продукта И при 3 м

т 0,
Рисунок 1. Проведение физического анализа позволит определить основные подходы к методам интенсификации процесса сублимационной сушки, наметить пути исследований по созданию высокоэффективных сублимационных установок непрерывного действия. И0.