Процессы и аппараты пищевых производств. Рубрика в журнале - Вестник Воронежского государственного университета инженерных технологий
Разработка установки для производства концентрированных паст из фруктово- овощного сырья
Статья научная
Разработана новая установка для получения концентрированных полуфабрикатов в виде паст для пищевой промышленности. В настоящее время важной задачей пищевой промышленности является создание продукции новых видов с целью совершенствования структуры ассортимента, экономии дефицитного сырья, а также снижения сахароемкости; разработка изделий функционального назначения и изделий длительного срока хранения. Использование местных нетрадиционных видов растительного сырья может способствовать решению существующей задачи. Фруктовые и овощные пасты являются ценными пищевыми продуктами, которые можно использовать как полуфабрикат в кондитерской, хлебопекарной, молочной, пищеконцентратной промышленности для получения изделий повышенной пищевой ценности. Фруктовые и овощные пюре обладают явно выраженными структурно-вязкими или псевдопластичными свойствами и при концентрировании образуют очень вязкую массу. Уже в начале процесса концентрирования, то есть при относительно низкой степени испарения это приводит к быстрому нарастанию вязкости концентрируемой массы и уменьшению испарения влаги. С повышением температуры происходит подгорание массы, а также изменение ее цвета и вкуса. Поэтому для концентрирования фруктовых и овощных пюре необходимо использовать оборудование, конструкция которого учитывает возможные реологические и тепловые проблемы. В результате анализа литературных данных о конструкциях выпарных аппаратов и проведенных исследований, нами была разработана установка для получения концентрированных паст из фруктово-овощного сырья. Разработанная установка позволяет повысить качество готовой продукции за счет интенсификации процесса концентрирования, снизить материальные и энергетические ресурсы, повысить производительность.
Бесплатно
Разработка установки для шелушения рапса в электромагнитном поле сверхвысокой частоты
Статья научная
В настоящее время отечественной промышленностью используется импортное сырье. В то же время поставки масла семян рапса на экспорт в качестве сырья составляют около 80% от производимых объемов продукции. Поэтому импортозамещение рапсового масла за счет увеличения собственного производства и существенного повышения эффективности технологии переработки с улучшенными качественными характеристиками, разработка инновационной технологии и технического средства, обеспечивающего повышение качества шелушения семян рапса, актуально. В зависимости от строения зерна, применяют один из трех способов шелушения: сжатием и сдвигом, многократным или однократным ударом, путем истирания оболочек. Ядро рапса имеет хрупкое строение, поэтому шелушение многократным ударом нерационально. К процессу шелушения семян рапса предъявляют два требования: качественное отделение лузги от ядра и сохранность целостности ядра. В статье описана разработанная конструкция установки для шелушения рапса в электромагнитном поле, позволяющая осуществлять процесс шелушения при низких эксплуатационных затратах...
Бесплатно
Разработка циклона-пылеуловителяв мукомольном производстве
Статья научная
В статье предложена новая усовершенствованная конструкция циклона-пылеуловителя с конической вставкой. Приводятся результаты испытания в усло-виях мукомольного производства.
Бесплатно
Разработка экструзионного оборудования и технологии для производства мюсли
Статья научная
В результате комплексного подхода был оптимизирован состав проектируемого батончика мюсли. разработана математическая модель движения расплава продукта в формующих каналах матрицы экструдера и предложена конструкция формующего узла
Бесплатно
Статья научная
Приведена математическая модель, описывающая распределение полей температур и влагосодержаний в частице свекловичного жома прямоугольной формы при конвективной сушке. В качестве исходных уравнений были приняты дифференциальные уравнения материального и теплового балансов, в которой перенос теплоты и массы обусловлен фазовыми превращениями. Для решения математической модели разработан алгоритм численного решения нестационарной краевой задачи теплопроводности с переменными тепломассообменными коэффициентами высушиваемого продукта, граничными и начальными условиями, а также фазовым переходом с подвижной границей раздела фаз. При этом исходная система уравнений приведена к безразмерному виду. Для решения задачи нестационарной теплопроводности использован зональный метод расчета температурных полей при сушке свекловичного жома. Процесс сушки разбивался на некоторые временные интервалы. В пределах каждого интервала геометрическая форма частицы, ее плотность, теплофизические и массообменные характеристики; начальное распределение температуры и влагосодержания по объему частицы, а также плотность массового и теплового потока с испарившейся влагой постоянны. Зональный метод решения задачи нестационарного трехмерного уравнения теплопроводности для параллелепипеда с учетом внутренних источников теплоты был проверен по экспериментальным данным стационарной сушки свекловичного жома с использованием исходных данных. Для реализации зонального метода получены зависимости изменения линейного размера частицы свекловичного жома по пространственной координате х и ее влагосодержания в процессе сушки. При постоянных значениях влагосодержания и размеров стороны высушиваемой частицы на каждом шаге методом машинного эксперимента найдены текущие значения коэффициента фазового превращения при условии максимального сближения расчетных и экспериментальных данных. Предлагаемый метод расчета распределения температурных полей и полей влагосодержащий при конвективной сушке свекловичного жома в переменных режимах с использованием трехмерного уравнения теплопроводности показал соответствие расчетных и экспериментальных данных с погрешностью моделирования 8–10 %. Полученные результаты были использованы при разработке двухступенчатого способа сушки свекловичного жома. Предлагаемый метод расчета двухступенчатой сушки свекловичного жома позволил обеспечить максимальное кинетическое соответствие при практической реализации температурных режимов в области допустимых технологических свойств высушиваемого продукта.
Бесплатно
Расчет времени выпечки хлебобулочных изделий
Статья научная
Предложены методы расчета продолжительности выпечки хлебобулочных изделий, а также тесно связанные с ними кинетические закономерности процесса образования корки. Предлагаемые методы обладают свойством общности и могут быть использованы для всех видов выпекаемых изделий.
Бесплатно
Расчет горелок инфракрасного нагрева микронизатора с использованием биометана
Статья научная
Проведены исследования по очистке биогаза от соединений серы, углекислого газа и водяных паров для последующего использования в горелках микронизатора. Показана возможность его доведения до показателей природного газа следующего состава: метана (СН4) - 85 % об., углекислого газа СО2 - 11 % об., паров воды - 9 мг/м3, сероводорода H2S - 20 мг/м3 с минимальными энергетическими затратами на его подготовку. Получены основные соотношения для оценки конструктивных и технологических параметров работы горелок инфракрасного излучения. Экспериментальные исследования пределов устойчивости пламени на перфорированных керамических насадках показали, что проскок пламени через них возможен в тех случаях, когда тепловую мощность увеличивают до некоторого критического значения. При этом тепловая мощность зависит от вида газа и содержания воздуха в горючей смеси. Составлены уравнения теплового баланса для оптимизации конструкций и режимов работы горелок инфракрасного излучения. Была усовершенствована конструкция 40 газовых горелок за счет изменения геометрических размеров и формы для равномерного распределения подаваемого биогаза и устойчивого горения по всей площади горелки...
Бесплатно
Расчет и проектирование ленточных сушилок с активным гидродинамическим режимом
Статья научная
Ленточные сушилки, используемые в пищевой промышленности, из-за низкого технического уровня уступают по многим технико-экономическим показателям зарубежным аналогам. Целью работы являлась разработка методики расчета ленточных сушилок с активным гидродинамическим режимом на основе полученных теоретических и экспериментальных данных по кинетике и гидродинамике. Выполненный расчет позволил спроектировать ленточную сушилку с активным гидродинамическим режимом. Предлагаемая сушилка имеет следующие преимущества: высокая эксплуатационная надежность из-за отсутствия многочисленных циклов деформации и значительного истирания сетчатых пластин; достижение равномерной сушки продукта вследствие использования мягких, щадящих режимов пересыпания и перемешивания при максимальном сохранении частиц обрабатываемого продукта за счет рациональной конструкции гравитационного ворошителя; универсализация конструкции сушилки и адаптации ее для сушки различных продуктов, отличающихся физико-механическими свойствами (углом естественного откоса, гранулометрическим составом, адгезией и др.); отсутствие необходимости в переналадке конструкции сушилки для продуктов, отличающихся физико-механическими свойствами (углом естественного откоса, гранулометрическим составом, адгезией и др.); использование пересыпающегося слоя снижает комкование высушиваемого продукта и предотвращает образование агломератов.
Бесплатно
Расчет кинетики процесса выпечки бисквита
Статья научная
На основании введенных эквивалентных значений теплофизических величин и коэффициента теплоотдачи рассчитаны величины, отражающие кинетические закономерности процесса выпечки бисквита, позволяющие определить взаимосвязь продолжительности выпечки от температуры в пекарной камере, а также напряжение активной площади пода.
Бесплатно
Статья научная
Инновационная и научная деятельностью по созданию высокоэффективного оборудования для производства качественных смесей функционального назначения, является актуальной задачей. Одной из самых трудоемких операций в данной технологии является равномерное распределение частиц по всему объему смеси и получении однородной массы. Для достижения цели в статье представлен алгоритм расчета конструктивных и технологических параметров шнека и центробежно-шнекового смесителя. В данном алгоритме производили расчет производительности Q, диаметра шнека D и критической его частоты вращения nкр в зависимости от выбранных материалов и от их физико-механических параметров, а так же скорость движения материалов по поверхности конуса, диаметр конуса, диаметр и высоту обечайки, и в заключении коэффициент неоднородности, характеризующий качество получаемой смеси. На основе данного алгоритма разработана программа ЭВМ. По полученным данным программа строит график зависимости диаметра шнека от производительности и его критической частоты вращения, где отображена точка рациональных параметров работы шнека при получении комбинированной смеси. В программе ЭВМ представлены результаты расчета технологических и конструктивных параметров (диаметре шнека 0,02 м, производительности 47,89 кг/ч и критической частоты вращения ротора шнека 456,5 об/мин) и сравнили с экспериментальными значениями, в результате чего получили среднюю относительную погрешность, которая не превышает 10%, следовательно, что приведенный алгоритм расчета центробежно-шнекового смесителя можно использовать для предсказания значений рациональных конструктивных и технологических параметров работы смесителя, а также спрогнозировать качество смеси полученной на нём.
Бесплатно
Статья научная
Расчет параметров термообработки исследуемых систем (продолжительность процесса, распределение температуры внутри изделия и изменение его массы) осложнен как внешним, так и внутренним переносом влаги. В связи с этим строгое математическое описание влаго- и теплообмена между поверхностью полуфабриката, который необходимо рассматривать как капиллярно-пористое тело, и окружающей средой должно основываться на совместном решении уравнений гидродинамики и конвективного тепло- и массопереноса с учетом нормальной составляющей массового потока на поверхности тела, что усложняет задачу. Рассмотрение такой задачи в части, касающейся переноса влаги под действием градиентов влагосодержания, температуры и давления возможно, если движущими силами процессов переноса считать не эти градиенты потенциалов на поверхности капиллярнопористого тела, а разности между потенциалами, усредненными по поверхности и объему тела. Успешное применение этой теории для широкого использования при решении практических задач осложняется отсутствием систематизированной базы данных по гигро- и гидроскопическому равновесию обрабатываемых полуфабрикатов с технологическими средами...
Бесплатно
Расчет продолжительности термообработки и замораживания хлебобулочных изделий с начинкой
Статья научная
Хлебобулочные изделия относятся к продуктам повседневного спроса. Качество хлебобулочных изделий напрямую зависит от продолжительности выпечки. Момент готовности изделий на хлебопекарных предприятиях до настоящего времени определяется экспериментально. Наличие же теоретических зависимостей продолжительности выпечки от режимных параметров позволит оптимизировать как процесс выпечки, так и качество готового изделия. На сегодняшний день отсутствуют методы расчета времени выпекания таких сложных многослойных объектов, как хлебобулочные изделия с начинкой. В данной статье предложены методы расчета продолжительности выпечки хлебобулочных изделий с начинкой на примере пирожка. Расчетные и экспериментальные значения времени выпечки совпадают с погрешностью в пределах 5-7 %.Предлагаемые методы обладают свойством общности и могут быть использованы для всех видов симметричных многослойных изделий. Рынок хлебобулочных изделий за последние годы перераспределился, появилось новое направление в хлебопечении - производство замороженных хлебобулочных изделий различных рецептур. Следует отметить, что на сегодняшний день в состав начинок хлебобулочных изделий вносятся разнообразные влагосвязывающие добавки растительного и животного происхождения, вследствие чего увеличивается доля связанной влаги в начинке, что в свою очередь приводит к уменьшению (в некоторых случаях значительному) криоскопической температуры продукта и соответственно уменьшению времени замораживания изделия. Существующие на данный момент расчетные соотношения для расчета продолжительности замораживания не учитывают данный факт, что ведет к увеличению энергозатрат на производство данного вида продукции. В данной статье представлен метод решения и расчетные соотношения для определения продолжительности замораживания хлебобулочных изделий с начинками, с учетом влияния снижения криоскопической температуры начинки на примере пирожка. Расчетные и экспериментальные значения продолжительности замораживания совпадают с погрешностью менее 8 %.Предлагаемые методы обладают свойством общности и могут быть использованы для всех видов многослойных симметричных изделий.
Бесплатно
Расчет профиля скоростей и температур расплава в кольцевом канале экспандера
Статья научная
Выполнен расчет неизотермического течения расплава в кольцевом канале экспандера, позволяющий рассчитать профиль скоростей, среднюю скорость расплава, а также профиль температуры расплава
Бесплатно
Расчет процесса фракционирования порошка в роторе трубчатой центрифуги
Статья научная
Предлагаемая вниманию читателя центрифуга применяется в самых разнообразных отраслях промышленности. С технической точки зрения её отличает удлинённый, сплошной, движущийся с высокой частотой вращения ротор, откуда следует высокое значение фактора разделения. Данная машина с трубчатым ротором часто используется при обработке жидкостных обладающих уникальными свойствами сред, с целью их разделения (с частицами размером 0,5-5 мкм, объемной концентрацией твёрдого не более 2 %), а также в тех случаях, когда эмульсии разделяются с трудом; в пищевых производствах - при обработке фруктовых соков, бактериальных бульонов. Важным сегментом научно-технической области, когда прибегают к использованию трубчатой центрифуги на практике, является фракционирование на их основе взвесей по величине частиц твердой фазы, а также при дисперсионном анализе высокодисперсных и коллоидных систем. В тоже время следует подчеркнуть, что, хотя с позиций оптимизации процесса центрифугирования, формирования слоя осадка на стенке ротора, исследуемая здесь проблема и поднималась в работах таких учёных, как Соколов В.И., Беккер Е., Александров О.Е. и др., проработана все еще недостаточно. В данной статье на базе научного положения о заданном движении частицы с так называемым критическим диаметром в тонкослойном жидкостном потоке, предлагается методика поэтапного фракционирования полидисперсного взвешенного в жидкости порошка в роторе трубчатой центрифуги, с целью выделить из него частицы данного размера. На пробном измельчённом материале проводится численное моделирование процесса фракционирования, что может быть использовано в практических условиях.
Бесплатно
Расчет процессов релаксации при обезвоживании рыбы
Статья научная
В данной работе разработаны методы изучения релаксационных процессов, применяемых при обезвоживании рыбы, с учетом влияния химического состава, геометрических размеров объектов обработки и режимных параметров процессов сушки. Использование численных методов расчета на основе решений дифференциального уравнения второго порядка для пластины с граничными условиями третьего рода позволяет с достаточной для инженерной практики точностью моделировать различные условия ведения процесса обезвоживания с периодическим восстановлением влагопроводных свойств объектов сушки. Предлагаемые расчетные методы применимы для процессов обезвоживания, состоящих из непрерывного начального периода и последующих комбинированных периодов сушки рыбы и релаксации поверхностного слоя объекта обезвоживания. Необходимость применения релаксации обусловлена тем, что по мере обезвоживания поверхностные слои, потерявшие часть влаги, уплотняются. Уменьшаются размеры капилляров для прохода влаги через поверхностные слои. Вблизи поверхности появляется зона, свободная от подавляющей массы влаги, а, следовательно, имеющая низкие диффузионные свойства. В результате замедляется процесс обезвоживания всего образца. Применение релаксации позволяет восстановить влагопроводные свойства поверхностного слоя рыбы. Во время релаксации прекращается подача электрической энергии на нагревательные элементы. Снижается скорость циркуляции сушильного агента. В сушильную установку подается воздух более низкой температуры и более высокой относительной влажности, чем сушильный агент. В сушильной установке создаются условия, сдерживающие внешний массообмен и способствующие к перераспределению влаги по толщине рыбы. Во время релаксации влага постепенно перемещается от центральных слоев, где обезвоживание еще не наступило, к обезвоженным поверхностным слоям.
Бесплатно
Реализация энергоэффективной технологии комбикормов как системы тепловых и механических процессов
Статья научная
Предложена энергоэффективная технология комбикормов с применением парокомпрессионной холодильной машины. Для реализации технологии как системы тепловых и механических процессов разработан программно-логический алгоритм, позволяющий осуществлять оперативное управление технологическими параметрами.
Бесплатно
Резервы энергосбережения в производстве кормовых добавок с заданным гранулометрическим составом
Статья научная
В связи с возрастающей необходимостью в замене дорогостоящей кормовой продукции зарубежного производства возникает потребность расширения кормовой базы на рынке РФ. Недостатками существующих линий для приготовления минеральных кормовых добавок являются высокие удельные энергетические затраты, низкая экономическая эффективность и недостаточные условия для обеспечения экологической безопасности. Поэтому на кафедре технологии хлебопекарного, кондитерского, макаронного и зерноперерабатывающих производств ВГУИТ разработан энергоэффективный способ производства кормовой добавки на основе цеолита и линия для его осуществления. Использование холодильного агрегата, работающего в режиме теплового насоса, позволяет обеспечить подготовку теплоносителей с максимальной утилизацией вторичных источников теплоты. Отработанный сушильный агент после сушки подается на предварительный нагрев суспензии метионината меди посредством рекуперативного теплообмена, затем на осушение в испаритель холодильного агрегата и далее возвращают в первую секцию двухсекционного конденсатора в режиме замкнутого цикла. Кормовой жир подогревают до 55-60 ºС «горячей водой», нагрев которой происходит во второй секции 11 конденсатора до температуры 70-75 ºС и подают в рубашку жиротопки, после чего возвращают во вторую секцию конденсатора с образованием контура рециркуляции. Получена кормовая добавка со следующим гранулометрическим составом: крупная фракция 2,8 %, средняя фракция 95,2 %, мелкая фракция 2,0 %, остаток на сите с сеткой № 1,2 2,0 % с влажностью 6,2 %, углом естественного откоса 42 град., распыляемостью 6,9 %, объемной массой 385 кг/м 3. Предлагаемый способ производства кормовой добавки на основе цеолита позволяет обеспечить экологическую безопасность производства за счет замкнутых рециркуляционных схем по материальным и энергетическим потокам, снизить энерго- и ресурсозатраты на выработку кормовой добавки, получить высококачественный продукт, обладающий высокой однородностью и низким содержанием влаги.
Бесплатно
Статья научная
В кормовых рационах животных и птицы должны присутствовать соединения, обладающие биологической активностью, недостаток которых традиционно восполняют добавлением премиксов, основой которых являются синтетические вещества. Способностью решить проблему полноценности кормов в значительной степени обладают суспензии микроскопических водорослей, которые являются ценными добавками для сельскохозяйственных животных и птицы, они способствуют лучшему усвоению кормов и увеличивают сопротивляемость организма к заболеваниям, являются хорошим профилактическим средством против авитаминозов, повышают привесы, увеличивают яйценоскость. Анализ современных технологий гранулированных комбикормов с использованием микроводоросли хлореллы и фуза подсолнечного масла позволил выявить неиспользованные резервы энергоэффективности и обеспечить их эффективную реализацию за счет применения абсорбционной водоаммиачной холодильной машины. Показано, что абсорбционная водоаммиачная холодильная машина позволяет радикально снизить эксплуатационные расходы на промышленное охлаждение гранулированного комбикорма за счет использования доступного альтернативного источника энергии, который дешевле затрат на подключение дополнительных электрических мощностей; обеспечивает более полное использование топливно-энергетических ресурсов и повышает экологическую безопасность технологии, полностью исключающую выброс отработанных энергоносителей в окружающую среду.
Бесплатно
Резервы энергоэффективности конвективной сушки дисперсных материалов при переменных режимах
Статья научная
В настоящее время широкое применение получили способы сушки дисперсных материалов в переменных режимах, когда не только температура и скорость сушильного агента изменяется во времени, но и состояние слоя материала претерпевает изменения, обусловленные управляемой гидродинамикой в рабочем объеме сушильной установки. Переменные режимы используются при сушке в осциллирующих режимах, при ступенчатых гидродинамических и температурных режимах, а также при сушке в изотермическом цикле. Если осциллирующая сушка с чередованием зон нагрева и охлаждения материала и сушка материала при ступенчатых режимах, прежде всего, направлена на сохранение качества целевого продукта, то изотермическая сушка заключается в предварительном нагреве материала до предельно допустимой температуры при последующем высушивании без ее снижения в течение всего процесса с максимальной скоростью влагоудаления. Снижение теплоэнергетических затрат в процессах сушки при переменном теплоподводе достигается благодаря максимальной рекуперации теплоты в замкнутых термодинамических циклах по теплоносителю, в том числе с использованием теплонасосных технологий. На примере многозонной барабанной сушилки, укомплектованной двухступенчатым парокомпрессионным тепловым насосом, показана возможность существенной экономии теплоэнергетических затрат в процессе сушки дисперсного материала без дополнительного калориферного подогрева. Из анализа процесса сушки в I-d диаграмме следует, что утилизация и рекуперация теплоты в замкнутом термодинамическом цикле по теплоносителю позволяет снизить удельные энергозатраты. Предложен алгоритм управления технологическими параметрами в области допустимых технологических свойств высушиваемого материала.
Бесплатно
Статья научная
В статье описаны пути решения проблемы снижения производительности керамических мембранных элементов для обработки вина на конечном этапе его производства. В частности, экспериментально подтверждена относительная стабильность скорости фильтрации, эффективность удаления газов и осветления вин при контактном наложении колебаний волн ультразвукового излучателя на керамический фильтр. Что существенно сократило затраты на различные консерванты для увеличения сроков хранения. Для изучения процессов при обработке вина предлагаемым способом была изготовлена экспериментальная установка на базе опытно-промышленной машины МРп-1/2 по розливу тихих жидкостей и ультразвукового аппарата «Волна–М» УЗТА-1/22-ОМ с жёстко закреплённым, при помощи звукопередающего волновода, на излучателе ультразвука корпуса фильтра. Опытным путём определены рациональные параметры мощности подводимого ультразвука и давления в системе для стабилизации производительности ультразвуковой установки с керамическими мембранными элементами без снижения качества обрабатываемых вин. Представлены выведенные зависимости и графики, позволяющие определить момент выхода фильтра на относительно стабильный режим работы. Выявлено существенное снижение удельных затрат на фильтрацию, так как это позволило уйти от загрязнения продукта различными консервантами, и увеличение длительности хранения в герметичной таре при асептическом розливе без тепловой стерилизации. Ультразвуковой излучатель за счёт контактного наложения колебаний волн на керамический фильтр не только повышает эффективность удаления газов, но и улучшает органолептические показатели, стабилизирует работу фильтров, повышает их производительность. Удаление газов создаёт неблагоприятные условия для развития дрожжей, что, в свою очередь, увеличивает срок хранения для полусладких вин.
Бесплатно
