Процессы и аппараты пищевых производств. Рубрика в журнале - Вестник Воронежского государственного университета инженерных технологий
Совершенствование гидроциклонных установок для линий производства крахмала
Статья научная
Мультициклонные установки содержат до 15 ступеней разделения (мультициклонов). Повышение качества работы при уменьшении количества ступеней разделения может быть достигнуто увеличением выхода крахмала из ступени при уменьшении выхода жидкой фазы. Для достижения этого за ступень разделения приняли не отдельный мультициклон, а соединение трёх мультициклонов по перекрестной схеме. Показано, что у ступени разделения, состоящей из трёх мультициклонов, изменение в перераспределении компонентов суспензии происходит за счёт конструктивного решения ступени разделения, в которой жидкие сходы соединяются только с жидкими сходами, а сгущенные сходы – только со сгущенными. В данной ступени получено увеличение выхода крахмала в сгущенном сходе при уменьшении выхода всего продукта, и в одной ступени получен более качественный крахмал, т. к. его стало больше в сгущенном сходе ступени. Однако и при таком соединении мультициклонов крахмал попадает в жидкий сход каждой ступени, который поэтому дополнительно сгущается для выделения крахмала путём соединение четырёх мультициклонов в одну ступень разделения. Новая многоступенчатая мультициклонная установка состоит из 12 мультициклонов вместо 15, что уменьшает капитальные и эксплуатационные расходы. Таким образом, возможно, манипулируя схемой соединения микроциклонов в установке, получить требуемый технологический результат с улучшенными экономическими показателями. ВНИИ крахмалопродуктов разработаны линии по переработке картофеля на сухой крахмал мощностью 10 и 50 т в сутки по исходному сырью на базе гидроциклонных установок, что позволяет организовать без больших капитальных затрат новое производство. Для исключения влияния входного потока на качество фракционирования суспензии разработана конструкция гидроциклона с изменённым внешним способом подачи суспензии, при котором в микрогидроциклон подается уже вращающийся поток продукта.
Бесплатно
Совершенствование кристаллизации утфелей в сахарном производстве
Статья научная
В статье рассмотрены концепции работы вакуум-аппаратов непрерывного действия: вертикального VKT (VKT - Verdampfungs-Kristallisations-Turm) и горизонтального каскада вакуум-аппаратов VKH (VKH - horizontal vacuum pan) компании БMA (Германия). Показаны преимущества и особенности вертикального вакуум-аппарата непрерывного действия VKT, а также возможности по увеличению эффективности работы продуктового отделения сахарных заводов. Благодаря специальной конструкции кристаллизационных камер, низкому уровню утфеля над греющей камерой и применению механических мешалок в каждой камере аппарат VKT может без затруднений работать с очень малой разностью температур между греющим паром и утфелем, а также с абсолютным давлением греющего пара значительно ниже 1 бар. При оптимальном использовании вакуум-аппаратов VKT могут быть реализованы самые различные энергосберегающие схемы, напримар, испарение с двойным эффектом в кристаллизационном отделении. Часть вторичного пара кристаллизации используется для обогрева одного из аппаратов VKT, что позволяет сэкономить идущий на эти цели греющий пар выпарной установки. При увеличении производительности сахарного завода возможно быстрое оснащение аппарата VKT дополнительной камерой. Аппарат работает непрерывно в течение всего сезона, в особенности с продуктами чистотой утфеля более 94 %. Очистка камер производится без остановки всего аппарата. Уваривание утфелей всех ступеней кристаллизации в аппаратах VKT обеспечивает равномерный режим работы продуктового отделения, позволяет добиться увеличения выхода сахара и способствует сокращению расхода пара на заводе.
Бесплатно
Совершенствование работы оборудования для противоточной экстракции на основе моделирования процесса
Статья научная
В статье рассматривается возможность и эффективность применения дискретной диффузии при экстрагировании материалов с внутренней анизотропной структурой по сравнению с непрерывным процессом диффузии. С этой целью выполнены теоретические расчеты и проведены экспериментальные исследования противоточной экстракции пектина из топинамбура. Для проведения моделирования были определены уравнение для расчета коэффициента внутренней диффузии и уравнение изотермы адсорбции при противоточной экстракции. Оценка эффективности применения противоточного экстрагирования для получения пектина из топинамбура проводилась рассмотрением влияния эффекта дискретной диффузии на скорость протекания процесса. Полученные уравнения дали возможность провести аналитическую оценку эффективности дискретной диффузии из двухзонных частиц шарообразной формы в сравнении с непрерывной диффузией при многоступенчатом экстрагировании растительного материала. Имея аналитические данные о распределении концентраций экстрагируемого вещества во внутренней и внешней зонах частицы на разных ступенях экстракции, можно высчитать коэффициенты диффузии материалов в различных зонах и теоретически определить степень деструкции клеточных стенок и структуры на разных стадиях экстракции. Разработанная методика, благодаря аналитическому описанию процесса, позволяет подобрать оптимальные условия для экстракции различных материалов из растительного и животного сырья.
Бесплатно
Статья научная
Современные тенденции совершенствования конструкции пленочных аппаратов для фотоавтотрофного биосинтеза светозависимых микроорганизмов направлены на значительное увеличение производительности ценных продуктов из биомассы микроскопических водорослей и получение на их основе отдельных полезных веществ (препаратов), используемых в различных отраслях народного хозяйства и медицине. В пленочных аппаратах эффективно протекают процессы тепло- и массообмена при контакте газа с культуральной жидкостью, стекающей в виде пленки по прозрачной пленкообразующей поверхности при ее интенсивном освещении, а автотрофный биосинтез развивается только в присутствии смеси воздуха с углекислым газом. При этом полностью исключается накапливание продуктов метаболизма за счет их непрерывного отвода из пленки культуральной жидкости с отходящим газом, что не характерно для аппаратов других типов. Небольшие габариты пленочных биореакторов позволяют увеличить степень насыщения жидкости углекислым газом с возможностью изменения концентрации газа в культуральной жидкости и обеспечить культивирование микроорганизмов с заданным выходом биомассы. В настоящее время разработано значительное количество способов обеспечения контакта газа с жидкостью (барботажный, газлифтный, механическое перемешивание, струйный, пленочный и др.), на основе которых созданы промышленные биореакторы, обладающие различным «стрессовым» эффектом. Считается, что для проведения культивирования наиболее оптимальными являются биореакторы с механическим перемешиванием жидкости, которые позволяют обеспечить наибольшую производительность по биомассе. Однако применяемые в них типовые механические перемешивающие устройства создают в рабочей полости биореактора хаотичное, неорганизованное перемешивание, что способствует к возникновению слабого массообмена, недостаточного для жизнеобеспечения клеток культур и микроорганизмов. Анализ способов взаимодействия газа с жидкостью в пленочных аппаратах показал необходимость создания биореакторов нового поколения с интенсивным массопереносом без вероятности лимитирования продуктивности биотехнологических систем. В работе показано последовательное изменение конструктивных элементов пленочных биореакторов, направленные на повышение эффективности их эксплуатации.
Бесплатно
Создание мембранных аппаратов трубчатого типа при исследовании процессов в биореакторах
Статья научная
В данном исследовании рассмотрены и изучены способы интенсификации процессов микро- и ультрафильтрации при помощи борьбы с эффектом концентрационной поляризации. Описано отрицательное воздействие концентрационной поляризации на процесс разделения фильтруемой жидкости и на мембранную поверхность (из-за повышения концентрации у мембранной поверхности снижается ее селективность и удельная производительность). Рассмотрена физическая картина протекающих явлений в плоском мембранном канале с известными геометрическими размерами; выделены 4 участка имеющих различное влияние на процесс фильтрования. Проанализировано уравнение материального баланса путем введения граничных условий в критериальное уравнение материального баланса, с целью нахождения возможностей для массопереноса. Выявлено, что коэффициент массопереноса kм уменьшается, вследствие роста толщины пограничного слоя. Основными параметрами, значительно влияющими на процесс микрофильтрации, являются величины расхода G исходного раствора, коэффициента массопереноса kм, с уменьшением которого снижается G. Проведен анализ теоретических и экспериментальных данных, показывающий, что решающую роль на ход процесса микрофильтрации играют: режим движения исходного раствора, физико-химические свойства и геометрия мембранного канала. Обоснована перспективность использования пульсационного поля в биореакторах и необходимость концептуального подхода для разработок перспективных мембранных аппаратов. Рассмотрена необходимость создания мембран сложных геометрических форм, с возможностью размещения в них турбулизирующих устройств и возможностью перемещения их относительно друг друга, создавая каналы переменного сечения, что приведет к появлению достаточного количества возможностей для создания гидродинамических неустойчивостей различной интенсивности. В статье затронуто применение пульсационных режимов разрушения или разрыхления поляризационного слоя при помощи возвратно-поступательного движения концентрата, периодической регенерацией мембраны тангенциальным пульсирующим потоком или использованием обратной прокачки.
Бесплатно
Сорбция со 2-экстрактов пряностей на томатной пасте
Статья научная
Одним из важнейших преимуществ технологий, основанных на использовании СО 2-экстракции является возможность производства продуктов без консервантов, наполнителей, химических, нежелательных ароматических веществ и других добавок. Большой теоретический и практический интерес представляет изучение сорбции СО 2-экстрактов на томатных носителях при изготовлении кетчупов. Рассмотрены принципы оптимизации процесса сорбции СО 2-экстрактов аниса, имбиря и амаранта на томатной пасте при изготовлении кетчупов. На томатную пасту наносится мисцелла экстрактов пряностей. Это достигается отбором СО 2-мисцеллы из экстрактора под давлением до 6 МПа. Затем из полученного материала мгновенно удаляется растворитель за счет снижения давления в аппарате до атмосферного.Определены степени сорбции СО 2-экстрактов аниса, имбиря, амаранта и облепихи. Расчеты проводились по программе, составленной в среде математического пакета «MathCAD 14».В результате проведенных исследований получены уравнения регрессии для сорбции аниса, амаранта и имбиря на томатной пасте в зависимости от концентрации индивидуальных экстрактов в мисцелле. Показаны возможности метода полного факторного эксперимента.В используемом методе математического планирования эксперимента применяются безразмерные кодированные композиционные факторы x 1 и x 2. Для перехода от концентрации мисцеллы к соответствующим кодированным величинам применялись следующие формулы: В эксперименте реализован план 2 3. Использовался центральный композиционный план, отвечающий требованию ротатабельности, т.е. план, позволяющий получать модель, способную предсказать значение параметра оптимизации с одинаковой точностью, независимо от направления на равных расстояниях от центра плана. В таких условиях можно установить эмпирические уравнения регрессии, включающие линейные и нелинейные члены.
Бесплатно
Статья научная
Представлен способ автоматического регулирования процесса влагоудаления из фосфолипидных эмульсий подсолнечных масел в новой конструкции конического ротационно-пленочного аппарата.
Бесплатно
Статья научная
В последние годы возрос интерес исследователей к копченым изделиям, в первую очередь, как к источнику белковой пищи. При этом весьма актуальна задача разработки всё новых видов оригинальных копченых продуктов. Одним из перспективных направлений в этой области является расширение ассортимента продукта, путем изменения и улучшения их вкуса, аромата и продолжительности хранения при помощи копчения продукта коптильными ароматизаторами. Поэтому для решения задач, связанных с обеспечением высокой эффективности копчения необходима разработка способа обеспечивающей проникновение коптильных частиц внутрь продукта, путем устранения лимитирующих факторов на их пути. Представленный способ для получения копченой мускусной утки с применением избыточного давления и паров пряно-коптильных ароматизаторов полностью отвечает современным течениям развития пищевой промышленности. Данная установка позволяет при проведении копчения варьировать следующие технологические параметры процесса: температуру, скорость и расход дымовоздушной смеси и паров пряно-коптильных ароматизаторов; оптическую плотность коптильной смеси; относительная влажность коптильной смеси; температура пиролиза опилок в дымогенераторе и концентрацию коптильной смеси в коптильной камере. Коптильные ароматизаторы в виде пара и дымовоздушная смесь подаются непосредственно на продукт под действием избыточного давления. В результате чего происходит улучшение качества и продолжительность хранения продукта за счет более глубокого проникновения коптильных компонентов, очищенных от канцерогенных веществ, вглубь продукта при этом продукт сохраняет сочность, что очень важно для вкусовых характеристик.
Бесплатно
Способ управления процессом гидротермической обработки зерна овса
Статья научная
В статье приведен способ управления процессом гидротермической обработки зерна овса при производстве толокна. При использовании схемы управления процессом улучшаются технологические, энергетические и экологические показатели производства. В результате применения способа управления возрастает эффективность использования теплоносителя, и снижаются энергозатраты на процесс термообработки.
Бесплатно
Статья научная
При выборе метода сушки семян рапса наряду с производительностью и затратами энергии на процесс необходимо учитывать качество получаемого продукта, которое во многом определяется внешним видом семян, сбалансированностью белкового, витаминного и аминокислотного состава, а также качеством содержащегося в семенах масла. Поэтому необходимо, чтобы в процессе сушки были сохранены, а по возможности и улучшены именно эти показатели. Экспериментальным методом выполнено сравнение качественных показателей семян рапса, высушенных в СВЧ-аппарате с закрученным потоком теплоносителя и традиционным методом конвективного теплоподвода. Были исследованы качественные показатели семян рапса и рапсового масла при конвективной и СВЧ-сушке. Изучено влияние СВЧ-энергии на процесс сушки и качество семян рапса в СВЧ-аппарате с закрученным потоком теплоносителя. Определены органолептические и физико-химические показатели качества семян рапса, высушенных конвективным способом и с помощью комбинированного СВЧ-энергоподвода. Проведено изучение состава белков, содержания аминокислот и витаминов группы Е, как наиболее важных качественных показателей при производстве пищевых изделий и кормовых добавок с использованием семян рапса. Выполнен сравнительный анализ изменения качественных показателей семян рапса, позволяющий выявить структурные изменения, происходящие в процессе сушки и оценить качество полученного продукта при конвективной сушке и с использованием комбинированного СВЧ-энергоподвода. В результате экспериментальных исследований установлено, что использование СВЧ-энергии в процессе сушки приводит не только к повышению производительности, сокращению продолжительности и энергозатрат, но и способствует сохранению пищевой ценности, полноценного состава белков, аминокислот и витаминов группы E высушенного продукта.
Бесплатно
Сследование свч-конвективной сушки горького перца при переменном теплоподводе
Статья научная
В результате анализа кинетических закономерностей стационарных режимов СВЧ-конвективной сушки горького перца и дифференциально-термического анализа разработан комбинированный рациональный режим сушки.
Бесплатно
Статья научная
На основании экспериментальных исследований построены кривые сушки, обоснованы режимы сушки малоценных продуктов разделки рыб. Невысокие температурные режимы и короткий цикл сушки позволяет получить сухие основы с высокой экстракционной способностью для бульонов супов и соусов быстрого приготовления.
Бесплатно
Схема с многофункциональным реле для экономии электрической энергии в зернометателе
Статья научная
Предложена схема для экономии электрической энергии при работе зернометателя типа ЗМЭ 60 (Воронежская обл., г. Семилуки) на зернотоках в сельском хозяйстве. Зернометатель может выполнять следующие технологические операции: погрузку зерна в транспортные средства; загрузку и выгрузку зерноскладов; механическое перелопачивание зерна на открытых площадках; сепарацию зерна с отделением легких примесей. В схеме использовано реле 3UG3521/22т (фирма SIEMENS). Реле может выполнять многофункциональную защиту двигателей и содержит в себе реле максимального тока, реле минимального тока, реле времени и указательное реле. Приведены временные диаграммы реле 3UG3521/22т в режиме «без сохранения» и в режиме с «сохранением» для функций OVER (реакция на рост тока) и функцией UNDER (реакция на спад тока). Использование реле 3UG3521/22т позволило получить защиты при затяжном пуске электродвигателей, при перегрузке электродвигателей, при холостом ходе (для экономии электрической энергии за счёт автоматического отключения транспортёра) и при обрыве или заклинивании транспортёра. Кроме того, в схеме предложено применение многофункционального реле напряжения (реле контроля фаз) для защиты трех двигателей зернометателя при неполнофазных режимах питающей сети. Экономия электрической энергии может быть получена в случае, например, запаздывающих действий оператора по своевременному отключению двигателя самохода при переходе зернометателя на холостой ход. На практике переход зернометателя в режим холостого хода довольно часто возможен по мере уменьшения количества перебрасываемого зерна на площадке перед зернометателем. На практике переход зернометателя в режим холостого хода довольно часто возможен по мере уменьшения количества перебрасываемого зерна на площадке перед зернометателем. Предлагаемая электрическая схема может быть использована в зернометателях и зернопогрузчиках во временных складах, зернохранилищах и открытых зернотоках.
Бесплатно
Статья научная
Развитие технологий мучных кондитерских изделий, осуществляемое Всероссийским научно-исследовательским институтом кондитерской промышленности, находится в области знаний производственной инженерии, являющиеся инструментами создания инновационных технологий. Внедрение инноваций, на кондитерских предприятиях осуществляемое сопряжением оборудования, регулирующих, измерительных, информационных систем, путем устранения технических противоречий между функционированием и управлением технологическим потоком. Теоретическими предпосылками управления технологиями мучных кондитерских изделий явились положения системного подхода и физико-химической механики. Таким образом, путем определения критериев и регулирования реологическими свойствами кондитерских масс обеспечивается стабилизация процесса и становится возможным управление на промежуточных стадиях и технологического потоком в целом для разных видов изделий, имеющие общий принцип строения технологического процесса. С целью практической реализации теоретических предпосылок управления технологией институтом разработан комплекс технологических приемов...
Бесплатно
Тепловая обработка вязких продуктов в пластинчатом скребковом аппарате
Статья научная
Проанализировано использование различных типов теплообменных аппаратов в зависимости от технологий производства. Приведен анализ областей применяемости теплообменных аппаратов в зависимости от вязкости перерабатываемого продукта. Поставлена задача по аналитическому определению необходимой площади поверхности теплообмена с применением дифференциальных уравнений теплопереноса в движущихся жидких средах, записанных в цилиндрической системе координат при осесимметричном распределении температуры, без учета диссипации энергии.
Бесплатно
Тепловой анализ ресурсосберегающей линии производства фруктовых чипсов
Статья научная
Выполнен тепловой анализ тепломассообменных процессов при влаготепловой обработке фруктов для производства фруктовых чипсов. Предложена ресурсосберегающая технологическая схема переработки плодов и производства фруктовых чипсов на основе конвективной и СВЧ-сушки. Составлена методика и приведены результаты расчета тепловых затрат для различных схем производства яблочных чипсов. Определены тепловые затраты для базового и предлагаемого вариантов на основе балансовых соотношений технологических процессов и разработанной аппаратурно-технологической схемы линии производства фруктовых чипсов с замкнутым циклом использования теплоносителя и комбинированной конвективно-СВЧ-сушки плодоовощного сырья. Использованы рециркуляционный контур, подогрев исходного сырья, отработанные после сушки пар и конденсат в замкнутом контуре для создания энергосберегающей технологии производства готового продукта. Показана сравнительная тепловая эффективность контрольных поверхностей линии производства яблочных чипсов для предлагаемой технологической схемы. Определены направления совершенствования технологических схем производства яблочных чипсов. Повышению теплового кпд предлагаемой технологии способствует применение рециркуляции теплоносителя и использования теплоты вторичного пара на различных технологических стадиях, а также теплообменников с конденсатором для по-ступенчатого подогрева осушенного теплоносителя. Полезные расходы включают теплоту, затрачиваемую на нагрев и преобразование продукта. К суммарным потерям отнесены теплота неиспользованного отработанного теплоносителя, а также затраты вследствие негерметичности и режима работы рабочих камер. С целью снижения энергозатрат выполнен анализ потерь теплоты и исследованы пути их снижения. Выяснено, что потери могут быть сокращены за счет использования отработанного после сушки теплоносителя на подогреве осушенного сушильного агента и сиропа.
Бесплатно
Теплообмен при охлаждении молочной сыворотки в потоке
Статья научная
Статья посвящена исследованию теплопередачи при охлаждении молочной сыворотки. Определено изменение температуры во взаимосвязи с реологическими свойствами молочной сыворотки. Получены результаты для практического использования.
Бесплатно
Термический анализ кизельгурового шлама
Статья научная
В настоящее время по-прежнему требуют дальнейшего уточнения механизмы термодинамических и массообменных процессов в капиллярно-пористых средах. В данной работе получены термогравиметрические кривые испарения влаги при сушке кизельгурового шлама и дан их анализ, позволяющий выбрать оптимальные режимы сушки.
Бесплатно
Термодинамика неизотермической диффузии при экстрагировании из люпина подсырной сывороткой
Краткое сообщение
Во многих случаях экстрагированию сопутствуют тепловые явления. Нами установлена возможность интенсификации процесса за счет использования нагретой подсырной сыворотки. Люпин различной геометрической формы (сфера, цилиндр, пластина) загружался в экстрактор, заполненный подсырной сывороткой. Вследствие разности температур твердого тела и жидкости возникал температурный градиент. По мере прогревания тела градиент температуры уменьшался, а затем исчезал. Температурный градиент будет сохраняться, если в аппарате непрерывного действия, например, организован ступенчатый температурный режим. Однако такой режим должен быть технологически и энергетически обоснован. Таким образом, при экстрагировании имеет место период температурной нестационарности. Возникновение этого периода отмечается в ряде работ. Записано выражение для прироста энтропии в единицу времени. С учетом изменения энтропии записано уравнение Гиббса. Основой уравнений является второй закон термодинамики, а сами уравнения - основой для выбора потоков и термодинамических сил...
Бесплатно
Термодинамика фазового равновесия в системах твердое тело-жидкость и твердое тело-газ
Статья научная
Термодинамическое равновесие двухфазной системы описывается уравнением Гиббса, включающее параметры состояния. На основе уравнения Гиббса и объединенного уравнения первого и второго законов термодинамики записаны термодинамические потенциалы: внутренней энергии, энтальпии и свободной энергии Гиббса. Если две фазы находятся в равновесии, то температуры, давления и химические потенциалы этих фаз равны между собой. Равенства выражают условия термического и механического равновесия, а также условие отсутствия движущей силы для переноса компонента через границу раздела фаз. Для двухфазной системы уравнение Гиббса-Дюгема связывает объем и энтропию 1 моля смеси, содержание любого компонента, выраженное в мольных долях. Рассмотрено экстрагирование из частиц люпина подсырной сывороткой (система твердое тело-жидкость). Движущей силой процесса экстрагирования в системе твердое тело-жидкость является разность между концентрацией растворяющего вещества у поверхности твердого тела С и его средней концентрацией С0 в основной массе раствора. Концентрация на границе раздела фаз обычно принимается равной концентрации насыщенного раствора Сн, поскольку вблизи поверхности твердого тела равновесие устанавливается довольно быстро. Тогда движущая сила процесса выражается как Сн-С0. Построена кривая извлечения экстрактивных веществ из люпина подсырной сывороткой наложением низкочастотных механических колебаний.
Бесплатно
