Процессы и аппараты пищевых производств. Рубрика в журнале - Вестник Воронежского государственного университета инженерных технологий
Кинетика процессов обезвоживания и нагрева рыбы при обжаривании, полугорячем и горячем копчении
Статья научная
Разработаны расчетные методы построения кривых кинетики обезвоживания и нагрева рыбы для процессов обжаривания, полугорячего и горячего копчения. Предлагаемые методы расчета основываются на общих закономерностях тепло-массообмена данных процессов. На основе изучения закономерностей обезвоживания на кривых кинетики выявлены критические точки, характеризующие переход от удаления влаги с меньшей энергией ее связи с материалом к удалению таковой с большей энергией связи, а также влияние усадки продукта на скорость удаления влаги. Эти критические точки характерны и для температурных кривых. Предложено температурную кривую заменить ломаной линией, состоящей из трех прямых, пересекающихся в точках, соответствующих критическим влажностям и критическим температурам. Значительное количество опытного материала по исследованию закономерностей кинетики обезвоживания и нагрева рыбы при различных режимах авторами представлено в виде обобщенных зависимостей. Методика позволяет моделировать процессы нагрева и обезвоживания рыбы и на основе расчетных данных осуществлять выбор наиболее рациональных режимов.Предложенная методика дает возможность расчетным путем строить кривые кинетики нагрева и кинетики обезвоживания в процессах обжаривания, полугорячего и горячего копчения рыбы, что позволяет оптимизировать тот или иной процесс, проектировать более эффективные с точки зрения расхода сырья и энергии технологии, а также создавать более совершенные аппараты или модернизировать существующее оборудование с учетом взаимосвязи тепловых и массообменных процессов.
Бесплатно
Кинетика сушки свекловичного жома
Статья научная
Рассмотрено влияние режимных параметров на кинетику сушки свекловичного жома как пектиносодержащего сырья. Обоснована сущность активных гидродинамических режимов.
Бесплатно
Статья научная
Актуальность применения компонентов крови в качестве сырья для выработки из нее продуктов, способствующих профилактике и лечению железодефицитных состояний не вызывает сомнений. Кроме того белковые соединения крови крупного рогатого скота обладают высокой усваиваемостью организма человека, а комплекс незаменимых аминокислот обуславливает ее привлекательность в качестве добавки при выработке широкого ассортимента мясной продукции. Единственно возможным способом в настоящее время сгущения термолабильных соединений крови является криоконцентрирование, осуществляемое в диапазоне температур приближенных к криоскопической температуре. Исследованы кинетические особенности криоконцентрирования крови крупного рогатого скота на экспериментальной установке циклического действия. Показано, что условия криоконцентрирования определяются температурой кипения хладагента в испарителе установки, расхода исходной крови, омывающей поверхность теплообмена и содержанием растворимых соединений в исходной жидкости...
Бесплатно
Кинетические закономерности и оптимизация процесса сушки жома красного клевера
Статья научная
Исследования кинетики процесса сушки проводились с жомом красного клевера на экспериментальной сушильной установке перегретым паром при атмосферном давлении в активных гидродинамических режимах. Были получены рациональные интервалы изменения параметров.Решена задача оптимизации, которая позволила выделить оптимальную область изменения входных факторов по трем критериям посредством компромиссных решений.
Бесплатно
Статья научная
Используя научно-практический опыт и анализ инновационной активности, сложившейся в последнее время по модернизации пищеконцентратного производства, предложен новый вариант энергоэффективной переработки крупяных культур с использованием перегретого пара и непосредственным вовлечении в варочно-сушильный процесс вторичных энергоресурсов с применением парокомпрессионного теплового насоса. Предложен способ производства крупяных концентратов, который реализован с помощью микропроцессорного управления технологическими параметрами. По информации о ходе процессов мойки, варки, сушки и охлаждения крупы микропроцессор обеспечивает управление режимными параметрами при ограничениях, обусловленных как получением варено-сушеной крупы высокого качества, так и экономической целесообразностью. При этом непрерывно определяется количество влаги в контуре рециркуляции, образовавшегося за счет испарения из крупы в процессе сушки. Для реализации предлагаемого способа производства варено-сушеных круп предложено использовать холодильно-компрессорный агрегат, работающий в режиме теплового насоса. В качестве хладагента следует использовать хладон 12В1 CF 2ClBr с температурой кипения в испарителе 4 °С и температурой конденсации 153,7 °С. Подключение теплового насоса в схему теплоснабжения производства варёно-сушеных круп вместо электрического пароперегревателя позволит сократить теплоэнергетические затраты в 1,72 раза. Предлагаемый способ производства и управления технологическими параметрами в области допустимых технологических свойств продукта обеспечит высокое качество варено-сушеных круп; повышение тепловой эффективность за счет полного использования теплоты отработанного перегретого пара; снижение удельных энергозатрат на 25-30 %; создание безотходной и экологически чистой технологии крупяного производства.
Бесплатно
Комплексная технология переработки томатного сырья
Статья научная
В качестве объекта исследования были использованы плоды томатов, выращенных в центральных и южных районах страны, которые содержат 5-6 % сухих веществ, в том числе 0,13 % пектина, 0,86 % клетчатки, 0,5 % органических кислот, 0,5 % минеральных веществ и т. д. Эти томаты, выращенные в горах, на почве с высокой минерализацией, отличаются повышенным содержанием ценных компонентов и длительной сохранностью. Для извлечения ценных компонентов из высушенных томатных выжимок применен способ СО 2-экстракции. Рассмотрена технологическая и экологическая целесообразность ступенчатой сушки томатов в гелиосушилке и в среде инертного газа; усовершенствована схема производства сушеных томатов; разработана установка для сушки томатных выжимок; разработана схема производства порошков из мякоти, кожицы и семян томатов. Комбинированный способ сушки томатных выжимок заключался в одновременном использовании электромагнитного поля низкой и сверхвысокой частоты и обдува поверхности продукта горячим азотом. Проведение процесса сушки в среде инертного газа азота интенсифицировало процесс удаления влаги из томатного сырья. Доказана целесообразность использования томатного порошка как обогащающей добавки. На основе изучения химического состава томатного порошка из выращиваемых в Дагестане сортов томатов, проведения органолептической оценки и физико-химических исследований готовой продукции, доказана лучшая степень восстанавливаемости томатного порошка при производстве восстановленных соков и томатных напитков.
Бесплатно
Статья научная
В статье представлены комплексные исследования вакуум-сублимационного обезвоживания продукта на основе форменных элементов крови убойных животных.
Бесплатно
Конструктивное оформление и методика расчета процесса получения сливочно-растительных спредов
Статья научная
В настоящее время активирована работа по разработке и внедрению полезных для здоровья продуктов питания, снижению удельных затрат при производстве масложировых продуктов. Ввиду многокомпонентности многих эмульсионных продуктов и разницы в их агрегатном состоянии существует необходимость совершенствования конструкций оборудования для из производства. Основными показателями процесса перемешивания являются интенсивность и эффективность, а также расход энергии на проведение процесса. При получении эмульсий эффективность перемешивания может характеризоваться размером образующихся частиц дисперсной фазы, а интенсивность – временем достижения цели процесса – однородной структуры при многокомпонентности продукта, при минимальных энергетических затратах. Для того чтобы определить время достижения результата процесса в качестве оценки можно использовать безразмерную концентрацию. Эффективность перемешивания была оценена по дисперсности эмульсии. Исследования проводились на микроскопе «Микрометр 3» при увеличении в 400 раз...
Бесплатно
Критериальное моделирование процесса центробежного разделения утфеля III кристаллизации
Статья научная
Фильтрующие центрифуги непрерывного действия (ФЦНД) используют в пищевой, химической и других отраслях промышленности. Данный тип машин предназначен для разделения суспензий с нерастворенной твердой фазой, обезвоживания кристаллических и зернистых продуктов, классификации материалов по крупности, осветления суспензий малой концентрации. Центрифуги такого типа применяют также для разделения суспензий с твердой фазой, крупностью частиц 5–74 мкм и объемным содержанием 5–30%. Характерной конструктивной особенностью таких центрифуг является барабан в виде дырчатого ротора. При количественном анализе процесса разделения суспензий на ФЦНД необходимо учитывать структуру потока, кинетику формирования осадка на стенке ротора, сгущенность обрабатываемой жидкостной системы, вариативность частиц взвеси по размеру. Цель работы: с позиций теории подобия физических процессов, на примере центробежного разделения утфеля третьего продукта, количественно проанализировать кинетику выделения из сахарсодержащего раствора кристаллов сахарозы и обезвоживания данного раствора в рабочем объеме фильтрующей центрифуги непрерывного действия. В основу исходных положений исследуемого процесса полагали механические и геометрические параметры центробежного оборудования типа ФЦНД, а также физико-механические и дисперсионные характеристики обрабатываемой жидкостной системы. Что позволило на базе физико-математического моделирования количественно проанализировать кинетику выделения из сахарсодержащего раствора среднедисперсных по составу кристаллов сахарозы, а также рассчитать процесс обезвоживания данного раствора в рабочем объеме фильтрующей центрифуги непрерывного действия. В качестве управляющего параметра процесса использовали коэффициент осветления – синтетический (интегративный) показатель остроты разделения жидкостной системы. В результате численного эксперимента по анализу зависимости коэффициента осветления от производительности центрифуги на оборудовании типа ФВИ-1001К-1 получены данные, близкие наблюдаемым на реальной центрифуге.
Бесплатно
Линия производства киселей на основе гречневого и ячменного крахмалов
Статья научная
Данная работа посвящена развитию линии производства киселей на основе гречишного и ячменного крахмалов, позволяющей использовать их структурно-механические и химические свойства, исследуя реологические характеристики растворов гречневого и ячменного крахмалов, получать сухие гранулированные напитки на основе растительного сырья, которые частично будут решать проблемы сбалансированности питания
Бесплатно
Линия производства сушеных яблок, груш, моркови, тыквы и чипсов
Статья научная
Линия предназначена для переработки плодоовощного сырья и получения сушеных яблок, груш, моркови тыквы и плодовоовощных чипсов. Линия решает задачи повышения качества готового продукта и тепловой эффективности производства за счет более рационального чередования технологических режимов влагоприращения и влагоудаления с высокой степенью использования энергетического потенциала теплоносителя, применения одинакового по виду инертного теплоносителя (пара) для технологических тепловых процессов, снижения удельных энергозатрат и металлоемкости, а также интенсификации влагоиспарения и создания компактной многофункциональной технологической линии для производства плодоовощных продуктов с расширенным ассортиментом. Технологическая линия производства сушеных яблок, груш, моркови, тыквы и плодоовощных чипсов включает моечную машину, инспекционный транспортер, калиброватель, машину для удаления семенного гнезда и устройство резки плодов и овощей на пластины, сульфитатор, сушилку и расфасовочно-упаковочный автомат. При этом линия содержит комбинированный тороидальный аппарат для влаготепловой обработки непрерывного действия, разделенный на секции: секцию подогрева сырья, секцию конвективной сушки, секцию предварительной гидротермической обработки, которая расположена между секциями СВЧ-сушки, и секцию охлаждения высушенного продукта, предназначенную для доведения продукта до конечной готовности. В линии предусмотрен комплекс оборудования из барабанной машины с моечным блоком и многофункциональной установки с дроблением сырья и отделением семечек с учетом типа сырья. Использованы рециркуляционный контур, подогрев исходного сырья, отработанные после сушки пар и конденсат в замкнутом контуре для создания энергосберегающей технологии производства готового продукта. Линия представляет собой модульные блоки и перенастраивается в зависимости от вида получаемых сушеных яблок, груш, тыквы или плодовоовощных чипсов на основе разработанных ресурсосберегающей схемы и комбинированной конвективно-СВЧ сушки сырья.
Бесплатно
Магнитоакустическая интенсификация процесса очистки фосфатидного концентрата
Статья научная
В работе предложена эффективная технология и машинно-аппаратурная схема очистки фосфатидного концентрата магнито-акустическим способом с применением дистилляции спиртовых растворителей из модифицированных погонов растительного масла. Обработка в ультразвуке 10 Вт/см2 и пульсирующем магнитном поле 2 Тл обеспечивает получение высококачественного лецитинсодержащего продукта в виде гранул нерастворимой в спирте фракции и жидкой жиросодержащей ее части при низкой величине отходов, поглощенных силикагелем. В задачи исследования входит изучение влияния гидродинамических комплексных воздействий на процессы ассоциации и деассоциации свободных жирных кислот и других сопутствующих липидов в составе погонов подсолнечных масел, обоснование применения силикагеля в качестве эффективного нейтрализующего и адсорбирующего агента, определение рациональных режимов процесса получения высококачественного лецитинсодержащего продукта в вакуумном молекулярном дистилляторе. Актуальность работы «Совершенствование процесса и оборудования для дистилляции погонов растительных масел, обработанных в ультразвуке» состоит в том, что в настоящее время в России практически отсутствуют отечественные научные труды в этом направлении. Предлагаемая технология получения модифицированных подсолнечных лецитинов, позволяет получать как фракционированные лецитины с массовой долей ацетонрастворимых веществ более 60%, так и обезжиренные лецитины с массовой долей ацетоннерастворимых веществ до 95% с повышенным содержанием физиологически ценных групп фосфолипидов. Обезжиренные лецитины более гидрофильны, имеют менее выраженный запах и более низкую кислотность.
Бесплатно
Математическая интерпретация кинетических закономерностей сушки свекловичной стружки
Статья научная
Статья посвящена исследованию кинетики тепло-массообмена при сушке свекловичной стружки в барабанной сушильной установке с канальной насадкой. Основное внимание уделено анализу влияния ключевых параметров процесса: температуры сушильного агента (403–413 К), расхода воздуха (0.312–0.437 м³/с), степени заполнения барабана (30–35%) и частоты его вращения (1–2 об/мин). Экспериментальные исследования проводились на разработанной установке, обеспечивающей герметичность, контроль параметров и отбор проб без разгерметизации. Влажность продукта определялась методом высушивания при 378 К в соответствии с нормативом ТУ ОСТ 18–22–81. Для интенсификации процесса в сырую стружку вводили мучные отруби, абсорбирующие влагу и снижающие энергозатраты. Установлено, что повышение температуры воздуха с 403 до 413 К увеличивает скорость сушки на 15–20%, сокращая время обработки. Рост скорости воздушного потока и частоты вращения барабана также интенсифицирует процесс, тогда как увеличение степени заполнения усиливает гидродинамическое сопротивление, замедляя сушку. Кинетические кривые демонстрируют три характерных периода: прогрев, постоянная и убывающая скорость сушки. На основе экспериментальных данных разработаны критериальные уравнения теплообмена (Nu) для периодов постоянной (погрешность ≤17.5%) и убывающей скорости, учитывающие критерии Рейнольдса (Re), температурный симплекс и параметры влажности. Предложена инновационная двухсекционная барабанная сушилка, обеспечивающая раздельную обработку материала горячим воздухом и перегретым паром. Конструкция включает независимые секции с индивидуальным приводом, шнековый транспортер для предотвращения смешивания сушильных агентов и регулируемую заслонку для контроля конечной влажности (10–13%). Модернизация позволяет повысить интенсивность процесса на 25–30% и улучшить качество продукта за счет посекционной оптимизации температурного режима. Результаты работы могут быть применены при проектировании промышленных установок для переработки сельскохозяйственных отходов, сокращения энергопотребления и увеличения сроков хранения кормовых материалов.
Бесплатно
Математическая модель агломерации твёрдой дисперсной фазы в циклоне с жидкостно-капельным орошением
Статья научная
В работе рассмотрен процесс получения порошков с агломерированной структурой при распылительной сушке жидких пищевых и химических сред. Развитием этого направления служит метод, основанный на столкновении в циклонной камере диспергируемых жидких частиц и закрученного потока частиц уже высушенных, возвращаемых из системы отделения высокодисперсной фракции от отработанного теплоносителя. Таким образом, твёрдые частицы сталкиваются с каплями жидкости, смачиваясь при этом, за счёт этого при дальнейшем столкновении сухой частицы со смоченным участком другой сухой частицы образуется пространственная структура. Повторение такого процесса приводит к укрупнению частиц и к получению их агломератов или гранул. Для построения адекватной модели процесса агломерирования использование фундаментальных уравнений переноса импульса и массы затруднительно, поэтому для построения модели было решено применить принцип кинетических превращений при химических реакциях. Для учёта нанесения тонких плёнок жидкости на частицу и образования агломератов предлагается использовать кинетические коэффициенты, а при наложении гидродинамики идеального вытеснения задача записывается в виде Коши. Решение данной задачи происходит численным методом Эйлера по конечностно-разностной схеме. Качественный анализ результатов расчёта показывает, что эффективные режимы агломерации возможны в том случае, если кинетический коэффициент образования агломератов выше кинетического коэффициента образования плёнки на частицах, а также концентрация частиц твёрдой фракции должна быть выше концентрации частиц жидкой фракции, что в условиях стандартных распылительных сушилок с возвратом высокодисперсной фракции осуществить невозможно без разработки специальных узлов агломерации для сушильных установок.
Бесплатно
Статья научная
В нашем случае твердым телом является сырье растительного происхождения – люпин, измельченный в крупку, а экстрагентом – подсырная сыворотка. Турбулентная обстановка в аппарате создавалась наложением низкочастотных механических колебаний, которые оказывают значительное влияние на характеристики гидромеханических, массообменных и тепловых процессов. Эту особенность необходимо учитывать при расчетах экстракционных аппаратов. Сформулированы основные допущения для решения поставленной задачи. Записано уравнение движения одиночной частицы, которое приводится в ряде работ (Соу, Хинце, Чен, Протодьяконов и др.). Оно справедливо при мгновенных значениях параметров. Выписано более простое уравнение, описывающее движение дисперсной частицы, а также тензоры временной корреляции с последующим их разложением в интеграл Фурье. Далее, учитывая определение тензоров, показаны зависимости для расчета интенсивности хаотического движения сплошной и диспергированной фаз, а также получено конечное выражение, показывающее соотношение интенсивностей движения фаз...
Бесплатно
Математическая модель движения сырья в шнековом канале маслопресса
Статья научная
Посредством математического моделирования было представлено движение масличного сырья в шнековом канале. Получены уравнения, позволяющее определить среднюю скорость движения в шнековом канале, а также найти давление в конце канала шнека перед зоной фильтрации.
Бесплатно
Математическая модель неизотермического течения высоковязких сред в каналах матрицы экструдера
Статья научная
Рассматривается одномерное установившееся течение высоковязкой среды в цилиндрическом канале с учетом диссипации и зависимости коэффициента вязкости от температуры. Предположено, что на сравнительно малых интервалах температуры изменение коэффициента динамической вязкости с достаточной степенью точности можно принять линейным. В основу модели были положены уравнения гидродинамики жидкости и теплопереноса. В поставленной задаче температура стенки канала принимается постоянной. Получено приближенное решения рассматриваемой задачи, в соответствии с которым распределение скорости, давления и температуры ищется в виде разложения по степеням безразмерной поперечной координаты. Рассмотрен частный случай, когда в соотношениях распределение скорости, давления и температуры допустимо ограничиться следующим числом членов разложения: для скорости - первые 3, для давления - первые 2, для температуры - первые 5. Получены выражения для определения профиля температуры среды в канале и определения характеристик диссипативного разогрева. Для моделирования процесса теплопереноса высоковязких сред разработана программа для персональных электронно-вычислительных машин. Расчет проведен по экспериментальным данным исследования течения расплава зерновой смеси гречихи и сои для скорости нагрузки 0,08 мм/с. Методом машинного эксперимента осуществлена проверка полученных решений на адекватность реальному процессу теплопереноса. Анализ результатов указывает, что при малых значениях длины канала влияние диссипативной функции проявляется главным образом у стенки. При увеличении приведенной длины это явление распространяется на все сечение канала. При большой длине канала профиль температур целиком определяется диссипацией. В случае теплообмена, обусловленного только теплотой трения, форма кривых распределения температур является следствием взаимодействия эффектов нагрева за счет вязкого сдвига с эффектами охлаждения за счет теплопроводности. Отклонение расчетных данных от экспериментальных по абсолютному значению не превышало 12 %.
Бесплатно
Математическая модель процесса коэкструдирования пищевых масс
Статья научная
Рассмотрен процесс коэкструдирования пищевых масс. Получены уравнения движения в кольцевой и цилиндрической трубе двух соприкасающихся вязкопластичных жидкостей. Определены постоянные коэффициенты уравнений, зависящие от параметров процесса и конструктивных размеров коэкструзионной насадки.
Бесплатно
Статья научная
Разработана математическая модель комбинированной радиационно-конвективной сушки фруктовых и овощных чипсов при импульсном энергоподводе, описывающая изменение температуры и влагосодержания в периоде постоянной и периоде убывающей скорости сушки.
Бесплатно
Статья научная
Для качественного применения ультрафильтрационных процессов концентрирования и очистки пищевых растворов требуется как экспериментальные исследования, так и математическое описание процессов мембранного процесса разделения растворов с позиций разработке расчетных математических моделей. В данной работе путем аналитического решения уравнений, то есть методом конечных разностей решены математические уравнения. Для получения системы, решались уравнения неразрывности потока, уравнения конвективной диффузии, уравнений Навье-Стокса и уравнения расхода с граничными условиями с целью построения математической модели процесса ультрафильтрационного концентрирования белка в подсырной сыворотки при производстве сычужных сыров. В результате аналитического решения уравнений получена система математических уравнений, позволяющих строить профиль изменения скоростей течения раствора по сечению межмембранного канала и определять концентрацию белка в подсырной сыворотке по длине трубчатого ультрафильтрационного элемента БТУ 05/2 промышленного типа. Полученная математическая модель позволяет теоретически описывает процесс ультрафильтрационного концентрирования белка в подсырной сыворотке по всей длине мембранного канала трубчатого элемента при ламинарном и переходном режимах течения раствора. Полученная система математических уравнений позволяет находить численные значения массового расхода подсырной сыворотки, дают возможность рассчитать удельный выходной поток при изменении трансмембранного давления и рассчитывать концентрации растворенных веществ во вторичном молочном сырье на левой и правой ультрафильтрационной мембране межмембранного канала. Проведена адекватность разработанной математической модели путем сравнения расчетных и экспериментальных данных по удельному выходному потоку при изменении трансмембранного давления в межмембранном канале от 0,1 до 0.25 МПа при ультрафильтрационном концентрировании подсырной сыворотке. Отклонение расчетных данных найденных по математической модели от экспериментальных исследований, полученных на полупромышленной ультрафильтрационной установке трубчатого типа БТУ 05/2 с применением полупроницаемых мембран, у которых активный слой выполнен из фторопласта, полусульфоона и полиэфирсульфона, не превышало 10%.
Бесплатно
