Процессы и аппараты пищевых производств. Рубрика в журнале - Вестник Воронежского государственного университета инженерных технологий
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 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
Статья научная
Для описания неизотермического течения расплава зерновых культур в экструдере в качестве исходных уравнений были выбраны уравнения движения, уравнение неразрывности, уравнение энергии (теплового баланса), реологическое уравнение. Для решения модели приняты следующие допущения: течение движущейся вязкой среды принимается ламинарным и установившимся; силы инерции и гравитации по сравнению с силами трения и давления настолько малы, что ими можно пренебречь; вязкая среда (расплав) представляет собой несжимаемую жидкость, характеризующуюся постоянными теплопроводностью и температуропроводностью; изменением теплопроводности в продольном направлении пренебрегали в связи с тем, что конвективный перенос теплоты в направлении течения выше, чем перенос теплоты теплопроводностью; теплопередача в направлению перпендикулярном течению расплава происходит только за счет теплопроводности. Для решения системы уравнений с учетом конвективной теплопередачи был использован численный метод конечных разностей, сущность использования которого заключалась в том, что рассматриваемая область (канал экструдера) разбивается на расчетные ячейки с помощью сетки. Сетка состояла из прямоугольных ячеек с постоянным шагом между узлами, которые точно лежат на границах области интегрирования. При этом дифференциальные уравнения преобразовывались в разностные уравнения путем замены производных в точке конечными разностями по границам ячейки. В результате решения получена математическая модель неизотермического течения расплава в канале экструдера. Для решения математической модели процесса экструзии зерновых культур при неизотермическом течении их расплавов составлена программа на алгоритмическом языке C++. Получена неизотермическая математическая модель процесса экструзии зерновых культур при температурах начала реакции Майяра, т. е. до 120-125 ?, которая позволяет выявить характер изменения температуры по длине экструдера. Сравнительный анализ результатов численного решения и экспериментальных данных показал хорошую сходимость: среднеквадратичное отклонение не превышало 12,7%.
Бесплатно
Математическая модель течения расплава в канале гранулятора
Статья научная
Гранулирование углеводно-витаминно-минеральных добавок на основе мелассы проводится при высокой влажности (до 26 %), поэтому для стабильной работы гранулятора необходимо выявить характер течения расплава в нем. Для описания неизотермического течения расплава в грануляторе была разработана математическая модель, в которой в качестве исходных уравнений были использованы: уравнение неразрывности, уравнение движения и реологическое уравнение. Б ыли приняты следующие допущения: течение расплава в грануляторе представляет собой установившийся ламинарный поток; силами инерции и гравитации можно пренебречь; расплавы представляют собой несжимаемые жидкости; градиент скорости в направлении течения значительно меньше, чем в поперечном направлении; градиент давления по поперечному сечению канала постоянен; течение является полностью гидродинамически развитым; в лиянием эффектов на входе в канал и выходе из него можно пренебречь. В связи с принятыми допущениями можно считать, что в рассматриваемом грануляторе значимыми являются только компоненты скорости в направлении оси х, а всеми членами уравнения с компонентами и их производными по координатам y и z можно пренебречь. В результате решения были получены: выражение для средней скорости, уравнение для определения объемного расхода, формула для расчета среднего времени пребывания расплава в грануляторе, уравнение для определения напряжения сдвига, уравнение для определения скорости сдвига и уравнение для определения потери давления. Результаты расчетов по полученным уравнениям хорошо согласуются с экспериментальными данными, отклонения изменялись в диапазоне 16-19 %. Полученные сведения о характере перемещения расплава в грануляторе позволили разработать методику расчета для проектирования рациональной конструкции формующего узла гранулятора.
Бесплатно
Статья научная
Рассмотрена математическая модель процесса диффузии жидких компонентов внутрь экструдированных гранул комбикорма для ценных пород рыб в условиях вакуумного напыления. Это позволит увеличить содержание жира до 40% и повысить усвояемость и питательные свойства комбикорма. Предложено для описания процесса диффузии жидкости в пористых гранулах использовать дифференциальное уравнение молекулярной диффузии с граничными условиями третьего рода. Для математического описания было использовано решение уравнения нестационарной молекулярной диффузии для тел, имеющих геометрическую форме неограниченного цилиндра (такими телами можно считать экструдированные гранулы). Проведенные исследования при значениях критерия Био свыше 100, показали, что концентрация жидких добавок внутри экструдированных гранул становится равной концентрации жидких добавок на их поверхности. Данное решение при постоянстве концентрации жидких добавок на поверхности экструдированных гранул имеет вид быстросходящегося ряда. Учитывая, что при числах Фурье больше 0.3 ряд быстро сходится, то можно отбросить все члены ряда, кроме первого. Таким образом, полученное решение уравнения нестационарной молекулярной диффузии при постоянстве концентрации жидких добавок на поверхности гранул имело вид быстросходящегося ряда. Логарифмируя данное уравнение и решая его относительно критерия Фурье, получили выражение для определения продолжительности процесса диффузии. Сравнение расчетных кривых и экспериментальных данных показало, что среднеквадратичное отклонение не превышало 14.3%. Применение вакуумного напыления жидких добавок на поверхность гранул позволило увеличить коэффициент диффузии с 4.78х10e-4 до 6.112х10e-4 м2/с по сравнению с традиционной технологией дражирования в барабанном аппарате.
Бесплатно
Математическое моделирование процесса микронизации зерна
Статья научная
В процессе микронизации зерна влага испаряется, в основном, в периоде убывающей скорости сушки. Слой зерна, находящийся на поверхности транспортера микронизатора, будем рассматривать как горизонтальную пластину. Вследствие того, что в процессе микронизации с поверхности зерен испаряется незначительное количество влаги (в пределах 2-7 %) будем считать пластину постоянной толщины. Поскольку в процессе микронизации структура зерна претерпевает изменения, то для достижения точного решения уравнений необходимо учитывать изменения теплофизических, оптических и др. параметров. В уравнение теплопереноса необходимо добавить слагаемое, отвечающее за инфракрасный нагрев. Ввиду малой толщины зерна, пренебрегаем процессами, происходящими на краю зерна, то есть фактически рассматриваем задачу для бесконечной пластины. Для проверки адекватности математической модели процесса микронизации зерна пшеницы необходимо сопоставим функции влагосодержания от времени, полученные из решения системы уравнений, с измеренными экспериментальными данными опыта. Численное решение системы уравнений для периода убывающей скорости сушки осуществим с помощью математического пакета Maple 14, подставляя значения констант в систему. Расчет средней относительной ошибки не превышает 7-10 % и показывает хорошее соответствие расчетных данных с экспериментальными значениями.
Бесплатно
Математическое моделирование процесса сушки снеков из фарша бычка азовского в псевдоожиженном слое
Статья научная
Предложена математическая модель процесса сушки снеков из фарша бычка азовского в псевдоожиженном слое с распределенными параметрами процесса теплообмена между поверхностью анизотропного тела и окружающей средой. Рассмотрено решение задачи нестационарной теплопередачи путем теплопроводности с использованием метода Галёркина. Пробные и поверочные функции используемого метода, реализованные в среде инженерных расчетов PTC MathCAD линейно независимы, представляют собой первые элементы полной системы полиномиальных функций и удовлетворяют граничным и начальным условиям. Проведены теоретические и экспериментальные исследования, которые позволяют рассмотреть процесс сушки снеков из фарша бычка азовского в псевдоожиженном слое и научно обосновать варианты его совершенствования. По результатам экспериментальных исследований показана адекватность полученной математической модели. Доказано, что при равномерном начальном распределении температуры в процессе предварительного прогрева температурная неоднородность возрастает вплоть до момента фазового перехода на поверхности высушиваемого объекта. Установлена важность учета фазы предварительного прогрева влажного материала, так как на этой стадии формируется температурный профиль, отличающийся значительной неоднородностью. Это особо важно, так как температурная неоднородность непосредственно влияет на качество пищевого продукта. Подтверждена возможность учета анизотропии в процессах теплообмена при использовании объемной математической модели переноса с распределенными параметрами. Разработанная методика позволяет значительно увеличить точность решения анизотропной краевой задачи, путем замены операции интегрирования элементов матриц жесткости системой дифференциальных уравнений алгебраическими формулами.
Бесплатно
Математическое моделирование теплои массообменных процессов в реакторе анаэробного сбраживания
Статья научная
Разработанная программа позволяет смоделировать температурный режим реактора и разработать рекомендации по оптимальным величинам основных параметров процесса. Математическая модель тепло- и массообменных процессов в реакторе анаэробного сбраживания строится с учетом трехслойной структуры среды в реакторе.
Бесплатно
