СНЄЖКІН Ю. Ф.

Сортировать по умолчанию названию
  • ПРОЦЕС СУШКИ ПОДРІБНЕНОЇ МОРКВИ В КОНВЕКТИВНІЙ СУШАРЦІ

    Сушіння являється найкращим консервантом для зберігання продуктів харчування, також воно дозволяє здешевити їх транспортування, надати їм необхідні властивості [1]. Для сушіння овочів та фруктів найкраще застосовувати конвективну сушку, так як вона дозволяє отримати очікувані фізичні та хімічні показники, при правильному, оптимальному виборі режиму сушіння[2]. Метою даного проекту є експериментально дослідити кінетику процесу сушіння моркви та квасолі, побудувати криві сушіння та зробити висновок щодо оптимального режиму сушіння. Також є припущення, що при сушінні моркви та квасолі разом відбуватиметься значна інтенсифікація процесу, так як в даному випадку квасоля виступатиме адсорбентом, оскільки вона є більш сухою, тому буде відбирати частину вологи на себе. Такий спосіб дозволить зменшити кількість підведеної енергії, що зробить процес сушки більш м’яким та покращить фізико-хімічні властивості продукту після його відновлення його вологою (колір, смак та т.ін.). Для дослідження процесу сушки суміші моркви та квасолі була створена експериментальна установка. Схема установки подана на рисунку 1, криві сушіння зображено на рисунку 2. Експериментальний стенд (рисунок 1) складається з системи ізольованих повітряних каналів з пристроями для теплової обробки матеріалів (1) вимірювальних ділянок, вимірювальних пристроїв для заміру величин, які характеризують кінетику сушіння досліджуваного матеріалу. Камера для сушіння представляє собою прямокутний короб, виконаний з листової сталі. Камера має бокові люки з прозорими стінками, а також штуцери для виходу термоелектричних перетворювачів від матеріалу до потенціометру(4) та трубки Піто(10). Проведені досліди показали, що в елементарному шарі товщиною в 6 мм при високо інтенсивних режимах процес сушіння протікає в 2 періоді. Перший період спостерігається при більш м’яких режимах сушіння при підвищеному вологовмісту теплоносія. При цьому температура поверхневого шару матеріалу постійна і рівна температурі вологого термометру. Так як, в початковий момент сушіння, коли холодний зразок вноситься в сушильну камеру, на його поверхні конденсується пара, маса його дещо збільшується, а температура матеріалу різко зростає до температури вологого термометру. Прологарифмувавши значення та усереднивши їх, отримали рівняння усередненої кривої сушки: Ln(c) = 0,3265(Ln(η))^3 – 3,8028(Ln(η))^2 +12,878Ln(η) – 7,2785, у межах температури від 80 до 120 ºС, швидкості 1 м/с, вологовмісті теплоносія 10 г/м та типорозмірі зразків 6 мм. Результати досліджень залежність зміни температури поверхні від часу сушіння, при різних режимах сушіння (різна температура теплоносія та вологість сушильного агенту, так як швидкість та розмір зразків однаковий), після логарифмування описується рівнянням Ln(t) = 0,2813Ln(η) + 3,3019, у межах температури від 80 до 120 ºС, швидкості 1 м/с, вологовмісті теплоносія 10 г/м та типорозмірі зразків 6 мм. Висновки. У результаті досліджень ми отримаємо математичні залежності Ln(c) від Ln(η) та Ln(t) від Ln(η), що дозволяє значно спростити методику розрахунку апарату для виготовлення харчових порошків.

    Переглянути
  • Модернізація бражно-ректифікаційної установки для одержання напівфабрикату паливного етанолу

    На сьогодні в багатьох країнах світу діють програми по застосуванню етанолу в автомобільному паливі (Бразилія, США, Канада, Євросоюз, Аргентина, Китай, Австралія, Японія та ін.). У зв’язку з цим значно збільшуються потреби у виробництві технічного етилового спирту. Етанол (етиловий спирт) - органічна речовина, яка має важливе значення в промисловості і побуті завдяки своїм властивостям. Вона широко використовується як розчинник, пальне, сировина для багатьох хіміко-технологічних процесів у різних галузях промисловості України. Тому розробка устаткування для виробництва цього вуглеводню, що відповідає сучасним вимогам, є актуальною і важливою задачею. Метою даної роботи є модернізація бражно-ректифікаційної установки для одержання напівфабрикату паливного етанолу. Зазвичай в технологічній схемі виробництва паливного етанолу використовується тарілчаста ректифікаційна колона періодичної дії, основними недоліками якої є погіршення якості дистиляту по мірі протікання процесу, значні втрати тепла і зменшення продуктивності при періодичній загрузці і розгрузці кубу, а також великі капітальні затрати на ремонт, складність конструкції тарілки та великі габаритні розміри колони. Ми пропонуємо насадкову ректифікаційну колону безперервної дії, яка забезпечує відсутність простоїв між операціями, це підвищить продуктивність колони, також наявність перерозподільних пристрої збільшує дійсну поверхню контакту фаз. Для проектованої ректифікаційної колони характерна легкість обслуговування і автоматизація процесу. Корпус колони виконано роз’ємним для полегшення ремонту. А також пропонується замінити кожухотрубний теплообмінник для нагріву вихідної суміші – пластинчастим розбірним, так як його недоліками є складність в виготовленні та очистці трубчатки від забруднення. Перевагами пластинчастого теплообмінника є інтенсивний теплообмін, простота в виготовленні, компактність. Обраний теплообмінник має малий гідравлічний опір, зручний в монтажі та очистці від забруднення. На даному етапі виконано основні розрахунки що підтверджують працездатність та надійність конструкції ректифікаційної колони та пластинчастого теплообмінника. Розроблено складальні креслення ректифікаційної колони та теплообмінника.

    Переглянути
  • Ефективна технологія одержання каротиновмісних порошків

    Забруднення довкілля різноманітними токсичними нуклідами та стійкими органічними забруднювачами примушує вчених та спеціалістів у сфері харчування розв’язувати проблему створення харчових продуктів, які підвищують опір організму шкідливим факторам. Найгостріше ця проблема існує в Україні в зв’язку з аварією на ЧАЕС, тому створення продуктів радіозахисної та імуномоделюючої дії є особливо актуальним. Основою для створення таких продуктів може бути рослинна сировина, в якій містяться біологічно активні речовини, які навіть у незначній кількості позитивно впливають на організм людини. Багато таких цінних речовин втрачаються під час переробки та зберігання овочів і фруктів. Особливо цінними у рослинній сировині є каротинові речовини, з яких у процесі гідролізу утворюється вітамін А (ретинол). Він перешкоджає утворенню в крові холестерину та жирових відкладень на стінках кровоносних судин, зміцнює імунну систему організму, має протипухлинну, антиканцерогенну, антимутагенну, антиінфекційну та антистресову дії. Кількість каротину, що засвоюється організмом людини із сирої моркви при дієті без жиру, не перевищує 1 % [1]. За таких же умов з вареної моркви засвоюється 19 % каротину завдяки пошкодженню оболонки клітин. Після додавання оливкової олії засвоюваність збільшується до 25 %. Відомо, що каротиноїди найкраще перетворюються у ретинол тоді, коли в раціоні харчування є достатня кількість легкозасвоюваного білка та жиру. Тому доцільним є створення таких каротиновмісних порошкових сумішей, які містили б у собі повний комплекс цих сполук. Як домішка цим вимогам відповідає така рослина, як соя. Щоб зберегти поживні речовини в сухому продукті, використовують різні види видалення вологи, у першу чергу, сушіння [2]. Щоб його інтенсифікувати, можна впливати на температуру сушильного агенту, його вологовміст і швидкість руху. Проте, можливості інтенсифікації конвективного сушіння термолабільних матеріалів через підвищення температури сушильного агенту обмежені, оскільки це погіршує якість кінцевого продукту. Із зниженням вологовмісту повітря пов’язані значні енерговитрати. Технологія зневоднення термолабільних матеріалів потребує також збалансування швидкості відведення вологи з поверхні матеріалу зі швидкістю дифузії вологи в матеріалі, оскільки нерівномірна вологість внутрішніх шарів призводить до руйнування природної структури й властивостей харчових продуктів. У свою чергу, сублімаційне чи вакуумне сушіння, що, зазвичай, використовують для низькотемпературного зневоднення сировини, потребує значних капіталовкладень та енергетичних витрат. Під час розробки технології одержання соєво-овочевих концентратів великого значення набувають методи інтенсифікації масообмінних процесів із зниженням питомих витрат теплоти. Із метою зниження енергоємності, скорочення тривалості оброблення й підвищення якості продукту запропоновано технологію одержання порошків рослинного походження, яка передбачає використання теплонасосного конвективного сушіння із замкнутим циркуляційним контуром і примусовим зневодненням сушильного агенту. Використання запропонованої технології дозволяє забезпечити високу екологічну чистоту процесу сушіння та значно зменшити витрати первинної енергії на видалення вологи порівняно з традиційними схемами одержання овочевих порошків. Оскільки дана технологія досить нова і досліджена недостатньо, то перед нами поставлена задача дослідити тепломасообмінні процеси під час одержання каротиновмісних порошків, підібрати режими сушіння та визначити параметри. теплонасосної конвективної сушарки із замкнутим циркуляційним контуром і примусовим зневодненням сушильного агенту.

    Переглянути
  • ДОСЛІДЖЕННЯ ПРОЦЕСУ СУШКИ СУМІШІ ОВОЧІВ В КОНВЕКТИВНІЙ СУШАРЦІ

    Сушіння являється найкращим консервантом для зберігання продуктів харчування, також воно дозволяє здешевити їх транспортування, надати їм необхідні властивості [1]. Вологу можна видаляти механічними способами (наприклад, віджимом), але більш повне обезводжування досягається лише шляхом випарювання вологи і відводом утворюваних парів, тобто з допомогою теплової сушки. При цьому попереднє приготування перед сушкою механічними способами (наприклад, подрібнювання на більш дрібні шматки потрібної форми), а потім – сушінням. Такий комбінований спосіб видалення вологи дозволяє підвищити економічність процесу [2]. В хімічному виробництві, як правило, приміняється штучне сушіння на спеціальних установках, так як процес процес природного сушіння на відкритому повітрі занадто довгий і не дає потрібних фізичних властивостей. Для сушіння овочів та фруктів найкраще застосовувати конвективну сушку, так як вона дозволяє отримати очікувані фізичні та хімічні показники, при правильному, оптимального виборі режиму сушіння. Метою даного проекту є експериментально дослідити кінетику процесу сушіння моркви та квасолі, побудувати криві сушіння та зробити висновок щодо оптимального режиму сушіння. Також є припущення, що при сушінні моркви та квасолі разом відбуватиметься значна інтенсифікація процесу, так як в даному випадку квасоля виступатиме адсорбентом, оскільки вона є більш сухою, тому буде відбирати частину вологи на себе. Такий спосіб дозволить зменшити кількість підведеної енергії, що зробить процес сушки більш м’яким та покращить фізико- хімічні властивості продукту після його відновлення його вологою (колір, смак та т.ін.). Оскільки, сушіння овочів та фруктів не лише є хорошим методом консервації, а й значно зменшує їхню вагу, це в свою чергу значно полегшує їх транспортування, а отже і є економічно доцільнішим. Для дослідження процесу сушки суміші моркви та квасолі була створена експериментальна установка. Експериментальний стенд складається з системи ізольованих повітряних каналів з пристроями для теплової обробки і циркуляції теплоносія, вимірювальних ділянок, сушильних камер (вертикальної та горизонтальної), вимірювальних пристроїв для заміру величин, які характеризують кінетику сушіння досліджуваного матеріалу. Камера для сушіння представляє собою прямокутний короб, виконаний з листової сталі. Камера має бокові люки для з прозорими стінками, а також штуцери для виходу термоелектричних перетворювачів від матеріалу до потенціометру та трубки Піто. Щоб мати уявлення про вплив режиму сушіння на її тривалість, криві кінетики сушіння систематизуються за параметрами, що характеризують режим. Наприклад, якщо вивчається вплив температури, то на графіках наносяться криві сушіння, які відповідають різним температурам повітря, але при однаковій вологості і швидкості руху повітря. Якщо початковий вологовміст матеріалу різний, то криві сушіння можуть бути приведені до одного початкового вологовмісту шляхом переміщення їх по осі абсцис, якщо при цьму ми не виходимо з області періоду сталої швидкості сушіння. Необхідно відмічати реальний початковий вологовміст матеріалу, так як останній в загальному випадку впливає на критичний вологовміст.

    Переглянути
  • ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНЕ ДОСЛІДЖЕННЯ ТЕПЛО ТА МАСООБМІНУ В ПРОЦЕСІ ВИГОТОВЛЕННЯ ФУНКЦІОНАЛЬНИХ ПОРОШКІВ

    Одне з завдань технології сушіння полягає в розробці методів оптимального управління тепло та масоообмінними процесами, які протікають в тілі, з метою отримання продукту високої якості з регламентованими фізико-хімічними, структурно-механічними та органолептичними показниками[1]. Аналітичний розрахунок процесу досить складний для капілярно-пористих колоїдних тіл, оскільки містяться структури з різним механізмом утримання вологи . Отже, процес як правило досліджується експериментально. В якості об’єкту дослідження використано горохово-морквяну суміш в пропорції 1:2. Суміш розроблена як високоякісна, каротиновмісна харчова добавка з підвищеним вмістом білків. Морква містить багато каротиноїдів, які є джерелом вітаміну А для організму, особливо це важливо в часи напруженої екологічної ситуації, яка склалася в Україні, оскільки він є сильним антиоксидантом виводить токсини[2]. Горох використовується як природне джерело білків, жирів та вуглеводів. Компонент виступає в якості консерванту, оскільки містить жири, в яких розчиняються каротиноїди, в зв’язку з цим продовжується значно термін зберігання продукту. Приготування суміші здійснюється в декілька етапів: відбір сировини, мийка, бланшування моркви та гороху, подрібнення та гомогенізація для забезпечення однорідності розподілу компонентів в суміші, сушіння, розмелювання, фасування. Зразок дослідного матеріалу звантажувався до сушильної камери в контейнері з розмірами 45×25×15 мм. Процес сушіння проводився при таких значеннях параметрів : температура теплоносія Т – 60,80,100 0 С; товщина шару h – 5,10,15 мм; швидкість сушильного агенту V – 1,5;2,5;3 м/с. З інтервалом в 9 секунд фіксувалася маса та температура на поверхні та всередині зразка. При такій постановці отримаємо багатофакторний експеримент, що дає змогу більш детально дослідити тепло та масообмін в матеріалі під час сушіння[3]. За даними експериментів отримали залежності зміни маси тіла від часу(рис.1) також був проведений розрахунок зміни швидкості сушіння dW/dt ,%/хв, від вологовмісту W,% (рис.2). За наведеними залежностями встановлено: сушіння відбувається переважно в другому періоді, значення першої критичної вологості Wk1=350%, яка свідчить про закінченні періоду постійної швидкості і початок періоду падаючої швидкості.

    Переглянути
  • ДОСЛІДЖЕННЯ ПРОЦЕСУ СУШКИ НОВИХ КАРОТИНОВМІСНИХ ПРОДУКТІВ

    Сучасна наука і технологія тісно пов’язані з вирішенням проблеми задоволення потреби людства в нових харчових продуктах, тому їхня роль дедалі зростатиме. Однією з найважливіших умов забезпечення працездатності й активного довголіття людини є повноцінне та регулярне постачання організму всіма необхідними харчовими речовинами. Зі зменшенням фізичного навантаження людини потреба у великих об’ємах їжі зникла, що призвело до зниження вмісту нутрієнтів та мікронутрієнтів у раціоні харчування. У цих умовах ризик розвитку більшості поширених захворювань людини істотно збільшується. Та якщо вживати велику кількість їжі, то за малих енерговитрат це призведе до надлишкової маси тіла, зростання захворювань та навіть смерті. І знову ж таки, мала кількість їжі в раціоні харчування зумовлює нестачу багатьох важливих для життєдіяльності речовин. Тому метою моєї роботи є дослідження технології виготовлення так званих «функціональних продуктів», а саме морвяно-квасоляного функціонального харчового порошку. Функціональні продукти харчування [1] – не лише необхідні елементи харчового раціону, вони можуть бути також корисними в лікуванні захворювань, які є наслідком класичного дефіциту харчових речовин. Рослинна сировина (овочі та фрукти) особливо цінна завдяки вмісту аскорбінової кислоти, фолатів, каротиноїдів, біофлавалоїдів і є основним практично єдиним їх постачальником. Багато вітамінів, амінокислот втрачається під час зберігання й перероблення рослинної сировини, тому розробка більш ефективних і придатних способів перероблення та консервації харчових продуктів є досить актуальною. Дослідження процесу сушки суміші овочів проводились в конвективній сушарці, яка розроблена співробітниками ІТТФ НАН України. Було проведено дослідження кінетики зневоднення квасоляно-морквяного функціонального харчового порошку. Дані експериментальних досліджень представлені на графіках. На рис. 1показанікривівпливутемпературитеплоносія на кінетику сушіння морквяно-квасоляної суміші за різних температур при V = 3,5 м/c, d = 10 г/кг сухого повітря; розміри зразків 10*50*40 мм. З рис. 2.6 видно, що зі збільшенням температури теплоносія від 60 до 100 °С скорочується термін сушіння суміші на 35 %, а швидкість сушіння зростає в 1,5 рази. Але збільшення температури теплоносія призводить до підвищення температури до 100 °С на кінцевій стадії процесу сушіння, що призводить до явного погіршення якості сухого зразка суміші. При температурі теплоносія 100 °С сушіння відбувається значно інтенсивніше, але втрати каротиноїдів досягають 65%. Тому доцільно на кінцевій стадії понизити температуру теплоносія або сушити при нижчій температурі, тобто використовувати ступеневий режим. Зниження температури теплоносія на другому етапі сушіння доцільно зробити використовуючи інший метод, наприклад вакуумний. При вакуумному методі сушіння повітря має властивість поглинати значно більшу кількість вологи, ніж при конвективному методі. Можна зробити висновки, що втрати каротиноїдів найменші при температурі сушіння 70 °С. Але використовуючи ступінчатий температурний режим втрати каротиноїдів незначно перевищують ніж при температурі 70 °С. При цьому затрати теплоти значно меші. Сушіння при температурі 100 °С недоцільне, так як втрати каротиноїдів дуже значні.

    Переглянути
  • АКТУАЛЬНІСТЬ ЗНЕВОДНЕННЯ ТЕРМОЛАБІЛЬНИХ МАТЕРІАЛІВ

    В теперішній час зростаючі потреби в нових високоякісних продуктах і енергозберігаючих процесах, а так само проблеми захисту навколишнього середовища стимулюють дослідження і розробки в області технології та техніки сушіння. Процес сушіння є одним з найважливіших і досить енергоємних етапів технологічних процесів, який в значній мірі визначає якість продукції, що випускається, та економічні показники виробництва. Згідно із статистичними даними на проведення процесів термічного зневоднення витрачається від 10 до 20 % енергії, споживаної в промисловому секторі розвинених країн. При цьому на процеси сушіння в харчовій і плодопереробній промисловості припадає від 12 до 20 % загальних витрат енергії на зневоднення. Таким чином, враховуючи високу вартість енергоресурсів, при дослідженні процесів сушіння і проектуванні сушильного устаткування витрата енергії є визначальним чинником. Одним з об’єктів сушіння в харчовій промисловості, до якості якого висуваються підвищені вимоги, є така традиційна сільськогосподарська сировина як фрукти, овочі, трави, зерно, насіння. Основною властивістю рослинних матеріалів, як об’єктів сушіння, є термолабільність, що обумовлена їхньою біологічною природою і хімічним складом, особливо при зневодненні до вологості менше рівноважної. Якість таких матеріалів в результаті сушіння буде тим вищою, чим менша його тривалість, а температурний рівень процесу зневоднення не перевищує критичної температури, яка для більшості цих матеріалів знаходиться в межах 50- 60°С. Для сушіння рослинних матеріалів найбільше застосування в промисловості в даний час одержали конвективні сушильні установки, що поряд з безсумнівними перевагами, що виражаються в простоті конструкції та експлуатації, мають ряд істотних недоліків, основними з яких є значні втрати теплоти з відпрацьованим повітрям та залежність ефективності роботи сушарки від вологості атмосферного повітря. Останній фактор набуває особливого значення під час сушіння термолабільних матеріалів до залишкового вологовмісту, що нижчий за рівноважний з навколишнім середовищем. У цьому випадку при високому вологовмісті повітря процес видалення вологи значно сповільнюється. До того ж витрати енергії на видалення вологи під час конвективного сушіння, з урахуванням втрат теплоти з відпрацьованим теплоносієм і висушеним матеріалом в деяких випадках досягають більш, ніж 6000 кДж/кг. Тому рішення питань зниження енергоспоживання та інтенсифікації процесу тепломасообміну при сушінні є актуальним науково-технічним завданням. Одним з перспективних напрямків вирішення даного завдання є застосування теплових насосів в процесах сушіння, що дозволяє за рахунок примусового осушення повітря, незалежно від умов навколишнього середовища, підтримувати необхідні тепловологісні параметри сушильного агента, інтенсифікувати процес та створювати керовані умови технологічного процесу зневоднення, що гарантує високу якість готового продукту, а також дозволяє значно скоротити витрати енергії на вилучення вологи. Метою дослідження є наукове обґрунтування методів інтенсифікації процесу зневоднення термолабільних матеріалів та розробка енергоефективних режимів сушіння до низького залишкового вологовмісту для удосконалення технології одержання харчових порошків.

    Переглянути
  • ДОСЛІДЖЕННЯ ВПЛИВУ ПАРАМЕТРІВ ЗНЕВОДНЕННЯ РОСЛИННИХ КОМПОЗИЦІЙНИХ МАТЕРІАЛІВ

    Антиоксидантна сировина, як об'єкт сушіння, дуже складна за своєю структурою, фізіко-хімічним і біохімічним складом. Тому ефективний режим зневоднення визначається температурою, максимально-допустимою для даного матеріалу, і мінімальною тривалістю сушіння. Гранично-допустима температура сушіння антиоксидантної суміші визначається властивостями білків і каротиноїдів, біологічна цінність яких знижується під час інтенсивної теплової обробки.[1] Сушіння антиоксидантної рослинної сировини відбувалося на конвективної сушарці з реєстрацією температури сушильного агента, зміною маси зразка та енергетичних витрат на сушіння. Кінетику процесу сушіння антиоксидантної рослинної сировини проводили при температурі сушильного агенту 70, 100 ºС і ступеневої режиму 100/70 ºС, в шарі 10 мм з початковим вологовмістом суміші 270%, швидкість повітря в сушильній камері становила 1,5 м / с. Результати експериментальних досліджень сушіння антиоксидантної сировини від впливу температури сушильного агента представлені на рис.1. Криві швидкості сушіння показують, що зі збільшенням температури сушильного агента інтенсивність процесу збільшується. Тривалість сушіння антиоксидантних матеріалів при температурі 100 ºС зменшується на 67% в порівнянні з тривалістю процесу при температурі 70 ºС. Також був запропонований ступінчатий режим сушіння, при якому температура сушильного агенту змінюється в процесі. На початку сушіння температура сушильного агенту 100 ºС, через 30 хв. Температуру знижують до 70 ºС і підтримують на такому рівні до кінця процесу. Ступінчатий режим Рисунок 1 – Криві сушіння і швидкості сушіння антиоксидантної суміші на конвективної сушарці лотковоютипу при температурі сушильного агента: 1 - 70 ºС, 2 - 100/70 ºС, 3 - 100 ºС при Wнс = 270%; V = 1,5 м / с; δ = 10 мм; d = 10 г / кг с. в. Криві швидкості сушіння антиоксидантної сировини показують, що на початку процесу присутній період постійної швидкості сушіння протягом 30 хв. (рис. 1, б), а потім швидкість сушіння знижується. Так швидкість сушіння при температурі сушильного агента 100 ºС і в ступінчастому режимі в першому періоді сушіння в порівнянні з температурою 70 ºС збільшується в 1,8 рази.Ступінчастий режим сушіння, як видно з кривих сушіння (рисунок 1), протікає повільніше ніж при температурі 100 ºС на 25%, проте питомі витрати менше на 21% і на 29%, ніж при режимі 70 ºС. Зменшення питомих витрат в ступінчатому режимі пояснюється тим, що енергія максимально використовується на випаровування вологи з матеріалу і мінімально - на нагрівання матеріалу. 1. Снєжкін Ю.Ф. Теплообмінні процеси під час одержання каротиновмісних порошків / Ю.Ф. Снєжкін, Ж.О. Петрова – К.: Академ- періодика, 162 с

    Переглянути
  • ВИЗНАЧЕННЯ ОПТИМАЛЬНИХ РЕЖИМІВ СУШІННЯ ТЕРМОЛАБІЛЬНИХ МАТЕРІАЛІВ

    На сьогоднішній день гостро стоять проблеми створення та широкомасштабного впровадження сучасних енергоефективних технологій сушіння термолабільних матеріалів при температурі до 60°С. Низькотемпературне сушіння доцільно реалізовувати в конвективних сушарках із застосуванням теплових насосів [1]. Але при цьому швидкість сушіння на початковій стадії процесу низька, що приводить до збільшення часу сушіння. Ефективність роботи теплонасосної сушарки може бути підвищена шляхом застосування додаткового нагріву за допомогою інфрачервоних нагрівачів [2]. Метою дослідження є розробка оптимальних режимів теплонасосного сушіння термолабільних матеріалів з використанням додаткового інфрачервоного нагріву. Додатковий інфрачервоний нагрів використовується для швидкого нагрівання матеріалу, що інтенсифікує видалення вільної вологи на початкових етапах сушіння. За необхідності застосовується періодичний ІЧ- нагрів впродовж всього процесу сушіння. Це дозволяє прискорити процес зневоднення та скоротити час сушіння, а також підвищити якість продукції за рахунок зменшення часу перебування термолабільного матеріалу в сушильній камері. На рис.1 надані результати експериментальних досліджень кінетики сушіння яблук при теплонасосному сушінні (рис.1, крива 1) і при комбінованому теплонасосному сушінні з додатковим інфрачервоним нагрівом (рис.1, крива 2). Як видно з кривих сушіння, додатковий ІЧ-нагрів скорочує тривалість сушіння в 2 рази, але при цьому температура матеріалу перевищує гранично допустиму температуру нагріву, та значно збільшуються енерговитрати. Як видно із рис.2, при застосуванні інфрачервоних нагрівачів лише у перші 3 години процесу спостерігається висока швидкість випаровування вільної вологи. Такий режим сушіння дозволяє скоротити тривалість сушіння до 20 % та одержати продукт високої якості, із збереженням всіх корисних речовин. При виході на режим температура сушильного агенту становить +47°С, а температура інфрачервоного нагрівача становить +80°С. Одержані результати підтверджують доцільність використання інфрачервоного нагріву.Розробка режимів зневоднення термолабільних матеріалів з перемінним режимом роботи теплонасосного агрегату та інфрачервоного нагрівача дозволила створити оптимальні умови для сушіння термолабільних матеріалів.

    Переглянути
  • ПРОЦЕС ЗНЕВОДНЕННЯ ТЕРМОЛАБІЛЬНИХ МАТЕРІАЛІВ У ТЕПЛОНАСОСНІЙ СУШАРЦІ З КОМБІНОВАНИМ ТЕПЛОПІДВОДОМ

    Одним із енергоємних процесів, що застосовується в багатьох галузях промисловості є сушіння. Так на процеси термічного зневоднення в світі витрачається біля 10% всієї енергії. Тому питанню енергозбереження в сушильній техніці в останній час приділяють значну увагу [1]. Сушіння термолабільних матеріалів найбільш доцільно реалізовувати в конвективних сушарках із застосуванням теплових насосів. Ефективність роботи теплонасосної сушарки може бути підвищена шляхом застосування додаткового нагріву за допомогою інфрачервоних нагрівачів. Енергія інфрачервоного випромінювання передається від нагрівального елементу до поверхні термолабільного матеріалу без нагріву повітря. При використанні додаткового інфрачервоного випромінювання із застосуванням теплового насосу необхідно забезпечити інтенсивний відбір вологого повітря, так як водяна пара, що утворюється над поверхнею матеріалу, поглинає значну кількість інфрачервоних променів, знижуючи тим самим ефективність сушіння. На рисунку 1 зображений процес комбінованого сушіння яблук із постійним інфрачервоним теплопідводом. Температура матеріалу при такому режимі перевищує гранично допустиму для термолабільних матеріалів (60°С). На рисунку 2 зображений процес комбінованого сушіння яблук із періодичним інфрачервоним теплопідводом. Включення і виключення інфрачервоних нагрівачів відбувається з інтервалом у 1 год відповідно. Це дозволяє прискорити процес та скоротити час сушіння, а також підвищити якість продукції за рахунок зменшення часу перебування матеріалу в сушильній камері. Відбувається рух вологи до поверхні в стадії «охолодження» під дією градієнта температури. Періодичний режим сушіння (рис. 2) потребує на 55% менше електроенергії, ніж режим із постійним інфрачервоним теплопідводом (рис. 1). Проведенні дослідження показали, що для сушіння термолабільних матеріалів, доцільною є інтеграція теплового насосу в цикл конвективної сушарки. Підвищити ефективність роботи теплонасосної сушарки та оптимізувати режими сушіння можливо шляхом застосування додаткового інфрачервоного нагріву.

    Переглянути
  • Модернізація бражно-ректифікаційної установки для одержання напівфабрикату паливного етанолу

    На сьогодні в багатьох країнах світу діють програми по застосуванню етанолу в автомобільному паливі (Бразилія, США, Канада, Євросоюз, Аргентина, Китай, Австралія, Японія та ін.). У зв’язку з цим значно збільшуються потреби у виробництві технічного етилового спирту. Етанол (етиловий спирт) - органічна речовина, яка має важливе значення в промисловості і побуті завдяки своїм властивостям. Вона широко використовується як розчинник, пальне, сировина для багатьох хіміко-технологічних процесів у різних галузях промисловості України. Тому розробка устаткування для виробництва цього вуглеводню, що відповідає сучасним вимогам, є актуальною і важливою задачею. Метою даної роботи є модернізація бражно-ректифікаційної установки для одержання напівфабрикату паливного етанолу. Зазвичай в технологічній схемі виробництва паливного етанолу використовується тарілчаста ректифікаційна колона періодичної дії, основними недоліками якої є погіршення якості дистиляту по мірі протікання процесу, значні втрати тепла і зменшення продуктивності при періодичній загрузці і розгрузці кубу, а також великі капітальні затрати на ремонт, складність конструкції тарілки та великі габаритні розміри колони. Ми пропонуємо насадкову ректифікаційну колону безперервної дії, яка забезпечує відсутність простоїв між операціями, це підвищить продуктивність колони, також наявність перерозподільних пристрої збільшує дійсну поверхню контакту фаз. Для проектованої ректифікаційної колони характерна легкість обслуговування і автоматизація процесу. Корпус колони виконано роз’ємним для полегшення ремонту. А також пропонується замінити кожухотрубний теплообмінник для нагріву вихідної суміші – пластинчастим розбірним, так як його недоліками є складність в виготовленні та очистці трубчатки від забруднення. Перевагами пластинчастого теплообмінника є інтенсивний теплообмін, простота в виготовленні, компактність. Обраний теплообмінник має малий гідравлічний опір, зручний в монтажі та очистці від забруднення. На даному етапі виконано основні розрахунки що підтверджують працездатність та надійність конструкції ректифікаційної колони та пластинчастого теплообмінника. Розроблено складальні креслення ректифікаційної колони та теплообмінника.

    Переглянути
  • Ефективна технологія одержання каротиновмісних порошків

    Забруднення довкілля різноманітними токсичними нуклідами та стійкими органічними забруднювачами примушує вчених та спеціалістів у сфері харчування розв’язувати проблему створення харчових продуктів, які підвищують опір організму шкідливим факторам. Найгостріше ця проблема існує в Україні в зв’язку з аварією на ЧАЕС, тому створення продуктів радіозахисної та імуномоделюючої дії є особливо актуальним. Основою для створення таких продуктів може бути рослинна сировина, в якій містяться біологічно активні речовини, які навіть у незначній кількості позитивно впливають на організм людини. Багато таких цінних речовин втрачаються під час переробки та зберігання овочів і фруктів. Особливо цінними у рослинній сировині є каротинові речовини, з яких у процесі гідролізу утворюється вітамін А (ретинол). Він перешкоджає утворенню в крові холестерину та жирових відкладень на стінках кровоносних судин, зміцнює імунну систему організму, має протипухлинну, антиканцерогенну, антимутагенну, антиінфекційну та антистресову дії. Кількість каротину, що засвоюється організмом людини із сирої моркви при дієті без жиру, не перевищує 1 % [1]. За таких же умов з вареної моркви засвоюється 19 % каротину завдяки пошкодженню оболонки клітин. Після додавання оливкової олії засвоюваність збільшується до 25 %. Відомо, що каротиноїди найкраще перетворюються у ретинол тоді, коли в раціоні харчування є достатня кількість легкозасвоюваного білка та жиру. Тому доцільним є створення таких каротиновмісних порошкових сумішей, які містили б у собі повний комплекс цих сполук. Як домішка цим вимогам відповідає така рослина, як соя. Щоб зберегти поживні речовини в сухому продукті, використовують різні види видалення вологи, у першу чергу, сушіння [2]. Щоб його інтенсифікувати, можна впливати на температуру сушильного агенту, його вологовміст і швидкість руху. Проте, можливості інтенсифікації конвективного сушіння термолабільних матеріалів через підвищення температури сушильного агенту обмежені, оскільки це погіршує якість кінцевого продукту. Із зниженням вологовмісту повітря пов’язані значні енерговитрати. Технологія зневоднення термолабільних матеріалів потребує також збалансування швидкості відведення вологи з поверхні матеріалу зі швидкістю дифузії вологи в матеріалі, оскільки нерівномірна вологість внутрішніх шарів призводить до руйнування природної структури й властивостей харчових продуктів. У свою чергу, сублімаційне чи вакуумне сушіння, що, зазвичай, використовують для низькотемпературного зневоднення сировини, потребує значних капіталовкладень та енергетичних витрат. Під час розробки технології одержання соєво-овочевих концентратів великого значення набувають методи інтенсифікації масообмінних процесів із зниженням питомих витрат теплоти. Із метою зниження енергоємності, скорочення тривалості оброблення й підвищення якості продукту запропоновано технологію одержання порошків рослинного походження, яка передбачає використання теплонасосного конвективного сушіння із замкнутим циркуляційним контуром і примусовим зневодненням сушильного агенту. Використання запропонованої технології дозволяє забезпечити високу екологічну чистоту процесу сушіння та значно зменшити витрати первинної енергії на видалення вологи порівняно з традиційними схемами одержання овочевих порошків. Оскільки дана технологія досить нова і досліджена недостатньо, то перед нами поставлена задача дослідити тепломасообмінні процеси під час одержання каротиновмісних порошків, підібрати режими сушіння та визначити параметри. теплонасосної конвективної сушарки із замкнутим циркуляційним контуром і примусовим зневодненням сушильного агенту.

    Переглянути
  • УСТАНОВКА ПЕРЕРОБКИ ПЕКТИНОВМІСТНОІ СИРОВИНИ З РОЗРОБКОЮ СУШИЛЬНОЇ ШАФИ

    Метою роботи є проектування лінії для виробництва порошку з пектиновмістної сировини. Пектинові речовини відносять до числа найбільш ефективних натуральних препаратів, які активізують імунну систему людини, підвищують опірність до захворювань. Вони містяться в рослинній сировині, такій як наприклад яблука, цитрусові та ін. В результаті, отриманий пектиновмістний порошок має широке розповсюдження в харчовій та фармацевтичній промисловості. В проекті розроблено сушильну шафу теплонасосну, дробарку молоткову та грохот ексцентриковий. Проведено ряд розрахунків, що підтверджують працездатність та надійність сушильної шафи, дробарки молоткової та грохоту ексцентрикового. Проведено матеріальний баланс, тепловий баланс, доведено що конструкція відповідає умовам міцності та стійкості, розраховано товщину стінки ізоляції, вибрано допоміжні апарати, що входять в сушильну установку. Виконано параметричні розрахунки дробарки молоткової та грохоту ексцентрикового. Сутністю модернізації було збільшення продуктивності сушильної шафи та зменшення часу сушіння. Для досягнення цієї мети було збільшено габаритні розміри установки, замінено теплонасосний агрегат на більш потужний. Замість сушіння вологого матеріалу від 86% до 8%, проводимо досушку матеріалу з вологістю від 20% до 8%. В результаті, економічний ефект становить 580831 грн. Проведено патентний пошук та встановлено, що конструкція теплонасосної сушильної шафи є патентоспроможною. Проведено аналіз шкідливих та небезпечних виробничих факторів, що можуть виникнути при роботі лінії та виконано відповідні розрахунки щодо забезпечення вимог охорони праці. Розроблено та обґрунтовано схему автоматизованого керування сушильної шафи. Розроблено технологію виготовлення шківу та пристрій для його точіння. Виконано креслення технологічної схеми, схеми автоматичного регулювання, креслення сушильної шафи теплонасосної, каркасу, теплообміннику регенеративного, дробарки молоткової, ротору, грохоту ексцентрикового, шківу та оправки з пневматичним затисканням.

    Переглянути
  • УСТАНОВКА ДЛЯ ВИРОБНИЦТВА СУХИХ ДРІЖДЖІВ З РОЗРОБЛЕННЯМ СУШАРКИ

    Метою дипломного проекту є проектування установки для виробництва сухих дріжджів з розробленням сушарки. В проекті розроблено апарат сушильний, прес-гранулятор та циклон. Виконано розрахунок матеріального та теплового балансів процесу сушіння, конструктивних параметрів сушильного апарата. Виконано параметричні розрахунки прес-гранулятора та циклона. Розраховано на міцність корпус гранулятора, підібрано та обґрунтовано фланцеве з'єднання гранулятора, вибрано опори для циклона. Збільшення годинної й річної продуктивності досягається, завдяки встановленні двох мокрих пилевловлювачів, які дозволяють зменшити втрати дріжджів із забрудненим повітрям у циклонних апаратах в умовах виробництва, а також заміні сітчастої газорозподільної решітки на більш досконалу, яка не дозволяє частинкам продукту провалюватися крізь неї в разі коливання втрат повітря. Покращення якості продукції в модернізованій установці досягається завдяки заміні ручного управління установкою автоматизованим, за допомогою контрольно-вимірювальних приладів зі спеціального пульта, що призводить до зменшення обсягу бракованої продукції, отже і збільшення річної продуктувності, а чисельність персоналу скорочується з трьох до одного чоловіка. Розрахунковий економічний ефект становить 28 тис. грн. на рік. Проведено патентний пошук та встановлено, що конструкція апарата сушильного є патентноздатною. Проведено аналіз шкідливих та небезпечних виробничих факторів, що можуть виникнути при роботі установки. Розроблено та обґрунтовано схему автоматизації установки для виробництва сухих дріжджів. Розроблено технологію виготовлення корпуса гранулятора під підшипники та пристрій для точіння (патрон трьохкулачковий). Виконано креслення принципової схеми установки для виробництва сухих дріжджів з розробленням сушарки, схеми автоматизації установки для виробництва сухих дріжджів, апарата сушильного, корпуса апарата сушильного, прес-гранулятора, гранулятор, корпуса гранулятора, циклона, патрон трьохкулачковий.

    Переглянути
  • Конвективне сушіння термолабільних капілярно-пористих колоїдних матеріалів

    Подано результати експериментальних досліджень кінетики сушіння термолабільних капілярно-пористих колоїдних матеріалів.

    The results of experimental studies of the kinetics of drying of thermolabile capillary-porous colloidal materials are given.

    Переглянути
  • Тепломасообмін під час сушіння термолабільних капілярно-пористих тіл

    Досліджено теплообмін під час сушіння горохово-морквяної суміші, розраховано безрозмірне число Ребіндера для різних параметрів теплоносія. Розраховано коефіцієнт тепловіддачі для різних режимів руху сушильного агенту. Визначено оптимальний режим сушіння.

    Переглянути