WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!

 

  На правах рукописи

ДЕМИДОВ АНДРЕЙ СЕРГЕЕВИЧ

Совершенствование процесса сушки масличных семян инфракрасным излучением на основе математического моделирования

Специальность 05.18.12 – Процессы и аппараты

пищевых производств

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени

кандидата технических наук

Санкт-Петербург

2012

Работа выполнена в ФГБОУ ВПО «Санкт -Петербургский государственный университет низкотемпературных и пищевых технологий»

Научный руководитель:         доктор технических наук, профессор

Вороненко Б.А.

Официальные оппоненты:         доктор технических наук, профессор

Алексеев Г.В.

кандидат технических наук, доцент

Иваненко В.П.

 

 

Ведущая организация:                ФГБОУ ВПО «Воронежский государственный

Университет инженерных технологий»

Защита состоится «___»__________2012 г. в 14 часов на заседании диссертационного Совета Д 212.234.02 при Санкт-Петербургском государственном университете низкотемпературных и пищевых технологий по адресу: 191002, Санкт-Петербург, ул. Ломоносова, д.9. Тел./факс (812)3153015.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке университета.

Автореферат разослан «___» _________2012 г.

Ученый секретарь

диссертационного Совета

доктор технических наук, профессор  В.С. Колодязная

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Решение проблемы обеспечения населения РФ качественными и экологически безопасными продуктами питания требует развития перерабатывающих отраслей агропромышленного комплекса на основе совершенствования существующих и создания новых энергосберегающих экологически чистых технологий. Сокращение потерь, сохранение качества и пищевой ценности сельскохозяйственной продукции при хранении является большой народнохозяйственной задачей.

Основными способами подготовки масличного сырья к длительному хранению является очистка от сора и сушка семян до влажности, безопасной для хранения. Свежеубранные масличные семена отличаются повышенной неустойчивостью при хранении, поэтому требуют немедленной обработки перед закладкой на хранение. При этом, чем равномернее высушены семена (при прочих равных условиях), тем более продолжительное время они могут храниться, не подвергаясь самосогреванию и порче, тем эффективнее выполнение ряда последующих подготовительных процессов и процессов, непосредственно связанных с извлечением и качеством масла.

Необходимо применять самые передовые методы послеуборочной обработки семян подсолнечника. Анализ механико-технологических параметров серийно выпускаемых сушилок показал, что эти установки предназначены, в основном, для обработки зерновых культур.  Производимая сушильная техника не отвечает всем технологическим особенностям процесса сушки  семян подсолнечника. Поэтому, решение задач по обоснованию и разработке процесса, техноло­гии, конструкции и рекомендаций для сушильной техники, предназначенной для сушки семян подсолнечника, является одной из актуальным. Решение их может гарантировать снижение потерь семян при послеуборочной обработке и обеспечить качественную сохранность материала.

Одним из современных и эффективных способов обработки свежеубранных семян является инфракрасная сушка, которая в сочетании с очисткой обеспечивает сохранность семян в течение определенного времени. Перспективы использования инфракрасной сушки свежеубранных семян подсолнечника объясняются тем, что этот способ сушки отличается достаточно высокой интенсивностью, экономичностью, отвечает экологическим требованиям и позволяет сохранить питательные и посевные качества семян.

Процесс современной науки и техники неразрывно связан с развитием и использованием математики, с процессами математического моделирования явлений природы. Составление математических моделей с целью совершенствования процесса обжарки и сушки масличных семян для их дальнейшего качественного хранения является важнейшей проблемой.

Теоретические основы тепло- и массообмена в процессах сушки пищевого растительного сырья и их аппаратурное оформление отражены в работах А.В. Лыкова, М.В. Лыкова, П.Д. Лебедева, А.С. Гинзбурга, А.М. Голдовского, В.В. Белобородова, Б.А. Вороненко, В.В.Красникова, В.Е. Куцаковой, П.Г. Романкова, В.Ф. Фролова, Е.П. Кошевого, Г.К. Филоненко, И.А. Рогова и др.

Работа проводилась в соответствии с тематическим планом НИР СПбГУНиПТ по теме НИР кафедры «Техника мясных и молочных производств»  «Развитие научных основ и совершенствование оборудования мясных, молочных и других пищевых производств» (№ гос. регистрации 01.2.007.035504).

Цель и задачи исследования. Целью данной работы является разработка теории интенсивного объемного влагоудаления из свежеубранных семян подсолнечника при инфракрасном излучении с электроподводом с длиной волны 1,5-3,0 мкм на основе математического моделирования.

В соответствии с поставленной целью решались следующие задачи:

- исследование основных характеристик семян подсолнечника как объекта сушки;

- изучение механизма и основных закономерностей процесса сушки семян подсолнечника;

- создание экспериментального стенда для исследования процесса сушки и обжарки семян подсолнечника ИК излучением;

- экспериментальное исследование кинетики процесса сушки семян подсолнечника при инфракрасном излучении с электроподводом длиной волны 1,5-3,0 мкм;

- экспериментальное исследование процесса обжарки ядер и семян подсолнечника;

- анализ влияния основных параметров на эффективность обжарки ядер  и семян подсолнечника инфракрасным излучением;

- анализ влияния основных параметров на эффективность сушки семян подсолнечника инфракрасным излучением длиной волны 1,5-3,0 мкм;

- разработка математической модели процесса сушки семян подсолнечника при инфракрасном излучении с электроподводом длиной волны 1,5-3,0 мкм в виде аналитических решений соответствующих краевых задач совместного тепло- и массопереноса;

- разработка способа инфракрасной сушки семян подсолнечника;

- разработка конструкции сушилки производительностью 650 кг/ч по исходному сырью;

- аналитические исследования зависимости температуры рабочего агента по высоте аппарата, содержащего панели с инфракрасными газовыми горелками “Унифицированная”, разработка конструкции аппарата для нагрева рабочего агента для распылительной сушилки АО1-РЧ 500 кг/исп. влаги;

- проведение апробации предполагаемого способа сушки семян подсолнечника  в производственных условиях.

Научная новизна. Установлены кинетические закономерности процесса сухой обжарки ядер и семян подсолнечника на нержавеющей сетке инфракрасным излучением длиной волны 1,5-3,0 мкм в зависимости от плотности теплового потока ИК-излучения высоты слоя продукта, расстояния от ИК-излучателя до слоя продукта;

Установлены кинетические закономерности процесса сушки семян подсолнечника на тефлоновой ленте инфракрасным излучением длиной волны 1,5-3,0 мкм в зависимости от начального влагосодержания семян подсолнечника, плотности теплового потока ИК-излучения, высоты слоя семян подсолнечника, расстояния от ИК-излучателя с функциональной керамической оболочкой до слоя продукта;

Разработана математическая модель процесса сушки семян подсолнечника инфракрасным излучением, в виде аналитического решения системы совместного тепло- и массопереноса, дающая возможность прогнозировать необходимые значения температуры и влагосодержания в масличном семени, время, необходимое для получения искомых конечных значений температуры и влагосодержания, интенсивность тепловой обработки;

Определены оптимальные параметры сушки семян подсолнечника инфракрасным излучением длиной волны 1,5-3,0 мкм;

Разработана математическая модель процесса нагрева рабочего агента газовыми инфракрасными горелками для сушильного аппарата в виде аналитического решения.

Практическая значимость работы заключается в том, что разработаны способ и устройство для инфракрасной сушки семян подсолнечника.

На основе теоретических и экспериментальных исследований разработана оригинальная конструкция малогабаритной  сушилки для семян подсолнечника при ИК-излучении длиной волны 1,5-3,0 мкм.

Новизна технических решений подтверждена патентами РФ №2433364 «Способ инфракрасной сушки семян», №2453782 «Устройство для инфракрасной сушки семян», положительным решением патента №2011119414.3 «Устройство  инфракрасной сушки».

Основные положения работы, выносимые на защиту: экспериментальное исследование процесса обжарки ядер и семян подсолнечника; экспериментальное исследование кинетики процесса сушки семян подсолнечника при инфракрасном излучении с электроподводом длиной волны 1,5-3,0 мкм; анализ влияния основных параметров на эффективность сушки семян подсолнечника и обжарки ядер  и семян подсолнечника инфракрасным излучением; разработка математических моделей  процесса сушки и обжарки семян подсолнечника в виде уравнений регрессии; разработка математических моделей процесса сушки семян подсолнечника инфракрасным излучением в виде аналитических решений соответствующих задач совместного тепло- и массопереноса; разработка способа инфракрасной сушки семян подсолнечника; разработка конструкции сушилки производительностью 650 кг/ч по исходному сырью.

Апробация работы. Результаты исследований докладывались и обсуждались на конференциях профессорско-преподавательского состава СПбГУНиПТ (2010-2012 гг.), XI международной конференции молодых ученых «Пищевые технологии и биотехнологии» (Казань 2010 г.), Международной научно-практической конференции «Инновационные пищевые технологии в области хранения и переработки сельскохозяйственного сырья» (Геленджик 2011г., 2012 г.), X-ой Международной научно-практической конференции «Инновационные технологии в пищевой промышленности» (Минск 2011г.), V Международной научно-технической конференции «Низкотемпературные и пищевые технологии в XXI веке» (Санкт-Петербург 2012 г.), Международной научно-технической конференции «Адаптация ведущих технологических процессов к пищевым машинным технологиям» (Воронеж 2012 г.).

Работа отмечена премией Правительства Санкт-Петербурга, как победитель конкурса грантов для студентов, аспирантов вузов и академических институтов, расположенных на территории Санкт-Петербурга (2011 г.).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 14 работ, в том числе 6 статей в журналах, рекомендованных ВАК, получены 2 патента Российской Федерации.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 5 глав, основных выводов и результатов, списка литературы и приложения. Работа изложена на 120 страницах машинописного текста, содержит 13 рисунков и 18 таблиц. Список литературы включает 160 наименований. Приложения к диссертации представлены на 37 страницах.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

В рамках структуры рассматриваемой проблемы обоснована актуальность темы диссертационной работы, ее научное и практическое значение.

На следующем этапе исследований приведена характеристика семян масличных культур как объекта сушки. Проанализированы современные способы и оборудование для сушки семян подсолнечника. Показано, что существующие аппараты не отвечают всем технологическим особенностям сушки подсолнечника,  а предназначены, в основном, для обработки зерновых культур.

Приведены литературные данные о технике инфракрасного (ИК) нагрева в пищевой промышленности. Рассмотрены источники инфракрасного излучения.

Проанализированы методы математического описания тепловой обработки (обжарки, сушки) семян подсолнечника, методы тепло- и массообмена в пищевых продуктах при сушке и обжарке. Проведен аналитический обзор современного состояния вопроса математического моделирования процесса сушки масличных семян. На основании изложенного были сформулированы цель и задачи диссертационной работы.

Далее осуществлено изучение зависимости времени процесса сухой обжарки ядер и  семян подсолнечника на нержавеющей сетке с двух сторон ИК-излучением от толщины слоя ядер и семян подсолнечника, плотности теплового потока, расстояния от ИК-излучателя с функциональной керамической оболочкой до слоя.

Эксперименты проводились по плану полного факторного эксперимента (ПФЭ) на трех уровнях типа 33 на лабораторной установке, в которой в качестве источника излучения использовались линейные кварцевые излучатели диаметром 0.012м  с керамической функциональной оболочкой (рис. 1). Для снятия температурных полей в ядрах и семенах подсолнечника использовались хромель-алюмелевые ТХА 9419-23 термопары градуировки ХА94, с диаметром проволоки 2.510-4м.  Измерение плотности теплового потока осуществлялось при помощи термоэлектрических датчиков плотности теплового потока ДТП 0924-Р-О-П-50-50-Ж-О. Многоканальный измеритель теплопроводности ИТ-2 в комплекте с преобразователями плотности теплового потока и термопарами использовался в качестве устройства автоматизированного сбора и обработки информации. Измерение температуры поверхности слоя семян подсолнечника производилось при помощи инфракрасного термометра Raytek MiniTemp МТ6.

Рис. 1. Схема экспериментальной установки для исследования процесса тепловой обработки семян подсолнечника при ИК-энергоподводе.

1 – отражатель, 2 – сушильная камера, 3 – подложка (тефлоновая лента), 4 – инфракрасный излучатель, 5 – весы, 6 – термопары, 7 – датчики плотности теплового потока, 8 - измеритель теплопроводности ИТ-2, 9 - персональный компьютер.

Слой ядер семян подсолнечника с влажностью 7%  с эквивалентным диаметром 3-5 мм подвергались тепловой обработке выделенным интервалом частот ИК-излучения при переменных значениях факторов до температуры в центре ядер 120-130°С, а в центре семян подсолнечника 150-160°С. Расстояние между ИК-излучателями составляло 60 мм.

В результате статистической обработки результатов экспериментов получено уравнение регрессии, адекватно описывающее процесс сухой обжарки слоя ядер семян подсолнечника при действии выбранных факторов:

  (1)

где

X1 - высота слоя ядер семян подсолнечника, от 5 до 15мм,

X2 - плотность теплового потока ИК-излучения, от 17до 20 кВт/м2,

X3 - расстояние от ИК-излучателя до слоя ядер семян подсолнечника, от 50 до 70 мм.

Анализ уравнения регрессии (1) позволил получить информацию о степени влияния факторов на рассматриваемый процесс. Как видно из уравнения, наибольшее влияние из входных параметров оказывала высота слоя ядер семян подсолнечника, следующими по значимости оказались плотность теплового потока и расстояние от ИК-излучателя до слоя продукта соответственно. Факторы X1 и X3 по мере их роста повышают, а фактор X2 снижает значение функции отклика Y.

При математической обработке экспериментальных данных сухой  обжарки семян подсолнечника, ИК-излучением при действии выбранных факторов в натуральном виде, получено уравнение регрессии:

        (2)

где

Y - время сухой обжарки семян подсолнечника, с,

X1 - высота слоя ядер семян подсолнечника, от 5 до 20 мм,

X2 - плотность теплового потока ИК-излучения, от 17до 23 кВт/м2,

X3 - расстояние от ИК-излучателя до слоя ядер семян подсолнечника, от 50 до 70 мм.

Анализ уравнения регрессии (2) показал, что на время сухой обжарки семян подсолнечника оказывают влияние все факторы. По данному уравнению можно сделать вывод, что наибольшее влияние из входных параметров оказал X3, следующими по значимости оказались факторы X1 и X2 соответственно.

Для определения оптимальных режимов в качестве критерия оптимизации был принят минимум выходного параметра и максимум высоты слоя продукта, поскольку именно в минимизации времени обжарки и увеличении производительности заключается интенсификация процесса обжарки ядер и семян подсолнечника с учетом качества готового продукта.

Анализ результатов показал, что такие значения Y будут: а) для слоя ядер семян подсолнечника - X1 =15 мм, X2 =20 кВт/м2, X3=50 мм. При таких значениях параметров оптимальное значение Y=230 с; б) для семян подсолнечника - X1 =20 мм, X2 =23 кВт/м2, X3=50 мм. В этом случае оптимальное значение Y=245 с.

На следующем этапе приведены экспериментальные исследования процесса тепловой обработки семян подсолнечника при ИК-энергоподводе выделенной длиной волны.

Эксперименты проводились на лабораторной установке (рис. 1).

В качестве генераторов ИК-излучения применялись линейные кварцевые излучатели диаметром 0.012м  с функциональной керамической оболочкой. ИК-излучатели с индивидуальными параболическими отражателями радиусом 35 мм были установлены сверху относительно поддона с подложкой из тефлоновой ленты. Семена подсолнечника с влажностью 14,1-18,9% и эквивалентным диаметром 3,5 - 5,5 мм подвергались ИК-обработке при переменных значениях факторов. Для измерения изменения массы семян подсолнечника в течение процесса сушки применялись весы GF-600. Погрешность измерения не превышала ±0.003 г. Для измерения влажности семян подсолнечника применялся анализатор влажности ЭЛВИЗ-2. Погрешность измерения не превышала ±0.1%.

Эксперименты проводились по плану полного факторного эксперимента (ПФЭ) на двух уровнях типа 24  на лабораторной установке.

Математическая обработка экспериментальных данных позволила получить эмпирическую зависимость времени сушки семян подсолнечника на тефлоновой ленте до конечной влажности 7% (Y), обработанных ИК-излучением при действии выбранных факторов:

(3)

X1 - высота слоя семян подсолнечника, от 15 до 25 мм,

X2 - расстояние от ИК-излучателя до слоя семян подсолнечника, от 25 до 40 мм,

X3 -плотность теплового потока ИК-излучения, от 3,64 до 5,0 кВт/м2,

X4 – начальная влажность семян подсолнечника, от 14,1 до 18,9%.

Погрешность аппроксимации R2 зависимости Y=f(X1, X2, X3, X4) составила не менее 0.9.

Анализ уравнения регрессии позволяет сделать вывод, что фактор X3 оказывает наибольшее влияние на процесс сушки. Следующим по значимости идет фактор  X4. Влияние факторов X2 и X1  незначительно и приблизительно одинаково. На величину Y оказывают влияние и парные взаимодействия факторов. Парное воздействие факторов X3 X4 оказывает существенное влияние на исследуемый процесс.

Анализ кривых (рис. 2) показал, что время сушки семян подсолнечника от  начальной влажности 18,9% до конечной влажности 7%, при расстоянии от ИК-излучателя до слоя продукта X2=25мм, плотности теплового потока 5 кВт/м2, с увеличением высоты слоя семян подсолнечника с 15 до 25, увеличивается на 14 мин, при расстоянии от ИК-излучателя до слоя продукта X2=40мм, увеличивается на 13 мин.

Из анализа кривых (рис. 3) видно, что время сушки семян подсолнечника от  начальной влажности 18,9% до конечной влажности 7%, при высоте слоя семян подсолнечника X1=25мм, расстоянии от ИК-излучателя до слоя продукта X2=25мм, с увеличением плотности теплового потока (наиболее влияющий на время сушки семян подсолнечника фактор) с 3,64 до 5 кВт/м2 уменьшается на 15 мин, при высоте слоя семян подсолнечника X1=15мм, расстоянии от ИК-излучателя до слоя продукта X2=25мм, с увеличением плотности теплового потока с 3,64 до 5 кВт/м2 уменьшается на 25 мин.

Из анализа кривых (рис. 4) видно, что влажность семян подсолнечника на протяжении всего процесса сушки уменьшается с течением времени по линейному закону. Скорость влагоотвода составляет U=0,50-0,55% в минуту.

Отмечалось быстрое повышение температуры в центре семени подсолнечника с течением времени (рис 5). Температура на поверхности семян подсолнечника также повышается, но несколько медленнее. Таким образом, в материале возникает температурный градиент. Температурный градиент на протяжении всего процесса сушки  постоянен и составляет 4-5 °С.

При инфракрасной сушке семян подсолнечника происходит перемещение прочно связанной влаги из коллоидного ядра семени к поверхности влажной оболочки, с открытыми порами, а затем интенсивное удаление слабо связанной поверхностной влаги из капиллярно-пористой оболочки. При сушке не происходит растрескивания оболочки семян, которая служит механической защитой от действия микроорганизмов, органической сорной примеси, обладающей большой гигроскопичностью и влажностью, вдвое превышающей влажность семян подсолнечника. При  ИК сушке семян подсолнечника с длиной волны 1,5 – 3,0 мкм совпадают направления перемещения влаги как в результате влагопроводности, так и термовлагопроводности.

Выполнение инфракрасных излучателей с функциональной керамической оболочкой с длиной волны 1,5-3,0 мкм обусловлено тем, что она соответствует частоте собственных колебаний молекулы воды в составе ядра семени, которая при облучении избирательно нагревается и резонансно испаряется.

Далее приведено аналитическое решение математической модели  взаимосвязанного тепло- и массопереноса, позволяющее прогнозировать необходимые температуру и влагосодержание в масличном семени, а также время, необходимое для получения искомых значений данных потенциалов переноса, применительно к единичному семени подсолнечника с плотно прилегающей плодовой (семенной) оболочкой, которое в первом приближении рассматривается как двухслойное сферическое капиллярно-пористое тело.

Для двухслойной сферической капиллярно-пористой среды “оболочка - ядро” применение системы дифференциальных уравнений совместного тепло- и массопереноса:

  (4)

  (5)

Для зональной системы расчета теплофизические характеристики материала являются постоянными, усредненными величинами, различными для разных слоев.

Температура и влагосодержание окружающей среды в процессе кондиционирования семян подсолнечника изменяются незначительно. Кроме того, в рассматриваемом процессе термический перенос вещества не имеет существенного значения, т.е. . К моменту начала сушки семян в них устанавливается равномерное распределение температуры и влаги .

При инфракрасном нагреве мощность внутреннего источника теплоты снижается в зависимости от расстояния от поверхности оболочки по экспоненциальному закону:

(6)

Материал оболочки семени предполагается прозрачным для инфракрасных лучей.

Так как толщина оболочки , то для оболочки уравнения тепло-  и массопереноса можно заменить несвязанными уравнениями теплопроводности и диффузии.        Отмеченные особенности термической обработки масличных семян приводят к решению упрощенной системы уравнений (4) – (5) при следующих начальных:

 

и граничных условиях:

                                               

Данные равенства – граничные условия 4-го рода, заключающиеся в равенстве температур, влагосодержаний и потоков тепла и влаги на границе раздела ядра семени и его оболочки; условия симметрии; условия физической ограниченности температуры и влагосодержания в центре шара; граничные условия 1-го рода, задающие температуру и влагосодержание на поверхности семени.

Поставленная краевая задача решена аналитически методом интегрального преобразования Лапласа. Распределения температур и влагосодержаний получены в следующем виде:

       

                                        (7)                                           (8)

Здесь введены следующие обозначения:

- последовательные положительные корни характеристического уравнения

- последовательные положительные корни характеристического уравнения

                                             

.

В результате проведенных вычислительных экспериментов в среде редактора MathCad и экспериментальных исследований были получены зависимости, представленные на рис. 6.

Рис. 6 - Температурные кривые 2, 4 (поверхность), 1, 3 (ядро) процесса сушки семян подсолнечника при X1=25 мм, X2=25 мм, X3=5 кВт/м2, X4=16%:

расчетные кривые;

экспериментальные кривые.

Результаты сопоставления аналитических и экспериментальных исследований, представленные на рис. 6, подтвердили адекватность модели процесса изменения температурных полей в высушиваемом материале с допустимой точностью ±10%.

На следующем этапе были проведены аналитические исследования зависимости температуры рабочего агента по высоте аппарата, содержащего панели с инфракрасными газовыми горелками “Унифицированная”. Далее в диссертационной работе осуществлены постановка и решение математической задачи процесса нагрева рабочего агента для сушильного аппарата.

Основные выводы и результаты

1. Проведено исследование процесса сухой обжарки ядер  и семян подсолнечника инфракрасным излучением с выделенной длиной волны 1,5-3,0 мкм в зависимости  от высоты слоя ядер и семян подсолнечника, плотности теплового потока ИК-излучения, расстояния от ИК-излучателя до слоя ядер и семян подсолнечника при достижении температуры в центре ядер 120-130 С, в центре семян подсолнечника 150-160 С.

2. Проведено исследование процесса сушки семян подсолнечника инфракрасным излучением с выделенной длиной волны 1,5-3,0 мкм в зависимости  от высоты слоя  семян подсолнечника, плотности теплового потока ИК-излучения, расстояния от ИК-излучателя с функциональной керамической оболочкой до слоя семян подсолнечника и начальной влажности продукта.

3. Выявлены основные кинетические закономерности процесса сушки семян подсолнечника инфракрасным излучением длиной волны 1,5-3,0 мкм.

4. Найдены наилучшие параметры сушки семян подсолнечника инфракрасным излучением с выделенной длиной волны 1,5-3,0 мкм - высота слоя семян подсолнечника 15 мм, плотность теплового потока ИК-излучения 5кВт/м2, высота размещения блоков ИК - генераторов относительно слоя облучаемого продукта - 25 мм, при этом время сушки – 11 мин.

5. Разработана математическая модель процесса сушки семян подсолнечника инфракрасным излучением, описывающая процессы тепло- и массопереноса, дающая возможность прогнозировать необходимые значения температуры и влагосодержания в масличном семени, время, необходимое для получения искомых конечных значений температуры и влагосодержания.

6. Обоснован выбор технологических параметров процесса инфракрасной сушки семян подсолнечника.

7. Проведены аналитические исследования зависимости температуры рабочего агента по высоте аппарата, содержащего панели с инфракрасными газовыми горелками «Унифицированная», помещенными внутри аппарата на боковых стенках.

8. Разработаны исходные требования и техническое задание на разработку аппарата сушки  инфракрасным излучением семян подсолнечника производительностью 650 кг/ч по исходному продукту.

9. Разработана конструкторская документация на аппарат нагрева рабочего агента для распылительной  сушилки АО1-РЧ 500 кг/исп. влаги (расход воздуха 30000 м3/ч).

10. Предложены оригинальные способ и конструкция аппарата для инфракрасной сушки семян подсолнечника. Ожидаемый экономический эффект у сельхозпроизводителя от промышленного внедрения при сушке 400 тонн свежеубранных семян подсолнечника составит 2142100 руб./год.

Условные обозначения:

- номер слоя, =1 (ядро): 0<r<R1; =2 (оболочка): R1<r< R2;        - температура -го слоя семени, С, К; - начальная температура; - температура окружающей среды; ; -время, с (> 0); r - текущая координата, м; Rk - радиус шара; - влагосодержание семени, кг/(кг абс. сух. вещ.); - начальное влагосодержание; - коэффициент температуропроводности; - коэффициент фазового превращения ;         - удельная теплота фазового превращения, Дж/кг; - удельная теплоемкость, Дж/(кгК); - коэффициент потенциалопроводности (влагопроводности), м2/с; - термоградиентный коэффициент, 1/К; - плотность абсолютно сухого вещества, кг/м3; - коэффициент теплопроводности, Вт/(мК); - коэффициент массопроводности, кг/(мК), - мощность внутренних источников тепла, мК/с; - объемная мощность ИК – источника, Вт/м3; - коэффициент поглощения ИК

– энергии материалом, 1/м; - число (критерий) Фурье; - число Лыкова; - число Коссовича; - число Померанцева; ; - безразмерная (относительная) температура; - безразмерное (относительное) влагосодержание.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

  1. Демидов А.С. Методика расчета температуры рабочего агента в аппарате с газовыми инфракрасными горелками [Текст] / Вороненко Б.А.,  Демидов С.Ф., Демидов А.С. // Электронный журнал. – СПб.: СПбГУНиПТ, 2010. - №1. – март 2010. – http://www.open-mechanics.com/journals.
  2. Демидов А.С. Аппаратурное оформление нагрева рабочего агента для сушильных аппаратов с использованием газовых инфракрасных горелок [Текст] / Б.А.Вороненко, С.Ф.Демидов, А.С.Демидов // Пищевые технологии и биотехнологии: Сб. материалов международной конференции молодых ученых.- Казань, 2010. – С.190.
  3. Демидов А.С. Поиск рационального способа сушки семян подсолнечника [Текст] / Демидов А.С. // Электронный журнал. – СПб.: СПбГУНиПТ, 2011. - №1. – март 2011. – http://www.open-mechanics.com/journals.
  4. Демидов А.С. Источники инфракрасного излучения с энергоприводом для термообработки пищевых продуктов [Текст] / Демидов С.Ф., Демидов А.С., Беляева С.С. и др. // Электронный журнал. – СПб.: СПбГУНиПТ, 2011. - №1. – март 2011. – http://www.open-mechanics.com/journals.
  5. Демидов А.С. Сухое жарение ядер семян подсолнечника инфракрасным излучением [Текст] / Демидов С.Ф., Вороненко Б.А.,  Демидов А.С. // Электронный журнал. – СПб.: СПбГУНиПТ, 2011. - №1. – март 2011. – http://www.open-mechanics.com/journals.
  6. Демидов А.С. Сушка семян подсолнечника инфракрасным излучением [Текст] / Демидов А.С., Вороненко Б.А., Демидов С.Ф. // Новые технологии. – 2011. – Вып.№3. – С.25-30.
  7. Пат. 2433364 Российская Федерация, МПК F26В 3/30. Способ инфракрасной сушки семян [Текст] / Демидов С.Ф., Вороненко Б.А., Пеленко В.В., Демидов А.С, Агеев М.В.; заявитель и патентообладатель Санкт- Петербургский государственный университет низкотемпературных и пищевых технологий. - №2010131605/06; заявл. 28.07.2010; опубл. 10.11.2011, Бюл.№31.
  8. Демидов А.С. Экспериментальное исследование процесса обжарки ядер и семян подсолнечника инфракрасным излучением [Текст] / А.С.Демидов, Б.А.Вороненко // Инновационные пищевые технологии в области хранения и переработки сельскохозяйственного сырья: Сб. материалов международной научно-практической конференции.- Краснодар: РАСН ГНУ КНИИХЛ, 2011,- С.234-237.
  9. Демидов А.С. Аналитическое исследование терморадиационной сушки масличного сырья при подготовке его к хранению [Текст] / Б.А.Вороненко, С.Ф.Демидов // Инновационные технологии в пищевой промышленности: Сб.материалов международной научно-практической конференции. – Минск: РУП “Научно-практический центр Национальной академии Беларуси по продовольствию, 2011. – С.27-31.
  10. Пат. 2010131602 Российская Федерация, МПК F26В 3/00. Устройство для инфракрасной сушки семян [Текст] / Демидов С.Ф., Вороненко Б.А., Пеленко В.В., Демидов А.С, Агеев М.В., Усманов И.И.; заявитель и патентообладатель Санкт- Петербургский государственный университет низкотемпературных и пищевых технологий. - №2010131602/06; заявл. 28.07.2010; опубл. 10.02.2012, Бюл.№4.
  11.        Демидов А.С. Аналитическое решение дифференциальных уравнений тепло- и влагопереноса при инфракрасном нагреве масличных семян [Текст] / Вороненко Б.А.,  Демидов А.С., Демидов С.Ф. // Электронный журнал. – СПб.: СПбГУНиПТ, 2012. - №1. – март 2012. – http://www.open-mechanics.com/journals.
  12. Демидов А.С. Решение системы уравнений тепло-и влагопереноса при инфракрасном нагреве масляничных семян [Текст] / 5 Международная научно-техническая конференция ''Низкотемпературные и пищевые технологии в 21 веке''.-СПб., СПбГУНиПТ, 2012г. 
  13. Демидов А.С. Кинетика сушки семян подсолнечника инфракрасным излучением [Текст]/ Б.А.Вороненко, С.Ф.Демидов, А.С.Демидов// Инновационные пищевые технологии в области хранения и переработки сельскохозяйственного сырья: Сб. материалов международной научно-практической конференции.- Краснодар: РАСН ГНУ КНИИХЛ, 2012,- С.223-229.
  14. Демидов А.С. Исследование процесса сушки семян подсолнечника при инфракрасном нагреве [Текст]/ Б.А.Вороненко, А.С.Демидов, С.Ф.Демидов, Пеленко В.В., Арет В.А. //Адаптация ведущих технологических процессов к пищевым машинным технологиям: Сб. материалов международной научно-практической конференции.- Воронеж: ФГБОУВПО “ВГУИТ”, 2012.



© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.