Научная статья на тему 'Математическая модель конвективной сушки овощей'

Математическая модель конвективной сушки овощей Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

CC BY
157
31
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по механике и машиностроению , автор научной работы — Малахов Н. Н., Горбачев Н. Б., Меркушев С. И., Галаган Т. В.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Текст научной работы на тему «Математическая модель конвективной сушки овощей»

’V.-. • -і с. -Л . Таблица ] Таблица 2

Химический и жирнокислотный состав Образец семян сои Показатели безопасности Образец семян сои

ге нно мод кфи-цированниый 1 | контрольный генномодифи- цированный контрольный

Белок. % 40,54 38,26 Микотоксины:

Масличность, % 19,47 19,55 афлотоксин В| Менее 0,001 . :

Витамины и микроэлементы. р. Пестициды Не обнаружены

мг/100 г.: Тяжелые металлы, мг/кг:

Бе 3,1075 3,1138 Си 6,0251 5,1098

К 181,10 178,97 РЬ 0,0660 0,0538

Ыа 72,04 46,89 са 0,03445 0,03595

Са 4,764 4,369 Ъа 7,0180 7,5603

м8 1,2907 1,285 Н§ 0,0017 0,0009

В, 0,892 0,804 Аз 0,0048 0,0049

В; 0,194 0,152 Радиоактивные " '-'/і !.• і ' ‘і і

РР 1,726 1,805 элементы, Бк/кг:

А -■-..г 0,083 ■: ке,: і‘г0,092?' - цезий-137 Следы

С 0,017 0,010 стронций-90 . » V,- - .-I • .' 'Л.

Жирные кислоты, %: пальмитиновая стеариновая олеиновая линолевая линоленовая

9.58

5.59 22,74 53,71 8,38

9,37

4,76

£4,98

52,56

8,33

Как следует из полученных данных (табл. 1, 2), по химическим показателям семена исходного сорта и генетически модифицированные практически не различаются. Выявленные различия не существенны и лежат в пределах разнокачественности семян.

В большинстве стран на национальном уровне разработана нормативно-правовая и методическая база для оценки пищевой безопасности и возможности реализации населению на пищевые цели продукции из генетически модифицированных источников. В ее основе лежит принцип композиционной или реальной эквивалентности, который заключается в сравнении генетически модифицированных источников с традиционным аналогом. Для этого проводится изучение их химического состава и сопоставление по содержанию основных нутриентов, антиалиментарных и токсических веществ и аллергенов, характерных для данного вида продовольствия или определяемых свойствами переносимых генов.

Принято, что если в результате оценки композиционной эквивалентности не обнаруживается отличий генномодифицированной пищевой продукции ог традиционных аналогов, то ее причисляют к 1 -му классу безопасности и предлагают считать полностью безвредной для здоровья потребителей. При обнаружении отличий от традиционного аналога или полного несоответствия традиционным аналогам (2-й и 3-й классы безопасности) оценка безопасности генномодифицированной пищевой продукции должна быть продолжена [2].

Полученные нами данные свидетельствуют о неэффективности такой оценки, не позволяющей определить присутствие в готовом продукте генномодифици-рованных источников.

ЛИТЕРАТУРА

1. Ливийская С.А. Производство трансгенных культур и всемирная продовольственная безопасность // Масла и жиры. Отраслевые ведомости. - 2001. - № 3. - С. 6; № 5.-С. 8.

2. Донченко Л.В., Нодыкта В.Д. Безопасность пищевой продукции. - М.: Пищепромиздат, 2000. - 528 с.

3. Методические указания по определению биохимических показателей масла и семян масличных культур / ВАСХНИЛ. -Краснодар: ВНИИМК, 1986. - 85 с.

4. Руководство по методам исследования, технохимиче-скому контролю и учету производства в масложировой промышленности. - Л. :ВНИИЖ, т. 1, кн. 1,1967. - 585 с.; т.6, вып. 2,1974. -34 с.

Поступила 30.9.02 г.

66.047.006.001.57

МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ КОНВЕКТИВНОЙ СУШКИ ОВОЩЕЙ

Н.ІІ. МАЛАХОВ, Н.Б. ГОРБАЧЕВ, С.И. МЕРКУШЕВ,

Т.В. ГАЛАГАН

Орловский государственный технический университет

Предложена математическая модель конвективной сушки твердых пищевых продуктов, овощей, основанная на описании физических процессов. Среди послед-

них наименее изучен перенос влаги в изделии. Из экспериментальных данных известно, что поток переносимой влаги должен менять направление в зависимости от направления температурного градиента. В расчетах это можно описать только тогда, когда он определяется сложением по крайней мере двух противопо-

ложно направленных потоков, из которых хотя бы один зависит от направления теплового потока. Такими потоками при сушке являются: диффузионный и термодиффузионный. Первый побуждается градиентом концентраций влаги и направлен в сторону уменьшения ее концентрации. Второй побуждается градиентом температур и направлен в сторону уменьшения температуры. Вместе с термодиффузионным потоком влаги переносится теплота, складывающаяся с ее потоком, переносимым теплопроводностью. Оба потока имеют место только тогда, когда в рассматриваемой точке продукта существует свободная влага. При ее отсутствии действует только один процесс - перенос теплоты теплопроводностью.

Данные процессы в одномерной модели описываются следующими уравнениями [1].

1. Уравнение конвективной теплопередачи из окружающей среды высушиваемому продукту, или закон Ньютона-Рихмана:

<?! =о(*с-0,

где - тепловой поток, передающийся изделию, Вт/м , а - коэффициент теплоотдачи, Вт/(м2-К); /с, С„ - температуры окружающей среды и поверхности изделия, °С.

2. Обобщенное уравнение теплопроводности, описывающее перенос теплоты q% Вт/м2, внутри высушиваемого изделия двумя процессами: теплопроводностью по закону Фурье и термодиффузией влаги:

*2=Я(1+Н)

СІЇ

~сК’

где Н - коэффициент, определяющий теплопередачу термодиффузионным потоком влаги; X - коэффициент молекулярной теплопроводности, Вт/(м2-К).

При Я=0 последнее уравнение переходит в уравнение молекулярной теплопроводности Фурье.

3. Обобщенное уравнение Фика, описывающее перенос массы воды т, кг/(м2-с), диффузией и термодиффузией:

т

п ЛС , 7.

= и-------

ІХ т

Л.

<іх

где 1)та - коэффициент термодиффузии, кг/(м-К-с); и - коэффициент диффузии, кг/(м-с); С - массовая концентрация воды, кг/кг.

Коэффициенты Н и Д-д связаны. Из их физического смысла эту связь можно отобразить в виде

поверхности высушиваемого материала в окружающую среду при удельном массовом расходе М, кг/(м“-с):

М = Ь

Р,-Л

р - р

где —----- - обобщенная движущая сила процесса, равная разноста

Рбар

относительных величин давления насыщенных паров воды вблизи поверхности испарения и парциального давления воды в окружаю-щей среде; Ъ - феноменологический коэффициент, определяющий скорость перехода влаги в окружающую среду. При скоростях обдува влажной поверхности до 0,58 м/с Ь = 0,007 кг/(м2-с), до 1,13 м/с Ь =

0,009 кг/(м2- с).

Известно также, что параметры окружающего воздуха изменяются в процессе сушки с сохранением неизменной его энтальпии. Это позволяет найти температуру, влагосодержание и другие параметры воздуха непосредственно вблизи поверхности испарения, например, с использованием /-(/-диаграммы влажного воздуха.

5. Уравнение испарения влаги в глубине изделия при его нагреве. Повышение температуры в каждом элементе изделия увеличивает давление насыщенных паров Р] над его поверхностью. Прирост этого давления ДЛ определяет изменение массы ДМ, кг, испаряющейся воды. Учитывая, что ......

и используя уравнение состояния газов, получим:

где V- объем газовой полости в рассматриваемом элементе изделия, м ; Я - газовая постоянная паров воды, Я — 461,5 Дж/(кг-К).

Система записанных уравнений решается численно. На базе составленной модели выполнен большой объем расчетных исследований процесса сушки. В результате получены зависимости, моделирующие следующие реальные процессы: перетекание влаги в центральную часть изделия под действием градиента температуры при нагревании; обратное перетекание влаги в поверхностный слой после прекращения воздействия высокой температуры на изделие; движение фронта термодиффузионной волны влажности в процессе сушки и др.

£> -Н-

СЖ

где Са - теплоемкость воды, Дж/(кг-К); Л - дифференциал температур вдоль направления переноса влаги, °С.

4. Феноменологическое уравнение Дальтона, описывающее непосредственный перенос паров воды с

ЛИТЕРАТУРА

1. Малахов Н.Н., Нлаксин Ю.М., Ларин В.А. Процессы и аппараты пищевых производств: Учебник.- Орел: Изд. ОГТУ, 2001. -687 с.

Кафедра машин и аппаратов пищевых производств

Поступила 23,09.02 г.

'■■гг,тм-г. ;

... . -. пн: -

с . і...;- ;

Л- і1-' .

з1,‘

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.