CC BY
18
С'
(А +к)2куай(\-QFv
■Вот
О — [Л 4- Ъ - г(1 - соз9^]‘
(сі§0 - ctgflí)(ctga2 - (^а,) ^1р 2(с^я2 + сГо0; 5
^Рь:
(1)
(2)
Уравнение для определения пропускной способности Оф сушилки с синусоидальным транспортирующим органом при продувке плотного пересыпающегося слоя воздушным потоком после ряда преобразований приводится к виду [2, 3 ]
(3)
Рис. 3 .
Коэффициент пропорциональности к}1 не зависел от конструктивных параметров сушилки и составлял для круп: гречневой 0,40-0.42, перловой 0,30-0,31, пшеничной 0,34-0,35.
Таким образом, высота слоя крупы оказывает влияние на пропу скную способность сушилки только в интервале (0 < к < йкр), в остальных случаях ф > /гкр) про -пускная способность остается постоянной.
В работе [1] было получено выражение для определения пропускной способности сушилки
где г - радиус кривизны гребня волны, м; 0 — угол естественного откоса крупы, град: В -ширинатранспортирующей лен-ш, м; рнас- насыпная плотность продукта, кг'м3.
Однако уравнение (1) не учитывает влияния воздушного потока, продувающего плотный пересыпающийся сдой. Вместе с тем установлено, что поток теплоносителя оказывает существенное влияние на его перемещение. Поэтому в выражение (1) необходимо ввести коэффициент ка, учитывающий влияние воздушного потока,
2[1Д 1а0/п-'(1 - с,) - /гг К] 5
где коэффициент ку рассчитывали по уравнению к _(сЩах -а%ах)(с^аг -с\%гх)
Гидродинамический коэффициент кт, учитывающий шероховатость поверхности зерен, составлял для круп: гречневой - 0,0040, перловой - 0,0032, пшеничной - 0,0028.
Проверка показала, что формула (3) адекватно описывает исследуемый процесс движения сыпучих продуктов и может быть использована при расчете пропускной способности сушилки с синусоидальным транспортирую щим органом.
выводы
1. Полученное уравнение позволяет с достаточной для инженерных расчетов точностью определить пропускную способность сушилки с синусоидальным транспортирующим органом при продувке плотного пересыпающегося слоя воздушным потоком.
2. Установлено, что амплитуда волны и угол наклона ленты на переднем гребне волны являются факторами, влияющими на пропускную способность сушилки, и их оптимальные значения зависят от физико-механических свойств высушиваемого продукта (гранулометрического состава, угла естественного откоса, влажности и др.).
ЛИТЕРАТУРА
1. Чередник А.И. Разработка способа и установки для сушки вареных круп в плотном пересыпающемся слое: Дис. ... канд. техн. наук. - Воронеж, 1988,- 160 с.
2. Грачев Ю.П., Туопльцен А.К., Тубольцев В.К. Моделирование и оптимизация те пло- и массообменных процессов пищевых производств. - М.: Легкая и пищевая пром - сть, 1984.-- 216 с.
3. Львовский Е.Н. Статистические методы построения эмпирических формул. -М.: Высш.школа, 1982. -224с.
Кафедра машин и аппаратов пищевых производств
Поступила 22.05.02 г.
664.762.517
МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССА ФОРМИРОВАНИЯПОРИСТОИ МАКРОСТРУКТУРЫ ПОЛУФАБРИКА ТА ЭКСТРУЗИОННЫХ КРУП
Г.О. МАГОМЕДОВ, В.П. КОЛОДЕЖНОВ, А.Ф. БРЕХОВ
Воронежская государственная технологическая академия
Производство по л}'фабрикатов экструзионных круп - одно из перспективных направлений в области технологии пищевых продуктов. Различные вопросы
механизма образования экструзионных продуктов, а также технологии и оборудования для их производства изложены в [1, 2]. •
Рассмотрим упрощенную модель формирования пористой макроструктуры. Будем полагать, что на выходе из канала матрицы продукт состоит из вязкопла-
3)
'4)
10-
ля
[Ч-
[И-
ю-
[у-
[С-
:ои
[У'
ІС-
зе-
ю-
за-
си,
[И-
:т-
йо-
цля
да-
щс-
с.
ЙИЯ
117
, а гва
ІИЯ
імла -
стической массы с влажностью №'п, разогретой до температуры Т„:о, и распределенных в ней случайным образом паровых полостей, средний радиус которых /?п>0. Пусть в расчете на каждую паровую полость приходится в среднем масса тт сухого вещества. Начальное значение массы жидкости и;ж 0 в этой части массы при заданном значении начальной влажности РК0 может быть вычислено по формуле
т. IV,,
(1-
(1)
)
+ ”_Ь_
Рж Рт
С учетом (1) по лу чаем
(л +_1 рг/° Г1рт +Р*
К -^п.О +тт\------------+■
(2)
(-І)
Масса М() такой области, очевидно, будет склады -ваться из массы пара и массы вязкопластической среды ... ,
м0 -РыК +
т.
'.(4)
где р„',~ плотность пара на .шшии насыщения.
Сделаем дополнительное предположение о том, что значения потоков тепло- и массопереноса мея^ду рассматриваемыми смежными областями являются пренебрежимо малыми по сравнению с соответствующими значениями внутри этих же областей.
Заметим, что по мере развития процесса парообразования объем рассматриваемой области будет увеличиваться, а ее масса останется на прежнем уровне М0.
Пусть в некоторый промежуточный момент времени г, отсчитываемый от выхода массы из канала матрицы, радиус паровой полости принял значение 7?П. При этом, очевидно, масса пара и объем паровой полости определяются из выражений
--V р
Л I г
= 4/ЗпЯ*
что позволяет записать условие баланса массыв форме
М0 =КРп,; +тж +тТ. (5)
Отсюда находим массу жидкости, оставшейся в вязкопластической массе:
тж =М0 ~КРп,
(6)
С учетом (6) представляется возможным определить текущее значение влажности вязкопластического материала
Дальнейшее моделирование основных процессов проведем применительно к одной паровой полости и примыкающему' к ней вязкопластическому материалу, масса которого на выходе из канала равняется (шж>0+ +тТ). В первом приближении пространственно такую область в окрестности одной паровой полости можно представить как сферу радиуса ЯПі0, заполненную паром и окруженную концентрической сферической оболочкой с массой (т ,.0 + т.,). Объем У0 такой области непосредственно на выходе из канала матрицы будет складываться из начального объема УЛ:0 паровой полости и объема вязкопластической массы, примыкающей к этой полости.
Тогда можно полагать, что
¡V
т..
■ т.
(7)
зная которое можно оценить текущие значения плотности р„„ теплоемкости ст и коэффициента теплопроводности Хга вязкопластического материала по следующим формулам
Р
РтРж
я,- -
Ріи/ +РпЛ1~}¥)
+(1 -Юс7; КК(Рг№' + рх0~^))
(Кртіг+Кр.(і-Ю)
(8)
В последних соотношениях индексы (т, ж) относят соответствующие параметры к твердой (сухое вещество) и жидкой (вода) компонентам вязкопластической массы.
Тогда текущее значение объема рассматриваемой области по аналогии с (3) будет определяться из выражения
Г=У +т
1_ 1 Ж
Рт Рж 1 !Г
(9)
Приведенная толщина слоя вязкопластической массы, охватывающего (обволакивающего) паровую полость объема Уп, находится по формуле
ЗУ
зк
(10)
471 \ 4я
Тепловой поток, подводимый от вязкопластической массы к поверхности фазового перехода, приближенно можно оценить следующим образом:
Т -Т
(11)
0,5АИ
где Тт—текущее значение температуры вязкопластической массы на внешней границе рассматриваемой области; 7\ —температура фазового перехода.
Если предположить, что весь тепловой поток (11) затрачивается на реализацию фазового перехода, то в соответствии с условием Стефана будем иметь
(12)
0,5Ьт
где Ц„ -текущее значение скорости пара, отводимого с поверхности фазового перехода внутрь паровой полости; £п - удельная теплота фазового перехода.
Тогда уравнение динамики объема паровой полости можно записать следующим образом:
■ V • ГДЗблГ;. (13)
т
При этом ЬТп представляет собой сложную функцию от Упи Тт, определяемую из (12) с учетом (б)—(10) при заданном значении тТ. Общий вид этой функции не выписывается ввиду ее громоздкости.
Таким образом, в итоге уравнение динамики объема паровой полости принимает вид
%•=£/„ (К, Л^фбпУ*. (14)
(Я
Изменение температуры Тт вязкопластической массы описывается следующим уравнением теплового баланса:
Ст? (У-К,) — = -к \l~36nvj. (15)
т' ^ пУ а т о,5И ^ п
’ т
Здесь К определяется из соотношения (9).
В качестве начальных условий для полученных дифференциальных уравнений могут быть приняты следующие:
при /= 0; Уп = Уп 0: Тт = Тт>0.
Отметим, что значения Т„!>0 и Ущо должны определяться либо экспериментально, либо из решения самостоятельной задачи о течении с учетом теплопереноса вязкопластической массы внутри канала матрицы.
Таким образом, окончательное рассмотрение поставленной зада та сводится к решению системы двух нелинейных дифференциальных уравнений (14) и (15), коэффициенты которых сложным образом зависят от искомых функций: объема паровой полости и средней температуры вязкопластической массы. Реше -ние такой системы и последующий анализ полученных
результатов допустимо проводить лишь численными методами с привлечением ПЭВМ. При этом такое решение, вообще говоря, должно проводиться до того момента времени, при котором температура вязкопластической массы снизится до уровня температуры фазового перехода Тх В качестве подобного условия может быть принято
обеспечивающее, например, отклонение температуры вязкопластической массы от температуры фазового перехода не более чем на 5 %.
Фактором, носящим принципиальный характер и осложняющим решение полученной системы уравнений, является количество центров парообразования (число паровых полостей) в расчете, например, на единицу объема вязкопластической массы. Отсутствие информации об этой величине не позволяет однозначно оценить такой исходный параметр, как пи. Здесь, по-видимому, должна быть использована информация эмпирического характера. Вместе с тем можно ожидать, что после введения некоторых допущений и соответствующих упрощений система уравнений (14)—(15) позволит получить информацию об относительном изменении объема готового продукта по отношению к исходному объему.
ЛИТЕРАТУРА •
1. Термопластическая экструзия: научные основы, технология, оборудование / Под ред. А.Н.Богатырева. В.П.Юрьева. - М.: Ступени, 1994. - 196 с.
2. Карпов В.Г., Вилок Л.А., Юрьев В.П. Некоторые представления о механизме образования экструзионных продуктов пористой макроструктуры, полученных термической обработкой пеллет // Хранение и переработка сельхозсырья. - 1998. - № 9. -С. 21-23.
Кафедра технологии хлебопекарного, макаронного и кондитерского производств Кафедра теоретической мехаштки Кафедра процессов и аппаратов пищевых и химических производств
Поступила 27.12.02 г. .
664.953.002.612
ИССЛЕДОВАНИЕ РЕОЛОГИЧЕСКИХ СВОЙСТВ РЫБНЫХ ФАРШЕЙ ПРИ СОЗДАНИИ ПРОДУКТОВ ТИПА СУФЛЕ
В.М. СОКОЛОВА, С.В. ТАЛЛБАЕВА, Л.В. ПОДКОРЫТОВА
Тихоокеанский научно-ис следователь ский
рыбохозяйственный центр (Владивосток) .... •.
Всероссийский научно-исследовательский институт • , ... -
рыбного хозяйства и океанографии (Москва)
В настоящее время создание легкоусвояемых пищевых продуктов, например пастообразных, содержа -
щих полноценные белки, натуральные стабилизаторы и вкусовые добавки, считается приоритетным. При изготовлении консервов, хлебобулочных изделий, напитков, имитированных рыбных и мясных продуктов в качестве стабилизатора и структурообразователя пищевых систем применяют растворимую соль альгино-вой кислоты - альгинат натрия, в качестве источника белка - рыбу или мясо [1-5].
