Моделирование процесса сушки риса-зерна Текст научной статьи по специальности «Физика»

II

ИЯ. №2—3, 1990

0 активности 1те отделения 10х получили которого пре-ентного пре-

1 — в 12 раз. во фракциях

1ены в табл. 2. сусло, приго-ю фракциях, и аминного сусла с ис-Содержание шми фермен-изменилось

[ески чистые га ад у, актив-ферментных

'в позволяет ачества пив-

Мир, 1971,—

еп! \vith Ше 193,265—275. :кий контроль Щ. пром-сть,

'ических фер-зоизводстве//

тила 30.06.89

ИЗВЕСТИЯ ВУЗОВ. ПИЩЕВАЯ ТЕХНОЛОГИЯ, № 2—3, 1990

67

664.723.047.001.24

МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССА СУШКИ РИСА-ЗЕРНА

М. А. ГРИШИН, П. В. НЕСТЕРОВ, О. Н. НАЛЕЕВ, К. К. КУДАЖАНОВ Одесский технологический институт пищевой промышленности Институт металлургии и обогащения АН КазССР Алма-Атинский филиал Джамбулского технологического института легкой и пищевой промышленности

Зерно риса представляет собой коллоидное капиллярно-пористое тело с рядом особенностей (специфическое анатомическое строение, подверженность ядра растрескиванию и др.), обусловливающих применение «мягких» температурных режимов, которые могут быть реализованы в условиях вакуумной сушки.

Известно, что при давлении 2,66—3,33 кПа и температуре 35—50° С влага находится в неконден-сированном состоянии: давление пара при данных условиях превышает давление в системе [1]. Так, например, если процесс сушки ведется при 3,33 кПа, то при 25° С начинается интенсивное испарение влаги, находящейся на поверхности зерна, т. е. в плодовых оболочках риса. Дальнейшая сушка происходит за счет испарения влаги из ядра с углублением зоны испарения. В зерне образуется градиент влагосодержания, обусловленный разностью между влажностью сухого поверхностного слоя и ядра. Разреженность сушильной среды оказывает влияние на характер движения молекул водяного пара и в капиллярах. При 3,33—6,65 кПа режим течения газа в капиллярах переходит из вязкостного в молекулярный [2], характеризующийся значительно большей интенсивностью, определяемой числом Кнудсена Кп^0,25. В данном случае число характеризует отношение длины свободного пробега молекул к размерам капилляров.

Таким обпазом, можно предположить, что сушка зерна риса как коллоидного капиллярно-пористого тела представляет модель сжимающегося ядра, в котором интенсивность испарения влаги в основном зависит от давления пара воды, определяемого температурой. Перенос водяного пара от зоны испарения зерна в сушильную среду через сухой поверхностный слой, влажность которого может быть принята равной 14%, осуществляется путем эффузии. Модель процесса сушки зерна описывается системой дифференциальных уравнений в частных производных.

Для моделирования процесса в вакуум-кипящем слое нами использован метод послойного исследования. Частица с начальным радиусом г условно делится на п слоев толщиной Дг. Для каждого слоя составляются уравнения теплового баланса, кинетики сушки и течения пара через сухой поверхностный слой зерна; граничные условия для /-го слоя находятся решением уравнений для г-1-го слоя.

Для /-го слоя масса испарившейся влаги составит:

/У,,-. — |1

г3 '

Г ы,

где К— р;

р — плотность влаги, кг/м ,

Ш — доля влаги, подлежащей испарению. Тепло, затраченное на испарение этого количества влаги, определяется из уравнения:

<2ш = ГЛи^ = КШ {4,-1 — г%) <7,

где — теплота испарения, кДж/кг; масса влажного ядра риса: Шш = Кг'ы.

Тепло, затраченное на нагрев этого ядра, определяется из уравнения:

—— т^,Сь {Ты Т^,—¡) — Кг'ыСь {Т^I Ты—|),

где Сь— теплоемкость ядра, кДж/кг-° С;

7* - температура ядра, К.

Считается, что теплопроводность влажного ядра риса достаточно высока, градиент температуры незначителен и им можно пренебречь. Масса сухого слоя в частице составит:

та = К (1 - Г) -/??,■);

количество тепла, пошедшее на нагрев сухого слоя:

= тасс(Та—Т*о) — та-[Сс (Та-> — Т1и),

где Та — средняя температура сухого слоя ядра, К; Тса — средняя температура поверхности ядра, К. Распределение температуры в сферической оболочке сухого слоя ядра при теплопередаче описывается уравнением [3] :

г. = 7-„+;!>т„.:Г ;

откуда

Тс --

(Тс—Тщагь /1 £, Т* +- ■ ^

\ \

(Гс — Гы)

Ты — 7 ы 4-

,т т , {Тг—Ты)гсгы1п — (Ш-Тъ,)гс Гы

(Гс — Гы) {Гс — Гы}

Тепло на нагр1 влажного ядра и испарение влаги рассчитывается из уравнения:

2лХс (7'с—7*,-! 4л1с(Те—Тц) ГыГьоТ,

С}ы-\-<Эш= ': —--------- —----------■

Гц—Гьо

‘¿т'ы

'2гь

Количество тепла, поглощенное в единицу времени, зависит от скорости испарения.

Скорость испарения при условии молекулярного течения пара (эффузии) через поры сухого слоя описывается уравнением:

_Р(Р„-АР) \j-0FW,

где |3 — коэффициент испарения;

Рн — давление насыщенного пара, Па\

М — молекулярная масса пара, кмоль;

7? — универсальная газовая постоянная, Дж/ке • ° С;

площадь поверхности испарения, м2\ АР — избыточное парциальное давление пара, обусловленное сопротивлением его течению сухого пара, которое может быть определено [4]:

АР -

0,218 \ruSr, 1 ¡¡?Т

«V \;7к'

ИЗВЕСТИЯ ВУЗОВ. ПИЩЕВАЯ ТЕХНОЛОГИЯ, № 2—3, 1990

И.ІККҐ'Т'ІЯ Le

где So — удельная поверхность капилляров; є — порозность.

Время испарения:

_tru1_ KW{rl¡..і - rl)

Гі U і U і

и температура:

_ КгМсГ‘Ты- І (Гкп—Гы) — KW (rli-x—di) a,-4-~ КтЬсьГьоКГыСо 1-

-f- 2 • 4д • }.сїk’Xc(J +■ 2 • 4л>ч-Г(.,Г;„,Т. ’

где — теплопроводность сухого слоя ядра, Вт/м ■ К;

аі — степень отгонки, которая для /-го слоя рассчитывается по формуле:

,-3

I f’C — I f'í

a¡ =------s---.

ГІп

Блок-схема алгоритма модели расчета представлена на рис. 1.

Зй/За9 данных

Рис. 1

По разработанному алгоритму была составлена программа на языке Фортран IV и проведен расчет процесса испарения влгГЕи из зерна риса на ЭВМ

СМ-4. При расчете задавалось количество слоев от 100 до 4000. Установлено, что при 1000 слоев и более точность расчета практически не меняется.

Рис. 2. Кривые сушки риса-зерна по экспериментальным

(----------) н расчетным (------------) данным

при давлении 2,66 к.Па : /—/=30° С; 2—7=40° С;

50° С

Представленные на рис. 2 расчетные и экспериментальные данные свидетельствуют о достаточно хорошей их сходимости.

Таким образом, результаты проведенной работы позволяют рекомендовать метод послойного исследования для моделирования процесса вакуумной сушки риса-зерна и расчета промышленных сушилок.

ЛИТЕРАТУРА

1. Касаткин А. Г. Основные процессы и аппараты химической технологии. 2,— М.: ¡941

2. III и д л о в с к и й В. Н Введение в динамику разреженного газа.— М.: Наука, 1965.

3. Теплотехнический справочник. 2.— М : Энергия, 1976.

4. Нестеров II. В. Условия создания КС в вакууме.-Алма-Ата: КазНИИНТИ. 1972.

Кафедра технологии молока и сушки пищевых продуктов Лаборатория вакуумных процессов Кафедра технологии хранения и

переработки зерна Поступала 13.! 1.87

SSod данных

Л

Расчет Рк

Pacvem T¿

Расчет T¿¿

Pasvem d¿

І

нет

і

664.788.3.0044:576.8

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБРАБОТКИ ОТХОДОВ*ПОСЛЕ ГИДРОСЕПАРИРОВАНИЯ ЗЕРНА КРУПЯНЫХ КУЛЬТУР

В. Д. КА МИНС КИП, В. П. ЧУЧУП, Г. И. ЕВДОКИМОВА Одесский технологический институт пищевой промышленности им. М. В. Ломоносова

В настоящее время для сепарирования зерна крупяных культур от сорных примесей используют «сухие» способы очистки. При этом учитываются их различия с основным зерном по линейным размерам и аэродинамическим свойствам. Однако многие засорители не поддаются выделению с высокой

технологической эффективностью из-за совпадения их вариационных кривых с основным зерном. Такие засорители получили название — трудноотделимые, и «сухие» способы приемлемы к ним только частично. В гречихе, например, к трудноотделимым примесям относят дикую редьку, рудяк, зерно овса и овсюга,

(.•смена L-I ||: и-J s

une se р.ьа, ii,i.i

U-.JIIEH.-I6 ни а

L [-¡THci и .'г |

U jJil \Л II і Ь I üiíilpOii.i jh

С ПОСЛЕД'.ЧИИШ

I

Ї

I

Ґ

г

я

L

{

Г

г

г

■г

>

1№ркрова>№!1 г| .-ЯЧІ'СТВО ¡ir L'. ■•-•:шгсстью N- J у 1 U'C Г йу м I-^ч IV, ТО і и: і. fií.JTKH TtK'.lá - :іц міт:.їриЄ i.¡|‘ ьу. но Н fiiX-'it Upe г.л i Ceq

lll'. JMCT.'R I l l vi! Ш івакия lí >L ГіііліікпЙ г и: -.Н

•/т*одоа ........ ¡i

.'WiH nepepafln л Л л и эе-и кнлЧ •1 :И|<1 бэрз:’.-II л

•ШЧНЫЙ I ¡I- |ivo Ч'І.ІИНДР'НчЬ*. ^

vpyfiy .i í. ::.n

RVn'ini'V || 2_i¡ ОрРдпічі ЧіїСТН lKX*pc^C-.K5v u:.'l ГІ'.І Я ! i. : | i'./j

устрі-йс vi ; í j

llít 2, агкі; її ІЦ' Ш.І1ІОЛЗ m \ :іДчВ

Ьарабйі н.чї n-n pcBÉ, Я iji,». j г-к’дующі:к ió| Піїгрубок ! чид: НЛІПТСЯ -14 I.: ri:;i|

.«(УГОНОМ С ......11

Гі;ір;:бан£ 4r-¡i:-.j t>N 5 В їгліт- : .Tí-ji і. Яв. і ■■"г- г и*. гренке ■ ■ _ і ■ 11

ЩЇи'ґ £, D /іі'Ті.,.-

^ ії- їм;;л чк. ! ,