CC BY
28
і- лоі .4 'j'o.i.'.i
О Л ПИ
IV- н і: г
U.rir.i ;г лііґйі.
гц сям: лргсг-и к'М по -I -
>:н
пі iK^jirg іг 4.IJT-I :'|0Л III' і. • 1 UljiL Йп^О/Клй-і::ткн .lh-■гт и" ре-
,-і'Т-іі ■ МііТ-
Ljr ГР|*.‘
■ іі. >)', І"
11: н iv i ч • і :l
.if- р н і U .'.¡..іти U-
Езоретра
I: - UOTTJ^.-■ ИILL-Ї Я TV-: 4 j'jKre: 11
iv тімТ^-p :-li 'l -^Vip*
I p ГКЧ '*■' -У L
K'-J -j cirii-rnhpdL'lil-C“R :• ipo-
¡л F. L:5 -¡1 3o^. і ._-гж: - .i
'Ди-.П lv ■:!« 1-М J-'.ftHI
\ T! Ії.ІІ^ЧКЯ -I h CiH
прсии^ся І KF1K II, И ГГІЇЮ-їс'ГПШ'ІІТа
|:;м.есс.я ii ;>!':■ воз I к
:і^.н.цни]:тя r’fi ЧИ^І.:-Jiyj'O I ¡'I A
. От-tO* Мг/'с
Рис. 2
воздействием электромагнитного поля, чем без него.
В результате математической обработки данных получены зависимости на основе уравнения типа
f (т) =ao+aiT+a2T2 , (1)
где коэффициенты ао, ai, аз эмпирической
формулы были определены после нескольких математических операций по методу наименьших квадратов [4].
Значение т — продолжительность процесса выпечки принято в пределах от 0 до 8 мин.
Коэффициент диффузии а для электромагнитного поля и без него соответственно равен:
а" = 2,396—0,649т-¡-0,193т2; (2)
а = 2,741—1,198т+0,218т2. (3)
Аналогично определялась аналитическая зависимость для относительного термоградиентного коэффициента б в электромагнитном поле и без него:
6*5—4,944+6,698т—0,966т2; (4)
6= —2,9314+4,2171т—0,5847т2. (5)
Статистическая обработка данных большой серии опытов по влагосодержанию позволила найти функциональные зависимости (2), (3), (4) и (5). Этот поиск аналитического выражения кривых коэффициента диффузии а и относительного термоградиентного коэффициента б представляется нам важным для решения проблемы создания современных хлебопекарных печей, обладающих малой тепловой инерцией и эффективной системой регулирования температурного режима.
Результаты исследования позволяют предположить, что воздействие при выпечке на тесто электромагнитного поля по оптимальному режиму способствует образованию более мелкопористой структуры высокого качества.
Таким образом, воздействие комплекса различных термодинамических сил при оптимальном их сочетании может позволить управлять процессом структурообразования теста (хлеба) для улучшения его технологических свойств.
ЛИТЕРАТУРА
1. Лыков А. В. Теория сушки. М.: Энергия, 1968.
2. Лыков А. В., Романовский С. Г. //ФТН — 1966. — № 2.
3. Мам а то в И. М. и др. Электромагнитный способ выпечки узбекских лепешек с применением тока промышленной частоты. — М.: ЦНИИТЭИлег-пищемаш. — 1987. —• вып. 8.
4. Кафаров В. В. Методы кибернетики в химии и химической технологии. — М.: Химия, 1976.
Кафедра оборудования предприятий общественного
питания Поступила 11.04.89
664.8.047.001.3
ОБРАБОТКА ЯБЛОК ТОКАМИ ПРОМЫШЛЕННОЙ ЧАСТОТЫ
Г. М. НИКАНОРОВ, А. М. ГАВРИЛЕНКОВ, И. Т. КРЕТОВ Воронежский технологический институт
При переработке яблок большую роль играет сушка. Однако мощности имеющихся сушильных установок в настоящее время недостаточны для переработки урожая, что приводит к большим потерям плодов, значитель-
ным удельным затратам тепла на сушку. Повышение производительности и снижение удельных энергозатрат могут достигаться благодаря применению рациональных режимов ведения процесса. Однако данные о выборе
рациональных режимов конвективной сушки яблок в литературе отсутствуют.
Нами проведены экспериментальные исследования кинетики сушки яблок, нарезанных ломтиками толщиной от 5 до 8 мм. Были получены кривые сушки и скорости сушки для разных высот слоя, при различных значениях температуры, скорости и относительной влажности воздуха. Анализ полученных зависимостей позволил выявить длительный период возрастания скорости сушки, связанный с медленным прогревом материала.
Поток удаляемой влаги дт описывается уравнением {!]:
<3т атрДи—атрсгД!:, (1)
где ат — коэффициент потенциалопроводно-сти (диффузии влаги во влажном теле);
р — плотность материала; ли— градиент влагосодержания; о — термоградиентный коэффициент;
Д1 — градиент температур в теле.
Знак минус показывает, что поток движется в направлении, противоположном градиентам.
Для интенсификации сушки возможны два пути: увеличение потока влаги, движущейся под действием градиента влагосодержания; уменьшение термоградиентного потока, при обычной конвективной сушке направленного внутрь частиц материала и тем самым тормозящего влагоудаление.
Для достижения обоих этих эффектов применяется предварительный подогрев материала. Он интенсифицирует внутренний влагопе-ренос, так как, по данным Я- М. Мишновича и других исследователей,
'Р 11
ат = ате ("273+Го * ’ (2)
где ат, ат — соответственно коэффициенты 0 диффузии влаги при температурах Т и (273+1о); при этом п достигает 10—14 [2].
Рис. 1
Интегральная величина термоградиентного потока также снижается благодаря сокращению времени действия градиента температур с учетом того, что инерция поля влаги многократно превышает инерцию поля температур [2].
Для предварительного прогрева материала разработан ряд способов, в том числе — использование кипящего слоя [3]. В данном способе имеют место значительные энергозатраты, а также измельчение ломтей. Кроме того, известны методы электроконтактного нагрева пищевых продуктов током повышенной частоты 5—15 кГц ¡4]. Но и здесь значительны энергозатраты, имеются сложности в аппаратурном оформлении.
Исследован электроконтактный нагрев слоя ломтей яблок током промышленной частоты. Электрический ток, проходя через слой продукта, обладающий сопротивлением, вызывает его нагрев. Преимущество такого способа обработки яблок перед сушкой заключается в простоте реализации и минимуме тепловых потерь.
Опыты проводили на лабораторной установке, состоящей из источника тока, корпуса с двумя электродами в виде плоских пластин, между которыми располагался продукт. В электрическую цепь параллельно включены лабораторный трансформатор, вольтметр и последовательно — амперметр.
Возрастание внутренней энергии слоя материала при прохождении электрического тока можно оценивать количеством теплоты, выделяющейся в нем. Была определена зависимость количества теплоты при прохождении через слой электрического тока промышленной частоты от высоты слоя, расстояния между электродами и подаваемого напряжения.
Измерение температуры не дает воспроизводимости результатов из-за колебаний распределения в слое поверхности контакта частиц и соответственно неравномерности их прогрева. Поэтому для удобства контроля прогрева характеристикой его интенсивности может быть количество тепла, выделяющегося в слое и определяемого по электрической мощности.
В первой серии экспериментов расстояние между электродами и высота слоя были постоянными, менялось только напряжение. Для каждого режима определялась величина силы тока, проходящего через слой яблок, расположенный между пластинами. В последующих сериях экспериментов исследовалось влияние изменения силы тока для постоянного напряжения, но при разных расстояниях между электродами и высотах слоя. На основании результатов получены зависимости изменения тепловой энергии слоя для разных режимов и размеров слоя (рис. 1, 2, 3).
Слой ломтей яблок, расположенный между двумя металлическими пластинами, представляет собой отрезок проводника. Живое
сечение ме акти сающихс одной В( розность располо; жить, чт ду элект не пров< ному пр< Приме ломтей выделяк него эле
где I -
к -
т -Прим«
с
где
8=
ь,
Колич
вышени:
равно:
где с — т —
Тогда
Аналк сделать слоя яб оказыва даваемо мере та подтвер При' і расстоя: интекси его бь ратуры певает і внутри нию кл< этом он установ, внутрен тате пл
ЛОМТЯМІ
водит к Увеличе
,||.:1.1 т.и
■■ ■' |: ^ ■- р
Л К.ПТУ
М'н[>1>г^р
37?пк^.' п ;.:■ Н'>
:(1п:^ лг*'-1гп^пТ -огч т--. гг.,
■ 1^г;гтл ч^ТО-11^.
I и.:| ^['Л-
¡:::г|.и1*
I ч ч (."Г1 ¡г ^1.
I
|р$ ч п>. (■■ ■
и;-гм'" ч -.0-ит ьтг.г ^ 1-.ГЛг-7 н т;
I и.1 уста-N -■.0.)г; СЧ I .-.«.и И'”. Зч^.ул.. Ь
^ЬьЦИ'ЛЛК
|ьггм-: .р з:
.'"ИИ УЧ-
йсжпг* ти-
Т^ГП'ЛИ.
Ьа з**к-
гниШДС-п-.1.1 Н Ыч'ХС-
H.ии IIК.).
зог.го^г:-.-ПИ^1 ' к ^ ■ а (Л,'. ’I г с; ■
|ЛГ |[^ Г,[.{\-
1а1 я
ИГО?!' ’-г1_1-;+юц,:; :-С0 .■-'^Г к'^1.1-
111НI. .1 ¡1
-л п: -
и.-ГГЙ, Щк
-:1“П 'г п п1 , |) ПО'1Г ■.Ю-Шу^пг-гГ Ь _'Л ГМ1—■ГР
I.0 .1ЭГЛЯ-
у. ч ¡1 :■■■: ¡.у
ЬЩ :«Ч11И
I;:! л 1.1. Ь пт и . 'А^ГУСй
ЙКЙ мн.^\-ЗМ1[, ППС^-I. Ж1ГП;^
сечение данного проводника будет равно сумме активных поверхностей ломтей, соприкасающихся между собой и расположенных в одной вертикальной плоскости. Учитывая по-розность слоя, специфику формы ломтей и расположение их в слое, можно предположить, что площадь живого сечения слоя меж-5у электродами будет неравномерной по длине проводника. Это приводит к неравномерному прогреву всего объема материала.
Применяя закон Джоуля-Ленца к слою из Ломтей яблок, количество тепловой энергии, выделяющейся в слое при прохождении через него электрического тока, равно:
Р = ]2Рт, Дж , (3)
где 1 — сила тока, А;
Я — сопротивление слоя яблок, Ом; т — время прохождения тока, с.
Применив закон Ома, получим=*
,, __и_1 1Р§_
(4)
Р. С рУЛ где и напряжение, В;
живое сечение слоя, №; соответственно высота и длина слоя (рис. 1), м; расстояние между электродами, м;
удельное сопротивление слоя, Ом ■ м.
Количество теплоты, необходимое для повышения температуры слоя на величину АТ, равно: :■
д = стАТ, (5)
где с — удельная теплоемкость слоя,
и
8 = ЬЬ ь, ь
руд
Ш
Дж/кГ- К;
масса яблок в слое, кг.
Тогда с учетом (4) и (5):
IТ2ЬЬ
АТ==и.ь-1 т. (6)
руд1ст
Анализируя полученные результаты, можно сделать вывод, что на характер прогрева слоя яблок током промышленной частоты оказывает существенное влияние величина подаваемого напряжения. Это в значительной мере также зависит и от размеров слоя, что подтверждается формулой (6).
При высоких напряжениях и наименьших расстояниях между электродами происходит интенсивный прогрев материала. Температура его быстро увеличивается, достигая температуры кипения воды. При этом влага не успевает полностью уходить в виде пара и кипит внутри материала. Это приводит к разрушению клеточной структуры мякоти яблок. При этом они темнеют. Экспериментально было установлено, что в данный момент времени внутренняя энергия слоя (3 = 60 Вт. В результате плохого контакта между отдельными ломтями в слое происходит искрение, что приводит к локальному подгоранию ^материала. Увеличение с течением времени количества
тепла, выделяющегося в слое, может быть объяснено изменением его физико-механических н коллоидных свойств при нагреве и соответствующим угольным СОПрОТИВДНИА.
ВЫВОДЫ
1. Для интенсификации сушки яблок целесообразно перед началом процесса производить повышение их средней температуры путем электроконтактного нагрева. Это позволит уменьшить время сушки и снизить удельные энергозатраты.
2. При электроконтактном нагреве может использоваться переменный ток напряжением 220 В и частотой 50 Гц.
3. Для предотвращения снижения качественных показателей готовой продукции (в частности цвета) необходимо осуществлять прогрев слоя яблок током промышленной частоты до 48 Вт.
4. Для обеспечения высокой интенсивности процесса и снижения неравномерности прогрева целесообразно проводить его до 8 с при расстоянии между электродами 0,03 м.
ЛИТЕРАТУРА
1. Лыков А. В., Михайлов Ю. А. Теория тепло-
и массопереноса. — М. — Л.: Госэнергонздат,
«63. — 535 с.
2. Гинзбург А. С Основы теории и техники сушки
пищевых продуктов. — М.: Пищ. нро-сть, 197-3. — 528 с.
3. Г и н з б у р г А. С. Расчет и проектирование сушильных установок пищевой промышленности. — М.: Агропромиздат, 1985. — 335 с.
4. Рогов И. А. Электрофизические методы обработ-
ки пищевых прод 1988. — 272 с.
Кафедра машин и аппаратов
пищевых производств
М.: Агропромиздат,
Поступила 16.12.89.
664.236.002.5:621.979
ИССЛЕДОВАНИЕ ФАКТОРОВ ПРОЦЕССА ОТЖИМА СОКА
В ШНЕКОВЫХ ПРЕССАХ
. С. П. ВИНОГРАДОВ, И. В. КРЮЧКОВ Севастопольский приборостроительный институт
Повышение степени использования растительного сырья в производстве соков требует совершенствования шнековых отжимных прессов, широко применяющихся на предприятиях пищевой промышленности [1].
У серийно выпускаемых шнековых прессов для отжима сока из яблок цилиндр, в котором просверливаются отверстия диаметром 1 мм, изготавливается из листовой латуни. При уменьшении диаметра отверстия существенно снижается количество переходящих в сок взвесей.
Однако при толщине стенки 6 мм выполнение отверстий меньшего диаметра, например, 0,5 мм, затруднительно, так как значительно увеличивается трудоемкость изготовления цилиндра. Поэтому весьма перспективно изготовление зеерных цилиндров с УЗКИМИ продольными щелями.
Для изучения влияния ширины продольных щелевых отверстий на выход и качество получаемого сока в производственных условиях на Симферопольском консервном заводе им. 1 Мая были проведены экспериментальные исследования модельной установки.
Геометрически подобная натурному образцу модель была снабжена электроприводом с возможностью изменения угловой скорости прессующего шнека юп от 0,15 до 1,1 рад/с за счет установки пятиступенчатой коробки скоростей. Скорость загрузочного шнека со3 в пределах от 0,15 до 0,94 рад/с варьировалась путем применения второй коробки скоростей. Наружный диаметр О шнеков составлял 144 и 200 мм.
В опытах па моделях и натурном образце пресса перерабатывали одинаковое сырье — яблоки из одной партии. Поскольку сырье не моделировали, то в наших исследованиях применили метод, разработанный в Московском автодорожном институте [3] под руководством проф. В. И. Баловнева.
Модель отжимного пресса имела сменные рабочие органы (загрузочный и прессующий шнеки и фильтрующие цилиндры).
Фильтрующая поверхность (зеепные сетки) выполнена из близко расположенных проволок треугольного сечения по ГОСТ 9074—85, так что перфорационные отверстия получены в виде узких продольных щелей. ИсПБ1ТЭ-
ны сетки, у которых ширина щели Ь составляла 0,1; 0,25; 0,4 мм при относительной площади живого сечения отверстий 4,5; 10,6;
16,0% соответственно.
Сменные шнеки выполнены с различным О спиральных витков, что позволяет при постоянном внутреннем диаметре цилиндра получать различный зазор 6 между сеткой и шнеком. Величина 6 изменялась от 0,1 до 3,1 мм с шагом варьирования 1,5 мм. Угловая скорость вращения прессующего шнека составляла 0,21; 0,42; 0,63 рад/с.
В ходе исследований был реализован план полного факторного эксперимента типа ПФЭ23. Количество опытов равно 8. Все эксперименты проводились в трехкратной повторности на мезге, полученной на серийных дробилках В ДМ-20 [1].
Функциями отклика являются выход сока А и содержание в соке взвесей а. Количество а (г осадка на 1 л сока) определяли на центрифуге ОПН-8 при частоте вращения ротора 8000 мин-1 в течение 20 мин с последующим взвешиванием влажного осадка.
После вычисления коэффициентов уравнений регрессии и исключения незначимых получили для факторов в кодированной (безразмерной) форме:
А = 31,9 —2,58z і—1 ,8z2—2,35z3+0,42ziz9;
(1)
* = 29.79+9,4121—5,2422+4,7923+0,842^2—
--0,54 2223+1,662123- 0,7 1212223- (2)
В формулах (1) и (2) 21 — ширина продольной щели; 22 — зазор между шнеком и цилиндром; 23 — частота вращения шнека.
Последующая проверка уравнений (1) и (2) показала, что уравнения адекватно описывают исследуемый процесс с вероятностью 0,95. Адекватность уравнения проверена по критерию Фишера. Для проверки использованы результаты опытов, проведенных в трехкратной повторности для условий центра плана, т. е. при 21 = г2 = 2з = 0. Результаты этих опытов для определения коэффициентов уравнений регрессии не применялись.
Формула (1) наглядно иллюстрирует характер и интенсивность зависимости выхода сока от рассматриваемых факторов. В соответствии со знаком и величиной коэффициентов
уравне! житель; Приме{ частота жду ии ное, ш Форм щне вь вающнл ширина вращен: Воздейс ром npi по вели частоты ное по При значень
А=3£
а = If +0,2
где Ь -б -п -
Мето, фактор« величш сим а ль: четом £
где р -
Свежі ван д.л5 ленного заморол Для ] чистого тах пр Анали выполне
Атах ~
ин
npo6j вых прс туальна процессі охлажд« сушка і пекарнь
J
