Оптимизация процесса стерилизации при переработке томатов Текст научной статьи по специальности «Химические технологии»

I? 1,1998

ИЗВЕСТИЯ ВУЗОВ. ПИЩЕВАЯ ТЕХНОЛОГИЯ, № 1, 1998

53

УТ

Як = О/ 2 а

определили

о =

(5)

(6).

0=0 + 0,6.

(7)

Я0 = 3,05 УУ - 1,5;

(10)

без расширенной верхней части производительностью свыше 3,0 тыс. т свеклы в сутки

2,58 У?-

Яп

(11)

Для аппаратов 2-й сатурации производительностью до 3,0 тыс. т свеклы в сутки

Я0 = 2,61 У1/;

(12)

а свыше 3,0 тыс. т свеклы в сутки И ~ 2,17 УГ\

Для аппаратов 1-й сатурации производительностью до 3,0 тыс. т свеклы в сутки, имеющих расширенную верхнюю часть, ее диаметр принимается

Использую геометрическую формулу полной вместимости аппарата

жО2 И

^ = ^(Яц + у) (8)

и подставив в нее значение Яц из выражения

Ип = Н0 - Як, (9)

определили Я0.

Для аппаратов 1-й сатурации с расширенной верхней частью производительностью до 3,0 тыс. т в сутки

(13)

Высота, соответствующая полезной вместимости, определится по формуле

Кп = Н,ш + Нк. (14)

Таким образом, расчет геометрических размеров аппаратов 1-й сатурации для сахарного завода заданной производительности начинаем с определения V и Уп по формуле (1), после чего определяем О и 01 по формулам (6) и (7) при производительности до 3,0 тыс. т свеклы в сутки. Затем определяем Я0 по формуле (10) при производительности до 3,0 тыс. т свеклы в сутки и по формуле (11) при производительности свыше 3,0 тыс. т свеклы в сутки. По формулам (4), (5), (9) и (14) находим я л, Як, Яц и Яп.

При расчете аппаратов 2-й сатурации определяем V и Уп по формуле (1), затем О по формуле (6), Я0 по формуле (12) при производительности до 3,0 тыс. т свеклы в сутки. По формулам (4), (5), (9) и (14) находим Яцп, Як, Яс и Яп.

При выборе другой величины симплекса геометрического подобия формулы (4), (6), (10)—(13) будут иметь иной вид.

ЛИТЕРАТУРА

1. Азрилевич М.Я. Технологическое оборудование свеклосахарных заводов. — М.: Агропромиздат, 1986, — 320 с.

Кафедра машин и аппаратов пищевых производств

Поступила 06.12.97

664.863.036.2.001.573

ОПТИМИЗАЦИЯ ПРОЦЕССА СТЕРИЛИЗАЦИИ ПРИ ПЕРЕРАБОТКЕ ТОМАТОВ

пезнои

(3)

(4)

К.О. ДОДАЕВ, А.А. АРТИКОВ, А.Х. АКБАРОВ

Ташкентский химико-технологический институт

Заключительной стадией производства томато-продуктов, как и других консервов, является их стерилизация (пастеризация) [1]. Технологические регламенты на стерилизацию того или иного вида продукции разработаны довольно давно и основаны на экспериментальных данных.

Нами рассмотрена задача оптимизации технологического процесса, направленная на экономию энергии, затрачиваемой при стерилизации с максимальным сохранением биологически ценных компонентов готовой продукции путем изучения распределения тепла по времени по радиусу отдельно взятого томата и в томатном соке, расфасованном в литровую банку.

Математическое описание распределения температуры по радиусу томатов в момент времени т представлено в виде:

1а+1 я

г + [А-

£+1

Д« ■А5, + 1^±1д5,.1]х

X

Ат

(1)

где

V

- ж [(/? +

ЛДчз

)1 (2)

— объем шарового кольца, с наружным радиусом

п п .

К1 + и внутренним —— г-го подслоя, вы-

деленного в томате (томат по радиусу разделен на 10 подслоев); А, р, с — соответственно теплопроводность, плотность и теплоемкость томатов.

Поверхности шаров с радиусами наружным и внутренним определяются выражениями

= 4я (Я, + ^)2 и = 4ж (Я, - ~)2. (3)

Система уравнений (1-3) представляет собой математическое описание процесса распределения тепла по радиусу шара (томатов).

Разработан алгоритм расчета данной математической модели, составлена программа исследования на языке Турбо Паскаль для 1ВМ РС и выполнен вычислительный процесс для реальных значений параметров.

54

ИЗВЕСТИЯ ВУЗОВ. ПИЩЕВАЯ ТЕХНОЛОГИЯ, № 1, 1998

ИЗВЕІ

Томаты стерилизуются в среде рассола или маринада, поэтому в начальный момент тепло переходит к томату путем теплоотдачи от среды. Это учтено при выполнении расчетов. Условием стерилизации по регламенту является достижение заданной температуры в томатах (95°С) и выдержка в течение заданного времени (15-20 мин) для доведения нижних подслоев до требуемой температуры, а также для уничтожения микроорганизмов.

Исследования математической модели показывают, что при температуре среды I 100°С центр достигает температуры 95°С через 24 мин, при 110 и 120°С — через 18 и 15 мин соответственно. Для сохранения биологически ценных компонентов томатов, согласно существующей технологии, целесообразным является следующий режим стерилизации: ? = 100°С, г = 30 мин.

Однако известно, что все споры и микроорганизмы, приводящие к порче томатов, размещаются на их защищенной кожицей поверхности и около хвостовика, поэтому термообработке можно подвергать лишь наружный подслой томатов. Для этого необходимо использовать кратковременный высокотемпературный режим стерилизации.

Расчет математической модели показывает, что при обработке томата в среде с температурой 150°С через 90 с первый подкожный подслой приобретает температуру 116,7°С, что достаточно для уничтожения всех спор и микроорганизмов в течение нескольких сотен секунд, пятый подслой нагревается до 52,8°С, а центральный — десятый —

остается с неизмененной (50°С) температурой; через 120 с соответственно 122,3; 56,1; 50 С, через 150 с — 126,1; 60,1; 50,3°С. Отсюда рекомендуемый режим стерилизации: температура выше 150°С, время, включая выдержку, 300-400 с.

Достоверность полученных результатов проверена лабораторными экспериментами и в условиях производства [2].

Аналогичным образом проведено математическое описание распределения тепла в соке, расфасованном в банку, в виде уравнения в любом участке пространства банки по радиусу и высоте. Процесс исследован на ЭВМ. Время термообработки определяется по расчету математической модели. Анализ результатов исследований показывает, что для достижения томатным соком температуры 98,7°С требуется 38 мин. Эти результаты также подтверждены лабораторными и производственными экспериментами.

ЛИТЕРАТУРА :■

1. Фан-Юнг А.Ф., Флауменбаум Б.Л., Изотов А.К. Технология консервированных плодов, овощей, мяса и рыбы. — М.: Пищевая пром-сть, 1980. — 336 с.

2. Артиков А.А., Додаев К.О., Акбаров А.Х. Низкотемпературная переработка томатопродуктов / / Пищевая пром-сть. — 1996. — № 6. — С. 66.

Кафедра информатики и автоматизации производственных процессов

Поступила 13.11.96

xapaf те пр В

ческс

увлеї

ЛЄНИІ

В

пред*

писаі

где

66.074.513.001.24

Раї несж лелы тика j силы чет с. нием полуг

Bq

ОТ КО'

жидк

к газ

фазы

зуем

ураві

повер

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТОЛЩИНЫ ПЛЕНКИ ЖИДКОСТИ В ВЕРТИКАЛЬНЫХ ПЛОСКИХ КАНАЛАХ

Ю.Г. НЕЧАЕВ, Г.П. ЕСИПОВ, А.Д. ВЕЛИКОРОДНИЙ, Е.М. МИХАЛЬЧУК

Кубанский государственный технологический университет АО Краснодартеплоэнерго

Одним из перспективных направлений интенсификации тепло- и массообменных процессов между газом и жидкостью является прямоточное взаимодействие газа и пленки жидкости, поскольку такое взаимодействие не накладывает ограничений на скорость движения фаз и позволяет проводить процессы в наиболее интенсивных гидродинамических режимах.

В настоящее время все большее применение находит тепломассообменная аппаратура как с нисходящим прямоточным движением фаз, так и с прямоточным движением фаз в горизонтальной плоскости.

В этом плане представляет интерес прямоточная аппаратура для охлаждения водорода в схемах гидрогенизации жиров, очистки газов от пыли в производстве синтетических моющих средств, улавливания бензина из паровоздушных выбросов, которая основана на использовании плоских, гофрированных и профилированных вертикальных каналов [1-3]. Наиболее простыми для описания процессов гидродинамики и тепломассообмена являются вертикальные плоские каналы, реализую-

щие течение газожидкостного потока в прямоугольных полостях.

Для прямоугольных полостей установлено, что турбулизация внешнего потока приводит к значительному увеличению скорости рециркуляционного движения и интенсивности турбулентных пульсаций в полости. Продольный интегральный масштаб турбулентности внутри полости практически не зависит от уровня внешней турбулентности, а его величина приблизительно соответствует значению на нижней границе смешения.

Профиль осредненной скорости во внутренней части пограничного слоя на дне полости удовлетворительно описывается теоретической зависимостью Блазиуса для ламинарного пограничного слоя и не зависит от уровня внешней турбулентности [4, 5].

При прямоточном движении газа и пленки жидкости на ее поверхности происходит интенсивное волнообразование, которое в значительной степени определяет скорость тепло- и массообмена в пленке. Поскольку структура волн на ее поверхности имеет сложный характер, теоретический расчет основных параметров — толщины пленки, амплитуды, длины и фазовой скорости волн — в настоящее время очень сложен и перечисленные параметры измеряются экспериментально. Толщина пленки входит в число Рейнольдса и является

Пр

внеш

деист

котор

где

Тог

ЛИрОЕ

где Пол (3) и

Дл 5

подст; в вида

Реи