CC BY
16
ИЗВЕС'
<о, Гц
О 20 40 60 80 100
Рис. 3
деляющих те или иные структуры осциллограммы реального сигнала.
В условиях автоматизированного агрегата метод поиска соответствия представляет собой метод контроля оптимального режима комбинированной работы блока дозирующих устройств. При этом непрерывно во времени производится пересчет вре-мя-частотной карты смесеприготовительного процесса и в соответствии с ней вносятся коррективы, выражающиеся в задании стартовых условий синхронизации и синфазных параметров ДУ в составе блока дозаторов. Дело в том, что с течением времени (это установлено экспериментально) амплитудно-частотные параметры дозатора меняются, причем довольно быстро: возникновение видимой разбежки в дозирующих сигналах обычно происходит уже через 2-3 мин работы БДУ; к тому же уход рабочего режима дозатора от номинального происходит вследствие "объемного” способа дозирования. Поэтому возникает необходимость по-
средством импульсов сброса со стороны мониторингового комплекса периодически устанавливать начальные, номинальные, условия во избежание возникновения неблагоприятных условий для смешивания, которые могут искажать определенные специфические режимы дозирования, — отсутствие биений потоков, асинфазно-синхронная работа дозаторов и др.
Заметим, что в исследованных смесеприготовительных агрегатах, содержащих дозаторы непрерывного и дискретного типов и смесительные аппараты непрерывного действия (центробежные и вибрационные), реальные сигналы материалопото-ков в различных точках агрегата имели полосу частот в диапазоне от 0,1 до 40 Гц (0,628 ... 251 с-1), что составляло более восьми октав. В соответствии с теоремой отсчетов, дискретизация осциллограмм производилась с периодом не более 12 мс.
Таким образом, исследование процессов в смесительных комплексах с целью оптимизации их режимных функций целесообразно выполнять на базе методов частотно-временной локализации, в основе которых лежат различные модификации вэйвлет-преобразований.
ВЫВОДЫ
1. Предложен новый подход для комплексного исследования смесеприготовительных процессов.
2. Обоснована целесообразность применения методов частотно-временной локализации на базе алгоритма поиска соответствия.
ЛИТЕРАТУРА
1. In Wavelets: time-frequency methods and phase space. —
N.Y.: Springer — Verlag, 1989-1990. — P. 2-20.
2. Vetterh М., Kovacevic J. Wavelets and subband coding.
N.Y.: Prentice-Hall, 1995. — 279 p.
3. IEEE Trans, signal proc. — 1993. — 41. — P. 3397-3415.
Кафедра автоматизации производственных процессов и автоматизированных систем управления Кафедра процессов и аппаратов пищевых производств
621.1.016
ОЦЕНКА ПРИМЕНИМОСТИ МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ ПЕРЕНОСА ТЕПЛА И ВЛАГИ В КОНДИЦИОНИРОВАННЫЙ ВОЗДУХ ИЗ СЛОЯ ПИЩЕВОГО ПРОДУКТА
Ю.В. ГОРДИЕІІКО, в.м. ШЛЯХОВЕЦКИЙ Кубанский, государственный технологический университет
В последнее время все чаще находит применение низкотемпературная сушка, где параметры сушильного агента — воздуха кондиционируются до значений температуры Ї от 10 до 50°С и влаго-содержания (і не более 3 г/кг с.вз, что обеспечивает сохранение высокого качества высушенного продукта.
Приняты следующие допущения: участвующая в процессе сушки частица сферической формы радиуса инертна к наносимому продукту /?2, негигроскопична, имеет плотную наружную поверхность и не содержит газовых включений;
слои продукта некоторой толщины характеризуется капиллярно-пористым строением, с открытой структурой пор;
предусмотрен равномерный отвод паров с поверхности продукта в кондиционированный воздух, параметры которого поддерживаются постоянными в процессе сушки.
На основе принятых допущений была разработана [1,2] математическая модель процесса тепло-влагопереноса из тонкого слоя вязкого пищевого продукта с внутренним источником тепла (рис. 1: / — частица инерта, 2 — нанесенный на нее слой вязкого пищевого продукта).
Согласно разработанной матмодели, система дифференциальных уравнений теплопереноса в частице инерта и тепловлагопереноса через нанесенный на нее слой продукта имеет вид
при н при %
= ио у с ЛОВ]
и rpai
1?00'
fa
X -где
Плс
0ТВ0Д1
где
монито-вливать |ежание Ь,ля смененные отсутст-1я рабо-
[ГОТОВИ-
непре-аые ап-жные и злопото-полосу
i ... 251
соответ-3 осцил-ie 12 мс. в в сме-ации их нять на адии, в жкации
1ексного цессов. тенения на базе
space. — nd coding. 397-3415. оцессов изводств
121.1.016
W
ый
ктеризу-
икрытой
I с повер-[ воздух, :тоянны-
разрабо-са тепло-шшевого 1 (рис. 1; нее слой
система эеноса в зез нане-
dT^R, т)
1сГ1\(Я, х) 2 т)|
Э[/(/?, г) дх
ЭЯ2 ' R ЭЯ О <Я<Я,
(д2ЩЯ, х) 2_ <iU(R, т)'
, (О
эя2
R ЭЯ
(d%{R, х) 2 ЭГ2(Я, “h
= «о
в#1 ' R dR
, Э7*2(Я, г)
(ft ~ fd2T2(R, х) 2 57*2(Я, r)X
/
эя2
я эя
Я,<Я<Я2
/
г, dU с dr
+
(2)
, (3)
при начальных условиях при х = О, Г,(R,х) = Т0 = Г0 = const, 17(Я, г) = - U0 - U0 = const,7*2(72, г) = 7*0 = Г0 = const, условии симметрии
/эг1(тг, г)х
5/2
= 0,
и граничных условиях 'dTx{R, г))
Эй
д=0
'dT£R, хУ
ЭЯ
й=/^
[fOOl = Я2
^(ЯрТ) = 7*2(Я2, г) ^(Я, г)''
ЭЯ
+ ы1 “£) (7)
[?я(г)1я = ~атр0х
, (8)
|Э£/(Я,т)'| + дг (dT2(R,x)
ЭЯ ЭЯ
V / r=R2 V / *=Я, .
X
где Гр 7*2 —температуры негигроскопичного сферического тела и продукта, К;
А[, А2 — коэффициенты теплопроводности материала частицы и продукта, Вт/(м-К);
Ор а2 — коэффициенты температуропроводности материала частицы и продукта, м/с; ат — коэффициент потенциалопровод-ности продукта, м2/с; д, — термоградиентный коэффициент, кг/(кгК);
г! — теплота фазового перехода воды, Дж/ кг;
с — удельная теплоемкость воды, Дж/(кг-К); е — критерий фазового превращения; р0 — плотность сухого продукта, кг/м^.
Плотность теплового потока ц{х), Дж/(м"-с), отводимого с наружной поверхности слоя продукта
ц(х) = а(Гвз - Гпов) (9)
где а — коэффициент теплоотдачи к конди-
ционированному воздуху,
Дж/(м -с-К);
Тнач = То
(4)
(5)
(6)
7*вз — средняя температура потока воздуха у частицы, К;
Т'пов — температура поверхности частицы, К.
Применительно к первому и второму этапам сушки плотность потока влаги на поверхности <?>), кг/'" --------
где
г/(м -с), составит
qm(r) = ДР(ЯП0В - Явз),
^р-
(10)
где
р' пов
коэффициент массообмена, отнесенный к разности давлений, кг/(м2,с-Па);
Япов, Рвз — парциальное давление водяного пара, соответственно, на наружной поверхности слоя и среднее значение для потока воздуха, Па.
Для третьего этапа
Ят(г)=^р0(ипов-ир), (11)
— коэффициент массообмена, отнесенный к разности влагосодержа-ний, м/с;
влагосодержание на наружной поверхности в слое на третьем этапе, кг/кг;
равновесное гигроскопическое влагосодержание, кг/кг.
Разработанная математическая модель была программно реализована на ЭВМ типа 1ВМ с применением алгоритмического языка ТигЬо Раэса! 7.0. Система дифференциальных уравнений (1)-(3) с принятыми начальными и граничными условиями соответствует уравнениям параболического типа. Для ее решения использовали метод конечных разностей [3], основанный на замене производных их приближенными значениями, которые выражены разностями значений функций в отдельных дискретных точках — узлах сетки. При решении применили сетку прямоугольного типа, где на оси абсцисс отрезок длиной Я, делился на п1 равных частей, а отрезок (Я2~Я,) — на п2 равных частей. Шаги по оси абсцисс принимали равными: /г, =
= Rl/nl, /г2 = (R2-Rl)/n2. По оси ординат были отложены значения времени х через равные промежутки I. Значения температуры в точках Я = /А в моменты времени х = Ы были обозначены через та, к), значения влагосодержаний в точках Я = й
0 25 50 75 100 125 Г’ МИН
Рис. 2
в момент времени х = kl — через U(i, k). Таким образом, заменяя производные их приближенными значениями, систему дифференциальных уравнений преобразовали в алгебраическую систему.
В составленной программе учитывались зависимости всех коэффициентов тепло- и влагопереноса от температуры и влагосодержания, а также усадка продукта в процессе сушки.
С помощью разработанной программы произведен численный эксперимент по исследованию кинетики сушки продукта. Экспериментальные данные по кинетике сушки пищевых продуктов при наличии внутреннего источника тепла авторам не известны, поэтому были использованы данные [4], обобщающие процесс сушки в кипящем слое кубиков картофеля размером 8x8x8 мм с эквивалентным диаметром d3 = 9,92 мм. На рис. 2 показана экспериментальная кривая сушки 1, полученная по данным [4].
Численный эксперимент производили, рассматривая сушку картофельных шариков без учета внутреннего источника тепла в частице продукта и с учетом этого источника тепла. Первоначально использовали данные [4]: шарик с диаметром d = 9,92 мм, равным эквивалентному диаметру кубиков 8x8x8 мм; при первоначальной удельной нагрузке G/F = 30 кг/м2; параметры сушильного агента: температура воздуха на входе в камеру сушки tsx = 90°С, массовая скорость воздушного потока ту = 5,0 кг/(м2-с), потенциал сушки Е -= tc-tM = 35°С. Продукт имел начальную влажность wl = 340%, конечную — w2 = 10%.
Кривая 2 (рис. 2) отражает полученную расчетом кривую сушки. Поскольку расхождение данных не превышает 10%, то проведенный численный эксперимент свидетельствует о корректной математической адекватности разработанной математической модели динамики процесса сушки реальному процессу.
Далее был произведен численный эксперимент сушки слоя картофеля, нанесенного на предварительно нагретую сферическую частицу инерта. Диаметр частицы инерта был принят 7 мм, а ее диаметр со слоем нанесенного продукта — 9,2 мм, что соответствует эквивалентному диаметру кубика 8x8x8 мм. Температура воздуха на входе в камеру сушки принималась 60°С, для частицы инерта плотностью 2250 кг/м3 задавалась начальная температура 90°С, чтобы обеспечить потенциал в 30°С по отношению к сушильному агенту. Остальные параметры процесса сушки принимались аналогичными первоначальным. Полученные результаты расчета представлены кривой 3 (рис. 2). Из сопоставления с кривыми 1 я 2 видно, что скорость сушки повышается в среднем на 35-40%.
Таким образом, разработка нового технологического процесса может обеспечить интенсификацию процесса сушки пищевых продуктов в тонком слое. В настоящее время проводятся поиски эффективных материалов, которые могут удовлетворять принятым выше ограничениям для инерта, пригодного для сушки вязких пищевых продуктов.
ЛИТЕРАТУРА
1. Шляховецкий В.М., Беззаботов Ю.С., Гордиенко
Ю.В. Математическая модель тепловлажностного режима низкотемпературной сушки на инерте с внутренним источником тепла // Тез. докл. Междунар. науч. конф. ’’Рациональные пути использования вторичных ресурсов агропромышленного комплекса”. — Краснодар, 1997. —
С. 217-218.
2. Шляховецкий В.М., Гордиенко Ю.В. Оценка потенциала тепловлагопереноса при сушке в кондиционированном воздухе слоя вязкого пищевого продукта на сферическом инерте с внутренним источником тепла / / Изв. вузов. Пищевая технология. — 1997. — № 4-5. — С. 45-47.
3. Пасконов В.М., Полежаев В.И., Чудов П.Л. Численное моделирование процессов тепло- и массообмена. — М.: Наука, 1984. — 288 с.
4. Гришин М.А. Экспериментальное исследование вихревой сушки овощей // Инж.-физ. журн. — 1960. — № 5.
Кафедра холодильных и компрессорных машин и установок
Поступила 05.08.98
664.8.036.5.002.612
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОЛОВА В КОНСЕРВИРОВАННЫХ ПРОДУКТАХ ПИТАНИЯ
О.П. МИРОНОВА, И.Н. БОРЧАКОВСКАЯ,
Т.Б. ПОЧИНОК
Кубанский государственный университет
В последнее время остро стоит проблема загрязнения консервированной продукции тяжелыми металлами. Загрязнение консервированной продукции оловом происходит при контакте с коррозионно-нестойкой поверхностью металлического
оборудования технологических линий, при нарушении ритмичности производства, а также при взаимодействии массы продукта с оловянным покрытием жести, из которой изготовлены консервные банки.
Повышенное содержание олова приводит к отравлению организма. Самая низкая известная доза олова, вызывавшая клинические проявления интоксикации, — 250 мг/кг.
Опр дуктах дикам ется д.
Цел сти со ределе вание дуктах
Консе[
ваш
про;
Рыба
Паста
тома
30%
Пер метри чения 1. Опр длите^ возмо; щенш време: олова
KOTOpi
рамет]
п
Атомш
Ионны
К.ч.
Потеш
Темпер
юще
Сух образе ВЫЙ С] вещее цесс д ММ д летуч}
Про
150'С.
повыш ДОВОДЕ должа, натно] лотой ску. 3< ли мш цвета, и пров
