CC BY
5
Латышев Сергей Сергеевич, канд. техн. наук, доцент, lat.sergej@mail.ru, Россия, Белгород, Белгородский государственный технологический университет им. В.Г. Шухова,
Веретельник Анастасия Федоровна, аспирант, veretelnikanastasiya@mail.ru, Россия, Белгород, Белгородский государственный технологический университет им. В.Г. Шухова
RECYCLE PIPE D.V. Bogdanov, S.S. Latyshev, A.F. Veretelnik
The article discusses the design of a tube ball mill of an open grinding cycle, equipped with an in-mill classifying device, which is a cylindrical tube with elevators, which is installed in the second chamber of the mill. Equations are given that make it possible to calculate the design of the in-mill device and characterize the parameters of the elevators.
Key words: ball mill, grinding cycle, mill chamber, parameters of elevators, device.
Bogdanov Vasily Stepanovich, doctor of technical sciences, professor, veretelnikanastasi-ya@mail.ru, Russia, Belgorod, Belgorod State Technological University named after V.G. Shukhova,
Latyshev Sergey Sergeevich, candidate of technical sciences, docent, lat.sergej@mail.ru, Russia, Belgorod, Belgorod State Technological University named after V.I. V.G. Shukhov,
Veretelnik Anastasia Fedorovna, postgraduate, veretelnikanastasiya@mail.ru, Russia, Belgorod, Belgorod State Technological University named after V.G. Shukhova
УДК 663.672
ОЦЕНКА ВЛИЯНИЯ ПРОЦЕССА НАГРЕВА НА СВОЙСТВА ПИЩЕВОГО ПРОДУКТА
С.П. Ледовский
В статье рассмотрено влияние процесса нагревания, на свойства пищевого продукта, а также построена математическая модель, которая показывает влияние изменения температуры теплоносителя на температуру продукта.
Ключевые слова: механизм переноса теплоты, теплопроводность, турбулентный режим, ламинарный режим, насыщенный водяной пар.
Тепловые процессы - это неотъемлемая часть в процессе производства пищевых продуктов [1,2]. Диапазон используемой тепловой энергии в пищевом производстве очень велик. Например, нагрев, охлаждение, выпаривание, сушка, конденсация и многие другие биохимические процессы.
Движущие силы теплопередачи (теплового потока) является наличие разности температур - градиент температуры.
Тепло от одного тела к другому переносится механизмом передачи тепла по средствам теплопроводности, конвекции или излучения.
На пути превращения сырья в продукты питания существенное место занимает тепловая обработка, в результате которой изменяется пищевая ценность продуктов, улучшаются их вкусовые качества. Иногда нагревания и осаждения требуют последующие операции, например, растительное масло подогревают перед фильтрованием для уменьшения вязкости.
Целый ряд массообменных, химических и биохимических процессов для обеспечения их скорости протекания требуют поддержания определенной температуры, т.е. сопровождаются подогревом или охлаждением. В пищевой промышленности наиболее распространены сушка, сорбция и десорбция газов жидкостями (процессы сатурации), растворение твердых веществ и кристаллизация. Наконец, к тепловым процессам относятся процессы фазового превращения - выпаривание и конденсация, также широко применяемые в пищевых производствах. Перенос теплоты осуществляется двумя способами: теплопроводностью, конвекцией.
377
Теплопроводность. Перенос теплоты внутри твердого тела, неподвижной жидкости или газа называется теплопроводностью.
Конвекция. В неподвижной жидкости или газе теплота переносится за счет теплопроводности, в движущейся жидкости появляется еще один механизм переноса теплоты за счет перемешивания. Нагретые частицы жидкости, попадая в окружение холодных частиц, отдают им свою теплоту.
Самый распространенный промышленный теплоноситель - насыщенный водяной пар, обладающий рядом замечательных свойств. Прежде всего, это высокая аккумулирующая способность теплоты и высокие коэффициенты теплоотдачи. Скрытая теплота конденсации насыщенного пара при атмосферном давлении 2260 кДж/кг. Это позволяет при небольшом расходе пара и небольших поверхностях нагрева передавать большое количество теплоты. Так как при неизменном давлении температура конденсации постоянна, легко поддерживать постоянство температуры теплоносителя аппарате.
Чистая вода широко используется в качестве теплоносителя. К достоинствам воды как теплоносителя следует отнести доступность и дешевизну, сравнительно высокие, но значительно меньшие, чем у конденсирующего пара, значения коэффициентов теплоотдачи. К недостаткам этого теплоносителя относятся сравнительно небольшая удельная теплоемкость и связанная с этим аккумулирующая способность теплоты.
Далее рассмотрим перенос теплоты методом теплопроводностью.
Возьмем распределение температуры внутри продукта линейное из-за однородности жидкости (рис. 1).
о
Я Г
Рис. 1. Линейное распределение температуры
Чтобы избежать длительного контакта продукта с теплоносителем, необходимо организовать перемешивание слоев жидкости, для того чтобы продукт прогревался равномерно, и не было пригорания продукта к станкам трубопровода.
Это можно сделать с помощью турбулентной циркуляции жидкости (рис.2). Число Рейнольдса должно быть больше Re > 1000.
а б
Рис. 2. Движение продукта внутри нагревателя: а - ламинарное движение Яе < 1000; б - турбулентное движениеЯе > 1000
Турбулентный режим - течение, сопровождающееся интенсивным перемешиванием, смещением слоев друг относительно друга и пульсациями скоростей и давлений (рис.2, б).
Ламинарный режим - слоистое течение жидкости без перемешивания частиц, без пульсации скоростей и давлений, без перемешивания слоев и вихрей. (рис.2, а)
378
В качестве примера выполним расчет требуемой температуры теплоносителя (2), расчет производили для молока с жирностью 4%, в качестве теплоносителя используем воду, в табл. 1 приведены используемые в расчете исходные параметры.
Таблица 1
Исходные параметра_
Название параметра Значения параметров
Теплоемкость продукта Спрод. = 2400 Дж/(к^°С)
Тепловая мощность теплоносителя сЛя, = 3000 Дж/( к%°С )
Температура продукта Гп = 45°С
Температура окружающей среды Т? = 20°С
Масса продукта ™ прод. = 6,5 кг
Масса теплоносителя ™ и .в .1 = 1,5 кг.
Теплопередача нагревательного элемента будет одинаковой в обоих направлениях
Ч\ = 42
^прод.^-прод
.(Тг — То) = сп,е1.т^е1ХТ1 -Т2)
(1)
где спр0д. - теплоемкость продукта; сЛ е(. - тепловая мощность теплоносителя; Т0 - температура продукта; 7\ - температура теплоносителя; Т2 - температура окружающей среды; т пр0д. - масса продукта; т Н - масса теплоносителя.
ТЛ =
сН.е1.шН.е112 спрод.шпрод.7о
(2)
' о " *" т2
Рис. 3. Теплопередача от теплоносителя к продукту
Мы получили температуру теплоносителя в рубашке 7\=55,1 °С которая необходима для того чтобы произвести нагрев продукта до заданной температуры Г0=45 °С.
Далее рассмотрим на графике (рис.4) зависимость изменение температуры продукта от температуры теплоносителя.
^ 60
- 55
I 50
го
Заданная температура
.---" П5 £
о. с д
г я со а
Кривая изменения температуры (0 X
о т
10 20 30 35 40 45 50 60 70
Температура продукта , "С.
Рис. 4. Результаты теоретических исследований, зависимость температуры продукта
от температуры теплоносителя
Исходя из построенной математической модели, мы видим, что ДТ=10°С это можно применить при подборе температуры теплоносителя, для обеспечения равномерного нагревания продукта за единицу времени.
Также важную роль играет турбулентное движение жидкости.
В случае неправильно подобранной температуры возможен риск пригорания продукта к стенкам, в следствии чего происходит неравномерный прогрев продукта, тем самым мы нарушим технологический процесс.
Список литературы
1. Клименова Н.А., Пантюхина Е.В., Пантюхин О.В. Анализ тепловых процессов нагревания и теплопередачи через плоскую стенку теплообменных аппаратов с изоляцией // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2017. Вып. 9. Ч.1. С. 296-303.
2. Давыдова Е.В., Ганков Е.А. Анализ и проблемы процесса нагрева мезги в теплообменных аппаратах Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2016. Вып. 7. Ч. 2. С. 203-210.
Ледовский Сергей Павлович, магистрант, serega.ledowscky@yandex.ru, Russia, Tula, Tula State University
ASSESSMENT OF THE INFLUENCE OF THE HEATING PROCESS ON THE PROPERTIES OF
THE FOOD PRODUCT.
S.P. Ledovsky
The article discusses the influence of the heating process on the properties of a food product, and also built a mathematical model that shows the effect of a change in the temperature of the coolant on the temperature of the product.
Key words: heat transfer mechanism, thermal conductivity, turbulent regime, laminar regime, saturated water vapor.
Ledovsky Sergey Pavlovich, masters, serega.ledowscky@yandex.ru, Russia, Tula, Tula State University
УДК 621
АНАЛИЗ РЫНКА УПАКОВОК ЧИПСОВ, ТЕНДЕНЦИЙ
М.А. Люткин
Произведен анализ рынка потребления снеков (чипсов) на территории СНГ и России за последние пять лет, а также спроса на разные продукты, типы, используемых упаковок.
Ключевые слова: упаковка, комбинированная упаковка, жесткая упаковка, doy pack.
Большую долю рынка снеков занимают чипсы, в прошлом году по оценкам аналитиков выручка от экспорта картофельных чипсов в России выросла на 19 миллионов долларов, об этом сообщается в исследовании «Рынок чипсов в России: исследование и прогноз до 2024 г.», которое подготовило маркетинговое агентство ROIF Expert в 2020 году. 16% экспорта поступает в страны СНГ такие страны как: Казахстан, Азербайджан, Беларусь и Узбекистан. Рост экспорта и потребления картофельных чипсов в стране в большинстве своем обеспечивался повышением производства, рис. 1. Их производство выросло за последние пять лет на 50 тысяч тон. Для изготовления упаковки под чипсы используется полиэтилентерефталат (ПЭТ) с металлизацией [2].
