CC BY
30
1П представляет вомЖоэффициенту
|> Таблица 2
циентов карамельной
на основе
ПСПЯП
процессов на качество кендитерекц^- ' изделий.— М.: Агропромиздат, 1986.— 290 с.
3. И а ч и х и н Ю. А., М а ч и х и н С. А. Инженерная
реология пищевых материалов.— М.: Лег. и пищ.
пром-сть, 1981.— 213 с. Кафедра технологии хлебопекарного,
4. З у б ч е н к о А. В. Влияние физико-химических макаронного и кондитерского
производств
Поступила 11.04.89
539.215.001.24
I П:;, П'
0,417
0Н44
0,472
0,499
0,526
16986,2
6028,6
ЗМ2,0
2138,0
987,0
гргию активации [активации вязко-;на основе ПКП величины близко я расплава саха-хотя исследуемое цества несколько цится в пределах льный множитель ‘6 Па-с.
юй массы на ос-7) имеет следую-
Й8+ 0,0026967;)-1
Г ■ (9)
I конкретных ка-мпературном ин-
индекс течения одна и та же £ температурах при других —
I не изученные
масса на основе ерсная система чалам в диапа-оростях сдвига о вязкой (псев-|й в общем виде 1М уравнением
[ги индекса те-в интервале
возможность опорным кон-¡-413 К и ско-
нтальных дан-ературной ха-[асование.
П., Павло-С. Тех норий с исполь-(ДНИИТЭИ Аг-
’ка полимеров/
УРАВНЕНИЕ СПЛОШНОСТИ ПОРИСТОГО МАТЕРИАЛА
В. Ф. ПЕТЬКО
Одесский технологический институт пищевой промышленности им. М. В. Ломоносова
В пищевой, комбикормовой и ряде других отраслей промышленности широкое распространение получили процессы, связанные с уплотнением многофазных пористых, и в частности сыпучих, материалов. Однако вопросы динамики уплотнения указанных материалов недостаточно разработаны.
Теоретические основы динамики сжимаемых и несжимаемых однофазных и двухфазных пористых материалов достаточно полно разработаны в трудах по механике грунтов [1, 2, 3, 4, 5, 6], несжимаемых сыпучих материалов [7], я многофазных материалов — в трудах по динамике многофазных потоков [8, 9]. Однако вследствие специфики движения многофазных потоков при выводе уравнений неразрывности не учитывалось взаимодействие фаз и многофазная среда рассматривается как однофазный материал, обладающий свойствами многофазного потока. При уплотнении многофазных пористых материалов, и в частности сыпучих, на динамику процесса большое влияние оказывают взаимодействие фаз и существенное изменение их соотношения. В этой связи в работе приведен вывод и дан анализ уравнения сплошности многофазного сыпучего материала с учетом взаимодействия фаз.
Рассматривали объем V пористого материала, состоящего из п фаз, и содержащего объем V, ¡'-той фазы, обладающей плотностью р,-. При этом учитывали, что существует источник или сток г-той фазы, описываемой функцией ¡¡(У).
С учетом условия, что размеры частиц фазы незначительны по сравнению с объемом V, получили, что через площадь 5 в единицу времени проходит-следующий объем сыпучего материала:
V — 'LkiVnidS,
V,
где к, = гг — объемное содержание ¿-той фазы пористого материала; и,й — проекция скорости V,• ('-той фазы на внешнюю нормаль к поверхности 5. Одновременно в единицу времени объем фаз изменит свою величину на
V 2 = - it
г i d (р А
Pidí
d V.
С учетом функции f¡ (V) и выражений (1, 2) раз ность объемов
ñ ґі i ( t ■■
Vi-Vt- 2 ktünidS + W 2 c-^y~dV \
¿ i= i y ;=! (на-t.
+ Ш lh( V) = o.
(3)
Согласно формуле Остроградского из (3) получили:
iij I div ( І Й&) + I d + Я г (V)] dV = 0. (4) p ¡at
ІЧТ
Вследствие неопределенности объема V для выполнения условия (4) необходимо, чтобы подынтегральная функция тождественно равнялась нулю, т. е.
<иу (II ы) + 2'а + ь Во: = о. (5)
: : I р,£и
л
После преобразований с учетом того, что 2 й,- —
:*■ I
получили из (5) уравнение неразрывности пористого материала:
Л ( 2 kiVi) + 2
■;= i Р* at
+ f, (VO] о.
(6)
^Нучетом того, что
dpi Цр, . ф, dj dt ~ дх |Тф ' dz уравнение неразрывности приняло вид:
2 [ р - div ^ + 3 (У)] = 0. (7)
Для двухфазного пористого материала, содержащего твердую фазу, обладающую скоростью v,n плотностью вещества частиц рч, коэффициентом плотности их укладки k, и сжимаемую жидкую фазу (газ), обладающую скоростью vc, плотностью рс и коэффициентом объемного содержания kc =
1 — К, уравнение (7) преобразовали к виду:
-L div (рчЬч) + div [ рс (1 -к) v£ +
Кч И с P., Ui
+ l'1=^r,4 + f.W-/<coi>- ,8)
При f (V) = fc{V) = 0 и при р,( = const из уравнения (8) получили:
div {kvk + U- div [pc (1 k)vc]+ ' 0- (9)
Pc P cUb
При k—Q из (9) получили уравнение неразрывности сжимаемой жидкости, применяемое в гидроаэромеханике:
(2)
div (рс:>Л + j(-c - 0,
(10)
а при к= 1 —уравнение неразрывности несжимае мого сплошного материала:
div 1>ч = 0. (11)
Уравнения (10) и (11), применяемые в механике сплошных сред, являются частными случаями уравнения (7),
Для небольших перепадов давлений, когда р1( =
const и ~с С рс, т. е. pf ^ cosnt,
div [ kv- = (1 —k) vc = 0.
(12)
108
ИЗВЕСТИЯ ВУЗОВ. ПИЩЕВАЯ ТЕХНОЛОГИЯ, № 2—3, 19и
Учитывая, что скорость фильтрации жидкой фазы двухфазного пористого материала
Vc ф = (I“ k)(vc— V,,),
уравнение (12) приобретает вид:
div (vq + 1'сф) = 0. (13)
Учитывая свойство дивергенции, которая для постоянного числа равна нулю, из (13) получили:
■ . I ¿Ц С,
где С — произвольный вектор, определяемый из начальных условий.
При v4 = 0 вектор С равен скорости фильтрации жидкой фазы через неподвижный слой, а при отсутствии движени_я жидкой фазы в неподвижном слое ЭТОТ вектор С — 1\ф = 0.
ВЫВОДЫ
Получено общее уравнение сплошности пористого материала для случая пространственной задачи, позволяющее установить взаимосвязь между соотношением фаз, плотностью вещества и скоростью движения каждой из них. Установлена зависимость скорости фильтрации жидкой фазы от скорости частиц двухфазного пористого материала.
Уравнения неразрывности сплошных материалов являются частными случаями уравнения сплошности
пористого материала. Уравнения неразрывности, приведенные в работе, могут быть использованы в механике пористых, в том числе сыпучих материалов.
ЛИТЕРАТУРА
1. Герсеванов Н. М., П о л ь ш и н Д. Е. Теоретические основы механики грунтов и их практическое применение.— М.: Стройиздат, 1948.— 107 е.
2. Тер ц а г и К. Теория механики грунтов.— М.: Гос-стройиздат, 1961.— 507 с.
3. Ф л о р и н В. А. Основы механики грунтов. Т. 1,— Л.-М.: Госстройиздат, 1959.— 357 с.
4. Ф л о р и н В. А. Основы механики грунтов. Т.2,— Л. М.: Госстройиздат, 1961.— 543 с.
5. Ц ы т о в и ч Н. А. Механика грунтов.— М.: Гос-
стройиздат, 1963.— 636 с.
6. Зарецкий Ю. К. Теория консолидации грунтов,— М.: Наука, 1967,— 270 с.
7. Гениев Г. А. Вопросы динамики сыпучей среды,— М.: Госстройиздат, 1958.— 121 с.
8. Псевдоожижение /Под ред. И. Ф. Девидсона и Д. X. Ха-рисоно: Пер. с англ./ В, Г. Айнштейн, Э. Н. Гальперин, В. Л. Новобратский; Под ред. д-ра техн. наук Г. И. Гальперина.— М.: Химия, 1974.— 72 с.
9. Н и г м а т у л и н Р. П. Динамика многофазных сред. Ч. I.— М.: Наука, 1987.— 464 с.
I
Кафедра технологического оборудования
зерновых производств Поступила 20.10.3Ш
633.444.087
ЭЛЕКТРООБРАБОТКА ЗЕРНОВОГО СУСЛА ПЕРЕД ВАКУУМ-ВЫПАРИВАНИЕМ
Е. Д. ФАРАДЖЕВА, Ю. Н. АНЧЕКОВ Воронежский технологический институт
Одно из основных направлении развития пивобезалкогольной промышленности — специализация и концентрация производства на базе централизованного изготовления концентратов, в том числе и концентратов из зернового сырья.
Переход на производство напитков из концентратов будет способствовать повышению качества продукции, стабильности состава и- свойств изделий, снижению транспортных расходов и повышению производительности труда.
Наиболее распространенным методом концентрирования является вакуум-выпаривание [1].
Цель данной работы — повышение качества готового продукта и сокращение расхода пара за счет электрообработки упариваемого сусла [2].
Для этого зерновое сусло подвергается обработке постоянным током в электролизере с полупроницаемой мембраной. После включения постоянного электрического тока в отсеке с катодом скапливаются положительно заряженные частицы (щелочная фракция), в отсеке с анодом — отрицательно заряженные частицы (кислая фракция). Материал электродов — титан. Электроды питаются через полупроводниковый выпрямитель от сети переменного тока напряжением 220 В. Плотность тока при этом изменялась в пределах 2—6 А/м2 [3].
В результате обработки исходное сусло разделялось на кислую фракцию с pH 2,85—2,95 и щелочную с pH 8,75—8,92. Одновременно происходила коагуляция белков, дубильных веществ и других высокомолекулярных соединений, подлежащих уда-
лению из сусла для получения стабильного готового продукта. После отделения скоагулированных частиц каждая фракция отдельно подвергалась выпариванию при остаточном давлении 0,014—0,015 МПа.
Влияние режимов предварительной обработки сусла постоянным током оценивалось по изменению температуры кипения обеих фракций. Результаты представлены в табл. 1, согласно которым оптимальными условиями обработки являются плотность тока 3—5 А/м2, продолжительность 900—1200 с. Меньшие плотности тока растягивают процесс во времени до 1 800—2400 с, что приводит к увеличению цветности на 15—20%, ухудшению ароматических свойств продукта. Большие плотности тока не обеспечивают высокого уровня эффекта, но затруднительны в практическом воплощении и обеспечении необходимых требований по технике безопасности. При времени обработки менее 900 с образуются скоагулирован-ные частицы высокой степени дисперсности, что затрудняет их отделение и требует дополнительного оборудования. При обработке свыше 1 200 с наблюдается процесс дезагрегации, что увеличивает в сусле содержание высокомолекулярных веществ. Кроме того, за счет реакций меланоидинообразо-вания и окислительных процессов увеличивается цветность, снижается содержание изогумулона и других ароматических веществ, что ухудшает качество продукта.
Таким образом, предварительная обработка сусла постоянным током снижает температуру кипения при выпаривании. При остаточном давлении 0,014— 0,015 МПа температура кипения необработанной*
Фракции 2 / 12
Кислая ,j
Щелочная
Объем, см3 Массовая доля сух Кислотность, см3 МІ Щелочность, см3 мс Аминный азот, 10' Цветность, см3 0,1 , Содержание редуп Содержание сахароі Содержание декстрі Содержание изогум Общий азот, г Активная кислотное
сусла 57—58, кис —47—48° С.
Влияние предва] ных условиях на ка ного концентрата п ние основных пока: нятым в пивобеза; тодам [3].
ПокаД-ели на 100| концектрата
Массовая доля сухих^ ществ, %
Общий азот, 10~3 с Аминный азот, 10~3 г Редуцирующие вещества, г Сахара, г Декстрины, г Цветность, см3 0,1 моль/дм3 р-ра йода Изогумулон, 10~3 г
За счет снижения фракции на 7—8 и общего азота уменьц! го азота — на 5,21 ществ—на 11,24— 5,55%, изогумулона
