CC BY
41
УДК 664.144
Л. М. Титова, А. В. Ревина, Ю. А. Максименко Астраханский государственный технический университет
ВЛИЯНИЕ ОСНОВНЫХ ФАКТОРОВ НА ИНТЕНСИВНОСТЬ ПРОЦЕССА СУШКИ ПИЩЕВЫ1Х ВОЛОКОН
За последние годы число работ, посвященных составу, строению, свойствам, технологии и использованию пищевых волокон, значительно увеличилось. Это обусловлено их важной физиологической ролью в питании и функционировании пищеварительной системы человека, а также расширяющимися возможностями введения их в качестве добавок в различные виды пищевых продуктов.
Важным технологическим этапом производства пищевых волокон является их сушка. Описание процесса сушки, включая его кинетику, позволяет осуществлять математическую постановку и решение задач оптимизации сушильного процесса. Исследовался процесс конвективной сушки в псевдоожиженном состоянии пищевых волокон, полученных из тыквы в технологической линии производства пектина. Экспериментальные исследования проводились по полному многоуровневому многофакторному плану с помощью вероятностно-статистических методов планирования и обработки экспериментальных данных.
Целевой функцией является съем сухого продукта с единицы объема в единицу времени
П =
М сух. прод 3
V суш. камеры ' Т
, кг/(м -с),
где Мсух. прод - масса высушенного продукта (влажность wк - 0,01 кг/кг); Усуш. камеры - рабочий объем сушильной камеры м3; т - экспериментальное время сушки, с.
В качестве основных факторов, влияющих на интенсивность процесса, принимались скорость сушильного агента V, его температура Т, начальная влажность продукта Жи. В результате получены кривые сушки, статистический анализ и компьютерная обработка которых позволили получить адекватные математические линейно-степенные зависимости удельного съема от влияющих факторов (1). Оценка достоверности аппроксимации Я2 для всех зависимостей не менее 0,9.
П (w, V, T) =
ю2 +
+
+
(0,001614699 ' Т2 - 1,250151299 - Т + 241,019658245 )- V2 +
+ (- 0,036939084 -Т2 + 28,58111575 -Т - 5505,840592513 )-V +
+ 0,209522321 -Т2 - 162,014509318 -Т + 31190,759222114
(- 0,002807523 - Т2 + 2,172634136 - Т - 418,708182683 )- V2 +
+ (0,0641271 - Т2 - 49,595335209 - Т + 9550,55493435 )-V - - ю +
- 0,0363349712 - Т2 + 280,837570175 - Т - 54046,847110308
(0,001212878 -Т2 - 0,938021224 -Т + 180,689873139 )-V2 +
+ (- 0,027662161 - Т2 + 21,381400701 - Т - 4115,582064569 )- V +
+ 0,156551530 - Т2 - 120,931436877 - Т + 23262,764086611
(1)
Результаты расчета по уравнению зависимости удельного съема от влияющих факторов для различных температур сушильного агента приведены на рисунке.
Рациональные значения варьируемых параметров (T = 423 К, W = 0,75 кг/кг, V = 12,74 м/с) и максимум целевой функции П = 0,3994 кг/(м3-ч) определены с помощью опции «maximize» в среде Mathcad.
Результаты исследований показали рост съема сухого продукта при уменьшении начальной влажности пищевых волокон, что объясняется сокращением количества влаги, а следовательно, и продолжительности процесса. Нижний предел начальной влажности пищевых волокон ограничен (м>н = 0,75 кг/кг) ввиду особенностей технологии пектина и пектинопродуктов.
Поле значений удельного съема сухого продукта с единицы объема:
1 - Т = 363 К; 2 - Т = 403 К; 3 - Т = 423 К
При увеличении скорости сушильного агента интенсивность испарения влаги возрастает, что объясняется увеличением активной поверхности пищевых волокон, а также достигается равномерный прогрев продукта и ускоряется отвод испаренной влаги из рабочей зоны сушки. Верхний предел скорости (13 м/с) определен из условия исключения преждевременного (до достижения требуемой конечной влажности продукта wк = 10 %) уноса продукта из сушильной камеры.
С увеличением температуры сушильного агента производительность существенно увеличивается, но при этом увеличивается и температура продукта. Верхний предел значений температуры сушильного агента (423 К) принят из условия исключения термического разложения термолабильных компонентов пищевых волокон и подтвержден анализом качественных показателей сухих пищевых волокон, высушенных при различных температурных режимах.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Дудкин М. С., Черно Н. К., Казанская И. С. Пищевые волокна. - Киев: Урожай, 1988. - 152 с.
2. Куцакова В. Е., Богатырев А. Н. Интенсификация тепло- и массообмена при сушке пищевых про-
дуктов. - М.: Агропромиздат, 1987. - 236 с.
3. Лыков А. В. Теория сушки. - М.: Энергия, 1968. - 472 с.
4. Северин Е. С., Алейникова Т. Л., Осипов Е. В. Биологическая химия. - М.: Медицина, 2000. - 168 с.
Статья поступила в редакцию 28.11.2006
INFLUENCE OF MAJOR FACTORS ON INTENSITY OF THE PROCESS OF DRYING OF DIETARY FIBERS
L. M. Titova, A. V. Revina, Yu. А. Maksimenko
The results of experimentally analytical studying of the influence of the major factors (humidity of a product, temperature and the drying agent speed) on intensity of the drying process in fluidized state of dietary fibers of an ordinary pumpkin. The recommendations on an intensification of the process are resulted.
