Интенсификация процесса сушки морских водорослей инфракрасным излучением тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.18.12, кандидат наук Ободов, Дмитрий Анатольевич

• Ободов, Дмитрий Анатольевич
• кандидат наук
• 2015

Оглавление диссертации кандидат наук Ободов, Дмитрий Анатольевич

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

Глава 1. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ОРГАНИЗАЦИИ ПРОЦЕССА СУШКИ МОРСКИХ ВОДОРОСЛЕЙ

1.1 Некоторые предпосылки к моделированию процесса инфракрасной сушки морских водорослей

1.2 Характеристики воздействий параметров сушки на свойства сырья растительного происхождения

1.3 Существующая организация процесса сушки морских водорослей

1.4 Электрические источники инфракрасного излучения

Выводы по обзору. Цели и задачи исследования

Глава 2. ФИЗИЧЕСКИЕ ЗАКОНОМЕРНОСТИ СУШКИ МОРСКИХ ВОДОРОСЛЕЙ С ДВУСТОРОННИМ ИНФРАКРАСНЫМ

ИЗЛУЧЕНИЕМ

2.1 Установка с двусторонним инфракрасным излучением для процесса сушки морской капусты и бурых водорослей

2.2.Методы экспериментальных исследований процесса сушки с двусторонним инфракрасным излучением морской капуст

2.3.Действие двустороннего инфракрасного излучения на процесс сушки морской капусты

2.4.Действие двустороннего инфракрасного излучения на процесс сушки

бурых водорослей

2.5.Экспериментальное исследование температуры поверхности ИК -

излучателя от мощности нагревателя

2.6.Исследование теплофизических характеристик морских водорослей

Выводы по главе

Глава 3. МАТЕМАТИЧЕСКОЕ ОПИСАНИЕ ТЕПЛОМАССОПЕРЕНОСА ПРИ ДВУСТОРОННЕМ ИНФРАКРАСНОМ НАГРЕВЕ МОРСКОЙ

КАПУСТЫ

Глава 4. ПРОЕКТИРОВАНИЕ АППАРАТА СУШКИ ПРИ ДВУСТОРОННЕМ ИНФРАКРАСНОМ ОБЛУЧЕНИИ МОРСКОГО РАСТИТЕЛЬНОГО

СЫРЬЯ

Основные выводы

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ПРИЛОЖЕНИЕ

АППАРАТА

Программа по расчету

96

Исходные требования. Установка периодического действия для инфракрасной сушилки шинкованной морской капусты

Техническое задание. Установка для инфракрасной сушки морских водорослей производительностью 250 кг/час

Акт передачи исходных требований и технического задания на установку периодического действия для инфракрасной сушки шинкованной морской капусты

Исходные требования. Установка для инфракрасной сушки морских водорослей производительностью 250 кг/час

Акт передачи исходных данных и технического задания на установку периодического действия для инфракрасной сушки шинкованных морских водорослей производительностью 250 кг/час

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Интенсификация процесса сушки морских водорослей инфракрасным излучением»

ВВЕДЕНИЕ

Важное место в реализации Национального проекта «Развитие агропромышленного комплекса Российской Федерации» отводится рыбной отрасли. В рыбной отрасли многие объекты промысла в процессе их переработки на пищевые, кормовые или технические цели подвергаются сушке. - морская капуста, бурые водоросли и другие виды семейства ламинариевых, которые применяются в питании жителей прибрежных морских районов. Научно доказано, употребление морских водорослей приводит к лечению гипертонии и снижению давления. Это происходит благодаря содержащемуся в ламинарии «ламинину».

В развитии теории и практики сушки внесли работы ведущих отечественных ученых: A.C. Гинзбурга, Г.К. Филоненко, Ю.А. Михайлова,,В.В. Красникова, В.Е. Куцаковой, В.П. Дущенко, П.Д. Лебедева, Погонец В.И и многих других.

Закономерности переноса энергии во влажных морепродуктах в процессе их обезвоживания являются сложными и ещё недостаточно исследованы.. Также недостаточно сведений о кинетике и динамике процессов сушки морской капусты и бурых водорослей при таких способах, как инфракрасное излучение, перспективы использования которого объясняются высокой интенсивностью, отвечают экономическим требованиям и позволяют сохранить питательные качества пищевого продукта.

Для взаимосвязанного тепломассопереноса процессов обезвоживания морской капусты и бурых водорослей, математических моделей, учитывающих особенности подвод тепла при использовании двустороннего инфракрасного нагрева, недостаточно.

В соответствии с этим в данной работе были поставлены цель и задачи исследования.

Цель данной работы -разработка теории обезвоживания с двусторонним инфракрасным излучением длиной волны 1,5-3,0 мкм морской капусты и бурых водорослей, расположенных на сетчатых поддонах из нержавеющей стали и тефлонового материала с ячейкой 2x2 мм.

Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:

- нахождение теплофизических характеристик морских водорослей (морской капусты, бурых водорослей);

- определение физических особенностей обезвоживания морской капусты и бурых водорослей с двусторонним инфракрасным нагревом;

- создание установки с двусторонним инфракрасным нагревом для исследования процесса сушки морской капусты и бурых водорослей с;

- экспериментальное исследование процесса сушки с двусторонним инфракрасным облучением морской капусты и бурых водорослей;

- обобщение влияния основных параметров на эффективность сушки морских водорослей;

- создание физических и математической моделей процесса сушки морской капусты и бурых водорослей с двусторонним инфракрасным нагревом длиной волны 1,5-3,0 мкм в виде регрессионных уравнений и аналитического решения соответствующей краевой задачи совместного тепло - и массопереноса;

- создание устройства и способа инфракрасной сушки морских водорослей;

- разработка исходных требований и технического задания на разработку конструкции сушилки производительностью 250 кг/ч по исходному сырью при двустороннем облучении;

Основные положения работы, выносимые на защиту:

- экспериментальное исследование кинетики процесса сушки морской капусты, бурых водорослей при двустороннем инфракрасном облучении;

- обобщение основных параметров на эффективность сушки морских водорослей при двустороннем инфракрасном излучении;

- создание моделей процесса сушки морских водорослей в виде уравнений регрессии;

- математическое описание процесса сушки морских водорослей с двусторонним инфракрасным излучением в виде аналитических решений соответствующих задач совместного тепло - и массопереноса;

- создание устройства и способа с инфракрасной сушки морских водорослей;

- разработка исходных требований и технического задания на разработку конструкции инфракрасной сушилки с двусторонним облучением производительностью 250 кг/ч по исходному сырью.

Работа проводилась в соответствии с тематическим планом НИР, финансируемой из централизованных средств Университета ИТМО по теме НИР: Разработка ресурсосберегающих технологий и машинно-аппаратурного обеспечения производства высококачественных сухих мелкодисперсных продуктов из сырья растительного происхождения.

Научная новизна исследований, приведенных в данной диссертационной работе, заключается в следующих положениях:

- выявлены правомерности протекания процессов сушки морской капусты, бурых водорослей на нержавеющей сетке и тефлоновой сетке при двустороннем инфракрасным излучением длиной волны 1,5-3,0 мкм в зависимости от величины инфракрасного излучения, уровня продукта на поддоне, размера от ИК-излучателя до продукта;

- дано математическое описание процесса сушки морских водорослей при двустороннем инфракрасным излучением в виде аналитического решения системы взаимосвязанного массотеплопереноса, с помощью которого

можно предсказывать требуемые значения температуры и влагосодержания в материале, а также время, необходимое для получения искомых конечных значений температуры и влагосодержания, интенсивность тепловой обработки;

- найдены наилучшие параметры сушки морских водорослей при двустороннем инфракрасном облучением.

Практическая значимость работы заключается в следующем:

- создан способ и устройство для инфракрасной сушки морских водорослей.

На основе теоретических и экспериментальных исследований разработаны совместно с кафедрой «Технологические машины и оборудование» Университета ИТМО и ОАО «НПО Прибор» (г. Москва) конструкция сушилки для морской капусты при инфракрасном излучении.

Новизна технических решений подтверждена патентом РФ № 2463538 «Многоярусная камера инфракрасной сушки».

Результаты исследований докладывались и обсуждались на конференциях профессорско-преподавательского состава СПб ГУНиПТ (2010-2013 гг.), Международной научно-практической конференции «Инновационные пищевые технологии в области хранения и переработки сельскохозяйственного сырья» РАСН ГНУ КНИИХЛ, Краснодар (Геленджик, 2012 г., 2013г.), 6 Международная научно-техническая конференция «Низкотемпературные и пищевые технологии в 21 веке» (СПб НИУ ИТМО, 2013г).

Глава 1. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ОРГАНИЗАЦИИ ПРОЦЕССА СУШКИ МОРСКИХ ВОДОРОСЛЕЙ

1.1.Некоторые предпосылки к моделированию процесса инфракрасной сушки морских водорослей.

Морское растительное сырье в процессе их переработки на пищевые, кормовые или технические цели подвергаются обезвоживанию.- морские бурые водоросли семейства ламинариевых и фукусовых, красные водоросли анфельция, филлофора и другие.

Бурые водоросли, морская капуста - древнее растительное сырье морского побережья. Морские водоросли забирают из морской воды в свои ткани различные микро - и макроэлементы. Для питания человека содержание этих веществ, необходимо. В морском растительном сырье их значительно больше, чем по отношению к наземных растениях [20,55,59]. Некоторые микроэлементы, присутствующие в морских водорослях, отсутствуют в растительном сырье на земле. Морское растительное сырье содержит минералы и микроэлементы, такие как - бор, железо, йод, калий, кальций, кобальт, марганец, медь, мышьяк, фосфор, фтор [16].Количество йода: в 100г высушенных морских водорослях составляет 200-400 мг йода. Йод в морском растительном сырье усваивается человеком [16,17,64].

Морские водоросли, произрастают у берегов России Тихого океана [18,19].

Они используются для получения arrapa, ламинарина, маннита, порошков [19,66].

Из всех процессов производства продуктов обезвоживание является самым энергозатратным процессом. Решение вопросов по экономии энергетических ресурсов всушильных аппаратов и установок позволит значительно снизить энергоёмкость сушки [23,28].

Конечной целью сушки является получение продукта с наилучшими питательными свойствами, а также пригодным как для хранения, так и для транспортировки.

Сушка (обезвоживание) пищевого сырья, особенно содержащего большое количество влаги, приводит к изменению физической структуры, сжатию (усадке), что в значительной степени определяет качество продукта и возможность его длительного сохранения. Качество пищевого продукта характеризуется цветом, структурой, пористостью, плотностью, способностью восстанавливаться при контакте с водой [66,69].

Выбор рациональных режимов сушки морепродуктов основан на закономерностях внутреннего и внешнего тепло - и массопереноса, на учении о формах связи влаги с материалом, на физико-химических, оптических и других свойствах продуктов, на некоторых разделах технологии их обработки [25,60].

Влажные материалы в зависимости от форм связи и количества поглощенной влаги делятся на коллоидные, капиллярно-пористые и капиллярно-пористые коллоидные тела [25]. Основой классификации для анализа процессов сушки материалов является величина энергии связи влаги с материалом. В своей классификации акад. П.А. Ребиндер [60] предложил три группы форм связи влаги с материалом: химическую, физико-химическую и физико-механическую.".

Количественная связь влаги с материалом характеризуется энергией, необходимой для разрушения этой связи, т.е. работой отрыва 1 моля воды от материала (без изменения состава) при изотермическом обратимом процессе. Наиболее прочная связь имеет место, когда вода и объект вступают в химическое взаимодействие. Для полного разрушения такой связи требуется большое количество энергии, т.е. нагрев материала до 100° С и выше. Для многих продуктов биологического происхождения трудно определить резкую

границу между концом удаления свободной и началом удаления связанной влаги. Прочность связи влаги с материалом зависит от природы объекта и оказывает существенное влияние на себестоимость и кинетику процессов сушки [60].

Закономерности переноса энергии и массы во влажных морепродуктах в процессе их обезвоживания являются очень сложными и ещё недостаточно изученными. Недостаточно работ, посвящённых разработке прогрессивных технологических режимов сушки при новых физических способах энергоподвода, недостаточно сведений о кинетике и динамике процесса сушки морских водорослей при таких высокоинтенсивных методах энергоподвода, как инфракрасное излучение [14,21,33,68].

Технологии сушки, обеспечивающие высокое качество продукта должны опираться на физические процессы, ход которых не так сильно связан с изменяющими свойствами продуктов (в первую очередь, с их тепло - и массопроводностью).

Весьма перспективно в этом плане использование инфракрасной (ИК) сушки и микроволновой сушки [4,5,6,67] ввиду ряда важных отличий от классических методов нагрева.

Во - первых, не требуется наличие теплоносителя.

Во - вторых, тепловыделение происходит в объёме объекта сушки.

В - третьих, интенсивность нагрева объекта сушки не зависит от агрегатного состояния материала, а только от его оптических, диэлектрических свойств и напряженности инфракрасного поля.

Для сушки тонких слоёв продуктов эффективно использование ИК-облучения [3,61].

Инфракрасные лучи подчиняются законам излучения тел [13,14]. Интенсивность инфракрасного облучения зависит от температуры и длины

волны. С повышением температуры нагревателя максимум излучения смещается в сторону более коротких волн.

.Источник излучения создает электромагнитное поле, служащее носителем энергии; теплота передается с помощью этого поля и поглощается продуктом, т.е. атомами облучаемого объекта, повышается уровень собственных колебаний атомов, особенно при совпадении частоты падающего инфракрасного облучения, что означает превращение энергии излучения во внутреннюю энергию тела[13].

От общего количества подводимой к облучаемому предмету энергии излучения в единицу времени одна часть поглощается, другая - отражается и третья - пропускается телом. Большинство влажных продуктов обладает высокой способностью к поглощению; она зависит, однако, от строения поверхности, химического состава и формы тела [4,12,13].

Для влажных твердых материалов проницаемость инфракрасных лучей мала. Прохождение лучей на некоторую глубину внутрь твердого вещества доказывается аномальным распределением температуры в нем. При нагреве или сушке капиллярно-пористых тел, каковыми и являются морепродукты растительного происхождения, значение максимальной температуры наблюдается не на поверхности, а на некоторой глубине, начиная от поверхности, температура сначала повышается, достигает максимального значения на небольшой глубине, а затем снижается [27].

Обоснование различных причин, вызывающих наблюдаемое на опыте аномальное распределение температуры по толщине слоя материала при ИК-облучении, изложено в работах A.B. Лыкова [25], П.Д. Лебедева [24], А.С.Гинзбурга [8], И.А. Рогова [60,61], С.Г. Ильясова и В.В. Красникова [13,14] и др. Происхождение этого явления объясняют следующим комплексом причин:

а) поглощением проникающего инфракрасного облучения в объект суки на некоторую глубину и обращением его там в теплоту;

б) потерей части энергии с открытой поверхности в окружающую среду;

в) явлением теплового скольжения - циркуляцией воздуха в порах под действием температурного градиента;

г) явлением молекулярного течения газа в микрокапиллярах по направлению температурного градиента;

д) затратами тепла на парообразование при испарении влаги в поверхностном слое.

Задачи теплопроводности с учетом поглощения излучения в некоторой зоне материала были поставлены и решены многими исследователями [21,22,24,26]. В этом случае в уравнение теплопроводности вводится дополнительный член, характеризующий внутренние источники тепла за счёт поглощённой энергии ИК - излучения.

Краевую задачу теплопроводности для одномерной симметричной задачи с учётом проникновения инфракрасного излучения в материал на некоторую глубину можно записать в следующем виде [13, 26]: дь(х, т) д2ь г ч

= О-1)

(0<х<Я, т>0)

1Ог,0) = /(х); (1.2)

-Л^ + д(т) = 0; (1.3)

^ = 0 (1.4)

дх к '

где: (1.1) - уравнение теплопроводности;

(1.2) - начальное условие (распределение температуры в начальный момент процесса);

(1.3) - граничное условие второго рода, описывающее поток теплоты

на поверхности тела;

(1.4) - условие симметрии.

Здесь введены следующие обозначения:

х - текущая координата;

т - время;

а - коэффициент температуропроводности;

w(x, т) - функция источников тепла;

X - коэффициент теплопроводности;

q(x) - суммарная плотность теплового потока на границе (поверхности) материала.

Решение задачи (1.1) - (1.4) может быть найдено известными методами [22,27], если известен вид функций w(x, т) и q(t), зависящих от теплофизических и терморадиационных характеристик материала, генератора излучения, среды и являющихся функциями времени и координаты.

Так как морские водоросли растительного происхождения являются влажными капиллярно-пористыми телами, то для более адекватного описания процесса их сушки необходимо применить систему дифференциальных уравнений совместного тепло - и массопереноса, разработанную акад. A.B. Лыковым и его учениками [25, 26, 27], с учетом способа подвода тепла и взаимодействия с окружающей средой.

В настоящее время проводятся работы по дальнейшему развитию термодинамических методов применительно к решению задач моделирования и оптимизации процессов сушки [34,40,42].

1.2. Характеристики воздействий параметров сушки на свойства сырья растительного происхождения.

В морской капусте содержатся углеводы, которые по своим свойствам и составу отличаются от углеводов наземных растений. Состав углеводов - это водорастворимые простые сахара, гидролизующиеся полисахариды, пентозан, водорослевой крахмал (ламинарии) [18].

Альгиновая кислота, являющаяся одним из основных компонентов органических веществ бурых водорослей (её содержание в ламинарии достигает 35% на сухое вещество), обладает способностью при взаимодействии со щелочами, а также с солями слабых кислот щелочных металлов образовывать соли-альгинаты, которые растворяются в воде и образуют вязкие и клейкие коллоидные растворы [17].

Ламинарии способны синтезировать и накапливать значительные количества шестиатомного кристаллического спирта - маннита. При сушке морской капусты на её поверхности выделяются белые кристаллы, которые содержат от 20 до 40% маннита [16].

Поверхность высушенной морской капусты чистая, без белого налета солей. Пожелтение наружных краев полосок морской капусты отсутствует. Цвет зависит от температуры теплоносителя, а набухаемость напрямую характеризует количественно этот показатель. Результаты работ [52,54] приведены в таблицах 1.1 и 1.2, из которых следует, что набухаемость морской капусты зависит от температуры сушильного агента и продолжительности процесса её сушки, а температура сушильного агента влияет на её химический состав.

Таблица 1.1. Данные набухаемости морской капусты от режимов сушки

Наименовани е Температу ра сушки, °С Продолжи тельность сушки, мин Коэффициент набухаемости

Сушеная морская капуста 80 20 10,45-10,52

То же 100 15 10,55-10,62

То же 150 15 10,2-10,3

На величину содержания маннита влияют как высокая температура, так и продолжительность процесса сушки морской капусты. Количество альгиновых кислот в морской капусте при различных режимах сушки колеблется незначительно. Самое низкое содержание их отмечается в морской капусте, высушенной при температуре, равной 150°С.

Содержание йода [55] в сырой непромытой морской капусте составляет 2,8 %, в промытой -1,4 %,в промытой до полного удаления слизи-1,2 %. Экспериментальные исследования автора [55] показали, что содержание йода в сушеной морской капусте меньше (0,6%), чем в сырой (1,2%). Объясняется это неустойчивостью йодаминнокислотных комплексов и удалением свободного йода в процессе сушки.

Таблица 1.2. Данные воздействия температуры сушильного агента на химические показатели морской капусты

Наименование Температура сушильного агента, °С Продолжительность сушки, мин. Содержание, %

Маннит, % Альгиновые кислоты, % Зола, %

Сырая морская капуста 4,8 39,0 20,1

Сушеная морская капуста 80 20 3,2 38,8 20,7

То же 100 5 4,1 38,4 20,06

-II- 150 5 2,6 36,8 20,03

Автор [57] определил воздействие температуры сушильного агента на содержание йода в сухой морской капусты.. При температуре теплоносителя 100°С и кратковременной сушке в течение 3-6 мин, содержание йода составляет 0,6 - 0,7%, при температуре сушильного воздуха 150°С, содержание йода в морской капусте снижается до 0,35 - 0,46%, при тех же температурах агента и с увеличением длительности сушки до 15 мин, содержание йода в морской капусте снижается на 30 - 35%. При сушке морской капусты в аппаратах с закрученными потоками содержание йода при температуре продукта 50 °С составляет 1,2%, при температуре 62 °С - 0,92%, при температуре 75 °С -0,83%.

Набухаемость и перевариваемость морской капусты, по данным работ [16,17,19], находится в прямой зависимости. Авторы считают, что способность сухой морской капусты к набуханию во многом зависит от количественного содержания в ней альгинатов.

Процентное содержание альгиновых кислот в сухой шинкованной морской капусте зависит от температуры сушильного агента и продолжительности процесса сушки.

Как указывалось, закономерности переноса энергии и массы во влажных морепродуктах в процессе их обезвоживания являются очень сложными и ещё недостаточно изученными. Также недостаточно работ, посвящённых разработке прогрессивных технологических режимов сушки при новых физических методах энергоподвода, недостаточно сведений о кинетике и динамике процесса сушки морепродуктов при таких высокоинтенсивных методах энергоподвода, как инфракрасное излучение [15,16,55].

1.3. Существующая организация процесса сушки морских водорослей.

Предназначенные для сушки пищевых продуктов растительного происхождения конвейерной и барабанной установки применяются и для сушки измельченных морских водорослей. Однако, они металлоемки, сложны в обслуживании, имеют высокую продолжительность обработки материала.

Автор [65] использовал паровые сушилки камерного и туннельного типов с цепными транспортерами, на которую навешивали слоевища водорослей. Время сушки достигало 10-13 часов.

Для интенсификации процесса сушки производили измельчение морской капусты, увеличивая таким образом поверхность теплообмена с горячим воздухом. Однако шинкованная морская капуста выделяет на поверхности срезов слизь, что приводит к её комкованию и слипаемости.

Морскую капусту обезвоживали барабанными сушилками длиной 2300 мм и диаметром барабана 460 мм, в процессе сушки измельченные частицы слоевищ налипали на поверхность барабана вследствие его высокой температуры, что приводило к нарушению процесса в целом.

Авторы [11] применяли для сушки водорослей конвейерные и барабанные сушилки СЗПБ-2,0, АВМ-0,4, СПК-20, СПК-45, СПК-4Г-90.

По данным авторов [11,65] получены характеристики процесса сушки измельченной ламинарии на установке АВМ-0,4:

начальная температура в камере сгорания, °С .. .600 - 900

температура внутри барабана, °С .... 118

температура отходящих газов, °С .. .около 90

содержание влаги в сырой ламинарии, % .... 84

содержание влаги в сухих кусочках, % ... 15,8

Авторы [11, 65] показали, что в процессе обезвоживания морских водорослей и водорослей в слоевищах в ленточных паровых аппаратах СПК-20, СПК-45, СПК-4Г-90, ламинарии наматываются на валики сетчатых транспортеров, что приводит к их регулярной остановке. Водоросли на сетчатых транспортерах образуют сплошную слипшуюся массу, практически непроницаемую для теплоносителя.

В настоящее время в промышленной практике широко распространены процессы сушки, в которых обработка материалов осуществляется во взвешенном состоянии, при этом достигается высокое качество готового продукта [52,53,54,56,58].

Эксперименты авторов [52,58] показали, что процесс сушки в кипящем слое шинкованной морской капусты в виде прямоугольников и квадратиков со сторонами 5-6 мм, зависят от начальной влажности водоросли, величины удельных нагрузок на сетку.

Авторы [31,32] исследовали процесс обезвоживания водорослей в виброкипящем слое в зависимости от формы и размеров частиц, от удельных

нагрузок сырья на решетки, от амплитуды колебаний камеры, от теплового режима.Виброколебания камеры происходили в вертикальной плоскости. Однако вибрационное воздействие не обеспечивало псевдоожинного состояния морской капусты, поэтому было авторами рекомендовано обезвоживание проводить в два этапа:

1. механическим ворошением;

2. виброколебаниями камеры с одновременной продувкой горячим воздухом.

Автор [56] разрабатывал процесс сушки шинкованной ламинарии в кипящем слое в камере , габаритные размеры которой 3900 х800 х1250 мм. Расчетный выход продукции - 1200 кг в сутки. Агрегат имеет две высокотемпературные зоны: 200 °С, 90 °С, а также зону охлаждения. Между зонами установлены перегородки регулируемой высоты и скребковый механизм для перемешивания материала.

Автором [51,53] разработан аппарат для сушки ламинарии во взвешенно-закрученных потоках, состоящий из конической камеры с загрузочным механизмом, узла подвода сушильного агента, газораспределительной решетки, циклона для отделения отработанного теплоносителя от высушенных частиц ламинарии, вытяжного вентилятора, двух теплогенераторов, работающих на дизельном топливе, напорного вентилятора высокого давления и воздуховодов.

Слоевища промываются проточной морской водой и сортируются, после чего подаются на установку для шинкования. Данные аппарата приведены в таблице 1.3.

Таблица 1.3. Данные аппарата.

Производительность по сырой ламинарии, кг/ч 200

Начальная влажность сырья, % 85-92

Выход готового продукта с влажностью не выше 20 %, кг/ч 25

Температура горячего теплоносителя на входе в камеру сушки, °С 120

Температура отработанного воздуха на выходе из камеры, °С 75-80

Предложена установка ССУ-30 для сушки шинкованной ламинарии и её отходов на медицинскую крупку и порошок [57]. Установка ССУ-30 состоит из двух сушильных камер (первой ступени и второй ступени), механизма загрузки, циклона для отделения подсушенного продукта, циклона для отделения сухого продукта и циклонов второй камеры, шлюзового питателя циклона первой камеры, шлюзовых питателей циклонов второй камеры и шлюзового питателя циклона сухого продукта. Данные установки ССУ-30 приведены в таблице 1.4.

Таблица 1.4. Данные установки ССУ-30.

Производительность по сырью, кг/сут 30000

Производительность по готовому продукту, кг/сут 4000

Влажность сырья, начальная, % 85-92

Температура теплоносителя на входе в сушильные камеры, °С 130

Расход пара, кг/ч 2000

Потребляемая мощность, кВт/ч 180

Двухмодульная сушилка кипящего слоя кипящего слоя для сушки шинкованной ламинарии СКС-162 состоит из двух коническо-цилиндрических сушильных камер (первой и второй ступени), каждая снабжена отбойными сетками и пятью сепарирующими поворотными устройствами [54]. Технологические и расходные данные двухмодульной сушилки кипящего слоя СКС-162 приведены в таблице 1.5.

Таблица 1.5. Технологические и расходные данные двухмодульной сушилки кипящего слоя СКС-162.

Производительность по сырью, кг/сут 40000

Производительность по готовому продукту, кг/сут 5300

Потребляемая мощность, кВт/ч 200

Влажность ламинарии после первого модуля сушки, % 50-60

Влажность ламинарии после второго модуля сушки, % 14-18

Расход топлива двумя дизелями, кг/ч 52

Температура горячего воздуха на входе в первую камеру, °С 130

Температура воздуха на выходе из первой камеры, °С 48

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Ободов, Дмитрий Анатольевич, 2015 год

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Ахназарова С.Л., Кафаров В.В. Методы оптимизации эксперимента в химической технике: Учеб.пособие для химико-технологических вузов. - 2-е изд., перераб. М.:Высш. школа, 1985 - 327 с. (1)

2. Белобородов В.В., Вороненко Б.А. Решение задачи нагрева тела в электромагнитном поле сверхвысоких частот.// Журнал прикладной химии АН СССР, «Наука» - Ленинградское отделение, №10, 1984. - С. 2276-2982.

3. Бородюк В.П. Критерий для оценки работоспособности математического описания. Сб. «Автоматизация химических производств». М. вып.1, НИИТЭХИМ, 1969 - с. 41-48.

4. Брамсон М.А., Инфракрасное излучение нагретых тел. - М.: Наука, 1996.225 с.

5. Вороненко Б.А., Пеленко В.В. Аналитическое решение задачи совместного тепломассопереноса при инфракрасном нагреве колбасных изделий. -Электронный журнал. - СПб.: СПбГУНиПТ, 2009, №2. - http://www/open-mechanics.com/journals.

6. Вороненко Б.А., Пеленко В.В., Стариков В.В. Постановка задачи тепломассопереноса процесса горячей сушки рыбы.// Межвкзовский сборник научных трудов «Ресурсосберегающие технологи и оборудование пищевой промышленности», СПб., СПбГУНиПТ, 2006.- С.71-75.

7. Гинзбург A.C. Инфракрасная техника в пищевой промышленности. - М.: Пищевая промышленность, 1973. - 527 с.

8. Гинзбург A.C. Инфракрасная техника в пищевой промышленности. М.: Пищевая промышленность, 1966. -407с.

9. Гинзбург A.C. Основы теории и техники сушки пищевых продуктов. М.: Пищевая промышленность, 1973. - 528с.

Ю.Гинзбург A.C. Расчет и проектирование сушильных установок пищевой

промышленности. - M.: Агропромиздат, 1985. - 336с.

П.Губарь С.Е., Зинина И.Е. Местта В.И., Попов JIM. Оборудование для обработки морепродуктов. - М.: Пищевая промышленность, 1977. - 142с.

12.ИК - сушка - перспектива развития сушильной отрасли.// Клямкин Н.К. Техника и оборудование для села, 1999. - С. 20-21.

1 З.Ильясов С.Г., Красников В.В. Физические основы инфракрасного облучения пищевых продуктов. - М.: Пищевая промышленность, 1978. -360с.

14.Ильясов СГ., Красников В.В. Физические основы инфракрасного облучения пищевых продуктов.- М.: Пищевая промышленность, 1973, - 359с.

15.Карпов A.M., Улумиев A.A. Сушка продуктов микробиологического синтеза. - М.: Легкая и пищевая промышленность, 1982. - 216с.

16.Кизеветтер И.В. , Грюнер B.C., Евтушенко В.А. Переработка морских водорослей и других промысловых водных растений. М.: Пищевая промышленность, 1967. - 416с.

17.Кизеветтер И.В. Биохимия сырья водного происхождения. - М.: Химия, 1973. - 384с.

18.Кизеветтер И.В. Промысел и обработка морских растений в Приморье. -Владивосток: Примиздат, 1963. - 122с.

19.Кизеветтер И.В., Суховеева М.В., Шмелькова Л.П. Промысловые морские водоросли и травы дальневосточных морей. М.: Легкая и пищевая промышленность, 1981. - 113с.

20.Королева Т.Н., Вялых А.Э. Перспективные для промышленного использования камчатские ламинариевые во доросли.//»Рыбное хозяйство», 20052. №6. - С.45-47.

21.Костеров М.А., Лапицкий В.И., Михайлов Г.М. Исследование процесса тепло- и массопереноса при сушке тонкодисперсных материалов.// Сб.

«Реология в процессах и аппаратах химических производств», Волгоград, 1972. - С.69-73.

22.Краслоу Г., Егер Д. Теплопроводность твердых тел. - М.: Наука, 1964. -488с.

23.Куцакова В.Е., Богатырев А.Н. Интенсификация тепло- и массообмена при сушке. - М.: Пищевая промышленность, 1987. - 236с.

24.Лебедев П.Д. Сушка инфракрасными лучами. - Л.: Госэнергоиздат, 1955.232 с.

25.Лыков A.B. Теория сушки. - М.: Энергия, - 472с.

26.Лыков A.B. Теория теплопроводности. - М.: Гостехиздат, 1967. - 599с.

27.Лыков A.B., Михайлов Ю.А. Теория тепло- и массопереноса. - М.-Л.: Госэнергоиздат, 1963. - 536с.

28.Лыков М.В. Сушка в химическом промышленности. - М.: Химия, 1970. -432с.

29.Мустяца В.Т. Тепло- и массообмен во влажных материалах в электрических полях высокой частоты. - Кишинев: «Штиинца», 1985. - 62с.

30.Мартыненко B.C. Операционное исчисление. - Киев: «Высшая школа», 1990.-359с.

31 .Напольский В.М. Технологические свойства рыб, нерыбных объектов и механизация обработки. - Известия ТИНРО, Владивосток, 1976, т.99. - С. 164-172.

32.Напольский В.М., Проскура Ю.Д. Влияние механической подготовки на динамику обезвоживания морской капусты. - Известия ТИНРО, Владивосток, 1977, т.2. - С. 95-102.

33.Островский Л.В. Инфракрасный нагрев в общественном питании. М.: Экономика, 1978. - 104с.

34.0бодов Д.А. Некоторые аспекты сушки морских водорослей [Текст] //

«Реология в процессах и аппаратах химических производств», Волгоград, 1972. - С.69-73.

22.Краслоу Г., Егер Д. Теплопроводность твердых тел. - М.: Наука, 1964. -488с.

23.Куцакова В.Е., Богатырев А.Н. Интенсификация тепло- и массообмена при сушке. - М.: Пищевая промышленность, 1987. - 236с.

24.Лебедев П.Д. Сушка инфракрасными лучами. - Л.: Госэнергоиздат, 1955.232 с.

25.Лыков A.B. Теория сушки. - М.: Энергия, - 472с.

26. Лыков A.B. Теория теплопроводности. - М.: Гостехиздат, 1967. - 599с.

27.Лыков A.B., Михайлов Ю.А. Теория тепло- и массопереноса. - М.-Л.: Госэнергоиздат, 1963.-536с..

28.Лыков М.В. Сушка в химической промышленности. - М.: Химия, 1970. -432с.

29.Мустяца В.Т. Тепло- ji массообмен во влажных материалах в электрических полях высокий частоты. - Кишинев: «Штиинца», 1985. - 62с.

30.Мартыненко B.C. Операционное исчисление. - Киев: «Высшая школа», 1990.-359с.

31 .Напольский В.М. Технологические свойства рыб, нерыбных объектов и механизация обработки. - Известия ТИНРО, Владивосток, 1976, т.99. - С. 164-172.

32.Напольский В.М., Проскура ,Ю.Д. Влияние механической подготовки на динамику обезвоживания морской капусты. - Известия ТИНРО, Владивосток, 1977, т.2. - С. 95-102.

33.Островский Л.В. Инфракрасный нагрев в общественном питании. М.: Экономика, 1978. - 104с.

34.0бодов Д.А. Некоторые аспекты сушки морских водорослей [Текст] //

Электронный журнал. - СПб.: СПбГУНиПТ, 2010. - №2. - еентябрь2010. -http://www.open-mechanics.com/iournals. 35.Демидов С.Ф., Вороненко Б.А., Пеленко В.В., Ободов Д.А. Сушка растительного сырья инфракрасным излучением / Главный редактор Кулакова Т.С. Техническая подготовка Антипова В.Ю. - Санкт-Петербург: ООО "Издательский Центр Интермедия", 2015. - 102 с. - ISBN 978-5-43830107-3.

36.Ободов Д.А. О теплопроводности бурых водорослей [Текст] / Тамбулатова Е.В., Демидов С.Ф., Вороненко Б.А. . // Электронный журнал. - СПб.: СПбГУНиПТ, 2011.-№1.март 2011. - http://www.open-mechanics.com/journals 37.Ободов Д.А. Источники инфракрасного излучения с энергоприводом для термообработки пищевых продуктов [Текст] / Демидов С.Ф., Вороненко Б.А. и др. // Электронный журнал. - СПб.: СПбГУНиПТ, 2011. - №1. - март 2011. - http://www.open-mechanics.com/iournals 38.Ободов Д.А. Кинетика сушки морской капусты инфракрасным излучением [Текст] / Демидов С.Ф., Вороненко Б.А. // Электронный журнал. - СПб.: СПбГУНиПТ, 2012. - №1. - март 2012. - http://www.open-mechanics.com/journals 39. Ободов Д.А. Кинетика сушки бурых водорослей инфракрасным излучением. [Текст] /Демидов С.Ф., Вороненко Б.А. // Инновационные пищевые технологии в области хранения и переработки сельскохозяйственного сырья: Сб. материалов международной научно-практической конференции.- Краснодар: РАСН ГНУ КНИИХЛ, 2012,- С. 240-243.

40.Ободов Д.А. Математическое описание совместного тепломассопереноса при инфракрасном нагреве морской капусты [Текст] / Вороненко Б.А.,

Демидов С.Ф. // Электронный журнал. - СПб.: СПбГУНиПТ, 2012. - №2. -сентябрь 2012. - http://www.open-mechanics.com/iournals

41.0бодов Д.А., Демидов С.Ф., Вороненко Б..А. Установка для сушки морских водорослей инфракрасным излучением. Инновационные пищевые технологии в области хранения и переработки сельскохозяйственного сырья: Сб. материалов Международной научно-практической конференции.- Краснодар: РАСЫ ГНУ КНИИХЛ,2013,-С. 371-374.

42.0бодов Д.А., Вороненко Б.А., Демидов С.Ф. Аналитическое исследование процесса тепломассопереноса при инфракрасном нагреве морской капусты [Электронный ресурс]: Электронный научный журнал « Процессы и аппараты пищевых производств»/ ГОУ ВПО «Санкт-Петербургский национальный исследовательский университет информационных технологий, механики и оптики» .Электронный журнал - Санкт-Петербург: НИУ ИТМО, 2013. - №2.

43.Патент 2011119414 Российская Федерация, МПК F26B 3/00. Устройство инфракрасной сушки [ Текст] / Демидов С.Ф. ,Вороненко Б.А. Пеленко В.В., Соколова ЕА. Демидов A.C., Агеев М.В..Опубл.27.11.2012. Бюл.№27.

44.Патент 2463538 Российская Федерация, МПК F26B 3/00. Многоярусная камера инфракрасной сушки [ Текст] / Вороненко Б.А., Демидов С.Ф. Пеленко В.В., Ободов Д.А. 0публ.10.10.2012. Бюл.№28.

45.Патент РФ №2272338 Российская Федерация, МПК Н01М 4/23. Способ сушки. [Текст]. Демидов С.Ф., Остапенко Е.И., Демидов A.C. Опубл. 20.03.2006, Бюл. № 8.

46.Патент РФ №2278451. Российская Федерация, МПК HOIM 4/23.Устройство для сушки электродов.[ Текст]. Демидов С.Ф., Остапенко Е.И., Демидов A.C. Опубл. 20.06.2006, Бюл. № 17.

47. Патент РФ на полезную модель №45049 Российская Федерация, МПК

HOIM 4/23 Устройство для сушки. [Текст] Демидов С.Ф., Остапенко Е.И., Демидов A.C. Опубл. 10.04.2005, Бюл. № 10.

48.Патент2010131602 Российская Федерация, МПК F26B 3/00. Устройство для инфракрасной сушки семян [ Текст] / Демидов С.Ф., Вороненко Б.А., ПеленкоВ.В.,ДемидовА.С.,Агеев М.В. 0публ.10.02.2012.

49. Патент2433364 Российская Федерация,МПК F26B З/ЗО.Способ инфракрасной сушки семян [Текст] / Демидов С.Ф.,Вороненко Б.А., ПеленкоВ.В., Демидов A.C.,АгеевМ.В.опубл. 10.11.2011,Бюл.№31.

50.Пенкин A.A. Разработка устройства инфракрасного излучения для термической обработки зерна и локального обогрева.//.// Авторефер. дисс. доктора техн. наук. - М., 2004г., - 25с.

51.Погонец В.И. Гидродинамические характеристики и диапазон существования кипящего закрученного слоя дисперсных частиц агара при сушке. Научные труды Дальрыбвтуза, Владивосток, 2012г., том 25. С. 111116.

52.Погонец В.И. Моделирование процесса сушки морепродуктов во взвешенно-закрученных потоках. Научные труды Дальрыбвтуза, Владивосток, выпуск 10, 1988. - С. 14-20.

53.Погонец В.И. Новое оборудование для сушки морепродуктов и основы его расчета. Научные труды Дальрыбвтуза, Владивосток, 1996. С. 108.

54.Погонец В.И. Промышленные аппараты для сушки ламинарии во взвешенно-закрученных потоках теплоносителя. Научные труды Дальрыбвтуза, Владивосток, выпуск 2, 2008.- С. 253-263.

55.Погонец В.И. Разработка сушильной техники со взвешенно-закрученными потоками для морепродуктов.// Авторефер. дисс. доктора техн. наук. - М., 2004г., - 43с.

56.Погонец В.И. Способ сушки шинкованной ламинарии, обработанной сухой

крупкой, полученной из водоросли и гидродинамика процесса ее кипения. Научные труды Дальрыбвтуза, Владивосток, 2009. С. 321-325.

57.Погонец В.И. Сушка морепродуктов во взвешенно-закрученных потоках. Владивосток, 2000. - 193с.

58.Погонец В.И., Дороник А.Н., Маслюков Ю.Л. Установка для сушки шинкованной ламинарии II. Рыбное хозяйство. 1984, №6. - С. 64-65.

59.Пронина O.A. Сырьевые ресурсы и промысел водорослей Белого моря.// «Рыбное хозяйство», 20025. №4. - С.45-47.

60.Ребиндер П.А. О формах связи влаги с материалом в процессах сушки. -М.: Профиздат, 1958. - С. 3-9.

61.Рогов И.А. Электро-физические методы обработки пищевых продуктов. -М.: Агропромиздат, 1988. - 272 с.

62.Рогов И.А., Некрутман C.B. Сверхвысокочастотный и инфракрасный нагрев пищевых продуктов. - М.: Пищевая промышленность, 1967. - 210с.

63.Розанов C.B. Исследование процессов массо- и теплопереноса в различных средах под воздействием микроволнового излучения и разработка энергосберегающих микроволновых технологий и установок промышленного применения.// Автореф. дис. канд. тех. наук. - СПб, 2003. -22с.

64.Трухин Н.В. Современная технология обработки морских водорослей.// Серия ЦНИИ информации и технико-экономических исследований Министерства рыбного хозяйства СССР, 1982, вып.2.

65.Цапко A.C. Механизация добычи и первичная переработка морских водорослей. М.: Пищевая промышленность, 1968. - 160с.

66.Шевченко В.В., Пилипенко Т.В., Сикоев З.Х., Пилипенко Н.И. Морские салаты - функциональные продукты питания.// Сб. научных трудов «Научно-прикладные вопросы технологии продуктов общественного

питания и товароведения потребительских товаров», СПб.: ТЭИ,2011. -С.141-144.

67.Явчуновский В.Я. Микроволновая и комбинированная сушка: физические основы, технологии и оборудование. - Саратов: Издательство Саратовского университета, 1999. - 213с.

68.Prabhanjan D.G., Ramaswamy H.S., Raghavan G.S.V. Microwave-Assisted convective air drying of thin layer carrots. Journaloffoodengineering, 25, 1995. -PP.283-293.

69.McMinn W.A.M., Magee T.R.A. Physical characteristics of dehydrated potatoes - part II. Journaloffoodengineering, 33, 1997. - PP.49-55.

70.Ashim K. Datta. Heat and mass transfer in the microwave processing of food. Chemicalengineeringprogress, 1990. - PP.47-53.

71.Сафонов A.O. Использование дифференциальных уравнений в частных производных для моделирования процесса сушки дисперсных материалов //Математическое моделирование информационных и технологических систем: Сб.науч.тр. - Воронеж; Воронеж, гос. технолог, акад., 2002. - Вып. 5. - С.182.

72.Куцов С.В., Дранников А.В. Физико-математическое моделирование процесса обжарки зерна овса.//Вестник Воронежской гос.технолог.акад., 2008., №1 (35). - С.26-30.

73.Ben Mabrouk S., Belghith A. Numerical simulation of the drying of a deformable material: Evalution of the diffusion coefficient// Drying technol. - 1995. -13,№8-9.-PP. 1789-1805.