Совершенствование процесса сушки свекловичного жома перегретым паром для получения пектина тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.18.12, кандидат наук Бородовицын Андрей Михайлович

• Бородовицын Андрей Михайлович
• кандидат наук
• 2021

Оглавление диссертации кандидат наук Бородовицын Андрей Михайлович

ВВЕДЕНИЕ

Глава 1. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ТЕХНИКИ, ТЕХНОЛОГИИ СУШКИ СВЕКЛОВИЧНОГО ЖОМА И ПОЛУЧЕНИЯ ПЕКТИНОВЫХ ВЕЩЕСТВ

1.1. Основные сведения о получении и применении жома

1.2. Краткий обзор техники и технологии сушки жома

1.3 Особенности процесса тепломассообмена при сушке материалов перегретым паром пониженного давления

1.4 Характеристика технологий получения и применения пектина

1.5 Цели и задачи работы

Глава 2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА СУШКИ СВЕКЛОВИЧНОГО ЖОМА ПЕРЕГРЕТЫМ ПАРОМ ПОНИЖЕННОГО ДАВЛЕНИЯ В ИМПУЛЬСНОМ

ВИБРОКПИЯЩЕМ СЛОЕ

2.1 Экспериментальная установка и методика проведения экспериментов

2.2. Кинетические закономерности сушки свекловичного жома перегретым паром пониженного давления в импульсном виброкипящем слое

2.3. Изучение процесса теплообмена при сушке свекловичного жома перегретым паром пониженного давления

Глава 3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНО-СТАТИСТИЧЕСКОЕ И МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССА СУШКИ СВЕКЛОВИЧНОГО ЖОМА ПЕРЕГРЕТЫМ ПАРОМ ПОНИЖЕННОГО ДАВЛЕНИЯ В АКТИВНОМ ГИДРОДИНАМИЧЕСКОМ РЕЖИМЕ

3.1 Определение оптимальных условий сушки свекловичного жома

методами математической статистики

3.2. Математическое описание процессов тепломассообмена при сушке свекловичного жома перегретым паром пониженного давления

Глава 4. ПРАКТИЧЕСКАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЙ

4.1 Исследование влияния режимных параметров процесса сушки свекловичного жома на выход пектиновых веществ

4.2 Определение показателей качества пектина, полученного из сухого свекловичного жома

4.3 Способ сушки свекловичного жома перегретым паром пониженного давления и установка для его реализации

4.4 Разработка конструкции сушилки для свекловичного жома

4.5. Эксергетический анализ процесса сушки свекловичного жома перегретым паром пониженного давления

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

ПРИЛОЖЕНИЯ

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Совершенствование процесса сушки свекловичного жома перегретым паром для получения пектина»

ВВЕДЕНИЕ

На сегодняшний день государственная политика в области здорового питания нацелена на сохранение и укрепление здоровья населения, развитие производства новых обогащенных, диетических и функциональных пищевых продуктов.

К функциональным продуктам относятся пектины. Они представляют собой полисахарид, который получают путем экстракции вторичных сырьевых ресурсов (свекловичного жома, яблочных, виноградных и цитрусовых выжимок, корзинок подсолнечника и т. д.). Пектины используются в качестве гелеобразователя, стабилизатора, загустителя, влагоудерживающего агента, осветлителя, а также вещества, облегчающего фильтрование и как средство для капсулирования.

В наибольшей степени этим требованиям отвечает производство пектина и пектинопродуктов, предусматривающее выработку биологически ценного комплексо- и студнеобразователя из вторичных сырьевых ресурсов, к которым относится свекловичный жом, получаемый на сахарных заводах РФ при ежегодной переработке более 40 млн т. сахарной свеклы.

В связи с этим актуальным вопросом является использование сушки как наиболее распространенного и эффективного способа для консервирования свекловичного жома, влияющего в конечном итоге на качество и выход из него пектина. При этом необходимо отметить, что сушка должна осуществляться при таких гидродинамических и температурных режимах, которые обеспечивали бы максимальный выход пектина.

Значительный вклад в развитие теории сушки дисперсных материалов и совершенствование технологии производства пектина внесли такие ученые, как: Лыков А.В., Михайлов Ю.А., Кретов И.Т., Парфенопуло М.Г., Донченко Л.В., Хатко З.Н. и др.

Работа проводилась в соответствии с планом НИР кафедры машин и аппаратов пищевых производств ВГУИТ на 2016-2019 гг. «Инновационное развитие техники пищевых технологий: машины, аппараты и биореакторы» №

г.р. 01201253 ГРНТИ: 65.13.19; приоритетного направления развития НОЦ ВГУИТ «Энергоресурс» - «Разработка энергосберегающих технологий и оборудования пищевой и химической промышленности».

Цель работы: исследование влияния режимов сушки свекловичного жома перегретым паром пониженного давления в импульсном виброкипящем слое на выход и качество полученного из него пектина.

В соответствии с поставленной целью решались следующие задачи.

1. Анализ кинетических закономерностей процесса сушки свекловичного жома перегретым паром пониженного давления в импульсном виброкипящем слое.

2. Изучение процесса теплообмена при сушке свекловичного жома с последующим получением критериальных уравнений.

3. Выявление и обоснование рациональных режимов процесса сушки жома перегретым паром пониженного давления.

4. Математическое описание процессов тепломассообмена при сушке свекловичного жома перегретым паром пониженного давления.

5. Исследование влияния режимных параметров процесса сушки свекловичного жома на выход пектиновых веществ.

6. Анализ основных показателей качества пектина, полученного из сухого свекловичного жома.

7. Разработка способа сушки свекловичного жома перегретым паром и установки для его реализации.

8. Выполнение эксергетического анализа предлагаемого способа сушки жома как системы тепломассообменных процессов.

9. Промышленная апробация результатов предлагаемых технических и технологических решений.

Научная новизна. Научно обоснован способ получения сухого свекловичного жома перегретым паром пониженного давления в виброкипящем слое.

Установлены основные кинетические закономерности процесса сушки свекловичного жома перегретым паром пониженного давления в виброкипящем слое. Разработана математическая модель, позволяющая определять не только изменение влажности и температуры частиц материала, но и параметров перегретого пара в сушильной камере.

Получены критериальные зависимости процесса теплообмена при сушке свекловичного жома в активном гидродинамическом слое, позволяющие использовать их в проектировании полупромышленных и промышленных сушильных установок при соблюдении гидродинамического, теплового подобия и с учетом масштабного перехода.

Разработана статистическая модель сушки свекловичного жома перегретым паром пониженного давления в виброкипящем слое, с помощью которой определены рациональные параметры процесса.

Использована теория эксергетического подхода к термодинамическому анализу предлагаемого способа получения сухого свекловичного жома.

Практическая ценность. Разработан способ сушки высоковлажных дисперсных материалов и установка для его осуществления (пат. РФ № 2674610), позволяющий получить готовый продукт высокого качества при высокой интенсивности проведения процесса.

Определены рациональные режимы процесса сушки свекловичного жома пониженного давления в сушилке с виброкипящим слоем: температура сушильного агента на входе в рабочую камеру - 418...428 К; давление перегретого пара в рабочей камере - 60.. .80 кПа; скорость сушильного агента в рабочей камере - 3,5.4,5 м/с; удельная нагрузка свекловичного жома на газораспределительную решетку - 12.16 кг/м2.

Разработана установка для сушки дисперсных высоковлажных материалов (пат. РФ № 2706874), позволяющая повысить качество сухого жома и снизить удельные энергозатраты на процесс сушки за счет более полного использования теплоты сушильного агента.

Определено содержание пектина и протопектина в сухом свекловичном жоме и его комплексообразующая способность в зависимости от режимных параметров процесса сушки.

Апробация работы. Основные положения и результаты диссертационной работы доложены и обсуждены на ежегодных международных, научных, научно-технических и научно-практических конференциях (Воронеж, 20162020) (Екатеринбург, 2017).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 15 работ, в том числе 1 статья в издании, индексируемом в международной базе цитирования WоS, 4 статьи в журналах, рекомендованных ВАК РФ, получено 2 патента РФ на изобретения.

Глава 1. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ТЕХНИКИ, ТЕХНОЛОГИИ СУШКИ СВЕКЛОВИЧНОГО ЖОМА И ПОЛУЧЕНИЯ ПЕКТИНОВЫХ

ВЕЩЕСТВ

1.1. Основные сведения о получении и применении жома

Свекловичный жом является капиллярно-пористым коллоидным телом и представляет собой сложную систему, как по своей природе, так и по структуре [44]. Сушка свекловичного жома характеризуется совокупностью процессов переноса тепла и влаги, сопровождающимися физико-химическими и структурно-механическими изменениями. Поэтому для правильной организации процесса сушки необходимо знание свойств жома, характеризующие эти изменения.

В настоящее время накоплено много информации по жому как объекту сушки [3, 7, 17-19, 33, 48, 49, 56, 59-61, 63, 78]. А.К. Найденовым [71] были исследованы изотермы сорбции жома при температуре окружающего воздуха 20 °С, в результате которых автор пришел к выводу, что высушивание жома до влажности ниже 13 % нецелесообразно, так как при хранении в складах (при температуре 20 °С и относительной влажности воздуха 50 %) он будет поглощать влагу до 13,2 %. Автором были получены кривые сушки и скорости сушки жома, анализ которых показал, что отжатому до 16.. .18 % свекловичному жому присущи все виды связи влаги с материалом.

М.Г. Парфенопуло [80], исследовав изотермы десорбции жома в интервале относительной влажности воздуха 0.90 % и при температурах 25, 50, 70 и 90 °С (рис. 1.1.), получил зависимость, описывающую эти изотермы:

18

20ф

ж;

р (1.1)

а + ЪЖср

18 (100 -ф)

где жр - равновесная влажность материала, %;

ф - относительная влажность воздуха, %;

а, Ъ - постоянные для данного материала коэффициенты

%

60 40

* 20

О

/ /!

. \

и V 1 2 ч Ч 4

ю

15 20 25

%

55

Рис. 1.1. Изотермы десорбции свекловичного жома при различных температурах воздуха, °С: 1 - 25, 2 - 50, 3 - 70, 4 - 90

Анализ изотерм десорбции показал, что между отдельными формами связи влаги с материалом отсутствуют резко выраженные переходы. Из этого сделан вывод о легко подающейся сушке жома, не требующей значительных

дополнительных затрат на преодоление энергии связи материала с влагой при сушке до конечной влажности 12.. .13 %.

Плотность и насыпная масса, характеризующие физические свойства свекловичного жома, исследованы в работах Найденова и Парфенопуло [71, 79, 80]. Как следует из этих работ, с уменьшением влажности от Жс = 500.600 % до Жс = 12.13 % плотность частиц жома увеличивается в 1,3 раза, насыпная масса уменьшается примерно в 1,5.2 раза, усадка частиц может достигать 70.80 %.

М.Г. Парфенопуло [80] были исследованы теплофизические свойства свекловичного жома (коэффициенты тепло-и температуропроводности, теплоемкость) в интервале изменения влажности и температуры материала: Жс = 0. 600 %; ^ = 10.90 °С, а также массообменные свойства (коэффициенты

40

%

30

25

20 !5

10

О

/1 У

Л 0 И Г

У / /

У А

А / 1: А О -1 л -2 а-3 • -4

400

!000

2500

I

Рис. 1.2. Зависимость прохода свекловичного жома от определяющего размера ячейки сита

при различном содержании сухих веществ в жоме: 1 - 16 %; 2 - 18,4 %; 3 - 20,6 %; 4 - 22,1 %

термовлагопроводности и потенциалопроводности) жома в интервале: Жс = 0... 300 %. Результаты исследований приведены в работах [35, 71, 80,].

Дисперсный состав является одной из важнейших характеристик измельченных материалов, определяющей их физико-химические свойства, технологические качества, область практического применения. Для свекловичного жома эта характеристика представляет интерес при обработке его во взвешенном состоянии с точки зрения равномерности высушивания, степени запыленности потока отработавшего сушильного агента, в зависимости от которой могут разрабатываться новые или применяться существующие пылеулавливающие устройства, обеспечивающие надежную очистку отработавшего сушильного агента от содержащихся в нем частиц жома.

В.Д. Орловым [76] дисперсный состав свекловичного жома был определен методом ситового анализа. На рис. 1.2. представлена зависимость прохода В в % к общей массе жома от степени отжатия [33].

Обработка экспериментальных данных методом наименьших квадратов позволила аналитически описать представленные результаты уравнением:

В = (3,02 - 0,103Жс) ^I + 0,37Жс -9,14, (1.2)

где Жс - влажность свекловичного жома, %;

I - размер частиц жома, мкм.

В.Д. Орловым [77] также были проведены исследования по определению скорости витания частиц свекловичного жома влажностью 12.13 % и угла естественного откоса.

Рис. 1.3. Зависимость скорости витания частиц сушеного свекловичного жома от их

эквивалентного диаметра

На рис. 1.3. представлена кривая скорости витания частиц сушеного свекловичного жома от размера частиц. Как видно из рисунка, скорость витания частиц свекловичного жома колеблется в довольно значительных пределах, что необходимо учитывать при проектировании сушильных установок и устройств, для очистки отработанного сушильного агента.

Для правильной организации процесса сушки материалов во взвешенном состоянии важны не только вышеуказанные характеристики (дисперсность, скорость витания, угол естественного откоса). Необходимо также знать сопротивление материала сдвигу, коэффициенты внутреннего и внешнего трения, позволяющие оптимальным образом создать устойчивый активный режим процесса сушки.

Н.Е. Карауловым [49], при исследовании процесса прессования обогащенного свекловичного жома, методом среза материала были получены зависимости напряжения сдвига от нормального напряжения при различной влажности и температуре свекловичного жома. В результате обработки данных экспериментов методом наименьших квадратов были получены формулы для определения коэффициента внутреннего трения свекловичного жома:

4,669

/ =

■/ вн

ж

с 0,527

(1.3.)

_ 0,653

J вн _ 0,43 ' (1-4-)

где Wc - влажность свекловичного жома, %; t - температура свекловичного жома, °С.

Для определения коэффициента внешнего трения свекловичного жома по стали были получены следующие формулы:

fcm _ 0,721 - 0,0048Wс; (1.5.)

fcm _ 0,605 - 0,00158t. (1.6.)

Но необходимо отметить, что Н.Е. Караулов проводил эксперименты со свекловичным жомом влажностью от 6,65 % до 26,31 % и при нормальном напряжении 0,01...0,1 МПа, то есть в тех интервалах влажности жома и нормальном напряжении, которые в процессе сушки не применяются.

В Воронежской государственной технологической академии А.В. Дранниковым также были исследованы коэффициенты внутреннего feH, внешнего fem трения свекловичного жома и начальное сопротивлении сдвигу то, но в более широком интервале изменения влажности 13...90 %.

Обработка экспериментальных данных позволила получить эмпирические зависимости физико-механических свойств от влажности свекловичного жома:

„-0,11

/вн _ 0,53Wс ' ; (1.7.)

„0,3

Т = 33,3Жс' ; (1.8.)

/ст = 0,52 - 2,9 • 10~4Жс. (1.9.)

Расхождения с экспериментальными данными в указанных интервалах не превышает 5 %.

Этим же автором были изучены внутрипористая структура материала как объекта сушки методами обработки: микрофотографий частиц свекловичного жома и изотерм десорбции. Проведенные эксперименты показали, что структура свекловичного жома вдоль и поперек среза одинакова. Она представляет собой в основном совокупность макрокапилляров радиус которых может достигать

1,2*10-3 см. Вследствие этого был сделан вывод о том, что жом легко поддается сушке и не требует значительных дополнительных затрат на преодоление энергии связи материала с влагой.

В настоящее время проблема поиска новых и альтернативных способов получения кормовых продуктов, повышения качества при снижении затрат на их производство, а также развитие сопутствующих источников энергии - актуальна и является одной из основных задач агропромышленного сектора экономики. Особое внимание российских производителей комбикормов уделено обеспечению роста производства продукции животноводства, а также необходимости создания в стране надежной и сбалансированной кормовой базы животноводства, снижению потерь питательной ценности кормов при уборке и хранении [3, 25, 74, 75].

Свекловичный жом является хорошим компонентом комбикормов, так как содержит углеводы, белки, биологически активные и минеральные вещества. Жом - это дешевый, но в тоже время ценный и хорошо усвояемый корм. В 100 кг сухих веществ свежего жома содержится около 20 кг клетчатки, 30-35 кг гемицеллюлозы, примерно такое же количество пектина, 8-10 кг белков, 2-3 кг сахара и около 2 кг минеральных веществ. В 100 кг содержится 85 кормовых единиц. В составе комбикормов он может заменить в рационах свиней до 20.30 %, крупного рогатого скота до 50 % ячменя или овса.

Общепризнанно, что с биологической точки зрения жом является хорошим дешевым углеводным кормом и способствует быстрому приросту живой массы животных. Клетчатка его состоит из нелигнированной целлюлозы (содержание лигнина 1.2 %). Поэтому жом хорошо переваривают не только жвачные, но и животные с однокамерным желудком.

Состав жома (% к общей массе) представлен на диаграмме (рис. 1.4).

Содержание витаминов в сухом жоме представлено на рис. 1.5.

□ пектиновые вещества шцеллюлоза

□ геми-целлюлоза аазотистые вещества □зола

□ Витимин В1

□ Витамин В6

□ Пантотеновая кислота

□ Витамин В2

□ Витамин С

□ Биотин

Рис. 1.4. Основной состав свекловичного Рис. 1.5. Содержание витаминов в сухом жома свекловичном жоме

Кормовая ценность (на 100 кг): 3,9 кг перевариваемого протеина, 470 г. кальция, 120 г. фосфора, 85 кормовых единиц. В связи с тем, что в жоме мало протеина, минеральных веществ и фосфора, балансирование на его основе рациона по всем элементам питания имеет исключительно важное значение. В противном случае у животных наблюдаются различного рода серьезные физиологические нарушения и заболевания.

Скармливают жом животным в свежем, кислом и сушеном виде. Наиболее рационально хранить жом в высушенном виде.

Химический состав свекловичного жома разных видов представлен в табл. 1.1.

Таблица 1.1. Общий химический состав свекловичного жома разных видов

Показатели Жом

свежий отжатый кислый (из жомовых ям) сушеный

Сухое вещество 6,0...9,0 14,0.20,0 11,0.15,0 86,0.93,0

Вода 91,0...94,0 80,0.86,0 85,0.89,0 7,0.14,0

Сырой протеин 1,2.1,5 1,7.1,9 1,3.2,6 7,0.9,0

Сырая клетчатка 3,5.4,5 5,0.7,0 2,8.4,2 19,0.23,0

Безазотистые экстрактивные вещества 4,3.6,5 8,5.10,0 2,7.5,8 55,0.65,0

Зола 0,6.1 1,1.1,4 0,7.1,8 2,4.4,3

Сырой жир 0,4.0,7 0,6.0,9 0,7.1,0 0,3.0,5

Количество кормовых единиц в 100 г. жома 6,0.9,0 15,0.20,0 9,0.11,0 84,0.86,0

Для оценки питательности сухого свекловичного жома ранее были проведены исследования его показателей качества. Анализировались образцы сухого жома, высушенные в виброкипящем слое при температуре перегретого пара 293 и 433 К. Показатели качества сухого жома исследовались в Государственном центре агрохимической службы «Воронежский» согласно государственным стандартам и представлены в табл. 1.2 [26].

Таблица 1.2. Показатели качества свекловичного жома

Состав жома при температуре

Показатели перегретого пара Методы анализов

Тп = 293 К Тп = 433 К

Влажность, % 11,99 10,79 ГОСТ 27548-97

Белок, % 8,18 7,95 ГОСТ 13496.4-93

Клетчатка, % 22,05 22,25 ГОСТ 13496.2-91

Жир, % 0,85 0,89 ГОСТ 13496.15-97

Зола, % 4,06 3,98 ГОСТ 26226-95

Безазотистые экстрактивные вещества, % 52,87 54,14 Методом расчета

Как видно из приведенных данных качественные показатели сухого жома, высушенного при температуре перегретого пара 293 К и 433 К, практически не отличаются. Высокая сохранность ценных питательных веществ в сухом жоме, полученного в результате сушки перегретым паром, объясняется меньшей продолжительностью теплового воздействия и поддержанием при этом относительно невысокой температуры материала.

Сухой свекловичный жом имеет ряд преимуществ по сравнению с сырым: в 5.6 раз больше содержит сухих веществ; транспортабелен на всех видах транспорта на большие расстояния. Общий объем перевозок сокращается более чем в пять раз, потери при круглогодичном хранении незначительны, хорошо сохраняются питательные вещества, приятный вкус и запах; без особых затруднений может быть обогащен различными добавками, повышающими его питательную ценность и др.

Главным достоинством сухого свекловичного жома является то, что его можно использовать как наполнитель при производстве комбикормов. Как известно 50 % его сухих веществ составляют пектиновые вещества [24], которые при гидролизе разлагаются до моносахаридов и уроновых кислот. Извлеченные пектиновые вещества принимают участие во всех видах обмена веществ и в защитных функциях живого организма. Они вступают во взаимодействие с солями тяжелых металлов, радионуклидами с образованием нерастворимых солей - пектинатов. Пектинаты не всасываются через слизистую желудочно-кишечного тракта и удаляются из организма. Наиболее высокой комплексообразующей способностью обладает низкометоксилированный пектин свекловичного жома, который обеспечивает практически полное связывание ионов свинца [52]. Пектины также связывают и выводят из организма продукты жирового обмена (липополипротеиды и триглицериды). Кроме того, пектин и пектиновые вещества оказывают бактериостатическое действие.

Использование в сельском хозяйстве свекловичного жома в свежем и кислом виде, снижает эффективность использования этого ценного корма. Это обусловлено, во-первых, тем, что сырой жом при хранении быстро портится, а во-вторых - транспортировка сырого жома из-за большого содержания в нем воды затруднительна и значительно повышает его потребительскую стоимость. Поэтому производство сухого жома в мире с каждым годом возрастает и более 75 % подвергается сушке [50].

К недостаткам сухого жома, как показывает опыт использования, следует отнести:

для рассыпного - малая объемная масса (220.250 кг/м3), вследствие чего его необходимо гранулировать; неудовлетворительные физико-механические свойства (усугубляющиеся с повышением влажности), не позволяющие осуществлять силосное хранение; необходимость в измельчении перед вводом в комбикорм; плохая транспортабельность; пыление при перемещениях и др.;

для гранулированного - неудовлетворительные физико-механические свойства из-за больших гранул (диаметром 19 и 25 мм, длиной, равной двум и более диаметрам), вследствие чего не представляется возможным использовать емкости для силосного хранения; необходимость в двухступенчатом измельчении перед вводом в комбикорма; повышенная плотность (1200. 1400 кг/м3) гранул диаметром 19 мм, вызывающая дополнительный расход электроэнергии на измельчение.

Тем не менее, наиболее рационально хранить жом в высушенном виде. При хранении свекловичного жома в высушенном виде практически исключаются потери питательных веществ, и повышается транспортабельность, поэтому часто жом хранят именно в таком виде, несмотря на то что высушивание жома связано с определёнными капитальными затратами на строительство жомосушильных отделений и значительным расходом топлива.

1.2. Краткий обзор техники и технологии сушки жома

Применяемые в сахарной промышленности жомосушилки можно разделить на контактные, в которых обогрев жома производится водяным паром через стенку, и конвективные, в которых тепло передается жому при непосредственном соприкосновении с теплоносителем.

Паровые (контактные) сушилки не нашли широкого применения из-за большой металлоемкости и малой производительности, значительного расхода тепла. Хотя необходимо отметить, что жом, высушенный в паровых сушилках, очень высокого качества [17, 49].

Наиболее широкое распространение у нас в стране и за рубежом для сушки жома получили барабанные сушилки [17, 73, 119]. В своих работах В.Д. Орлов [76] детально рассмотрел их преимущества и недостатки.

Основные преимущества барабанных сушилок:

- универсальность применения их для различных видов сырья;

- надежность в работе;

- возможность применения сушильного агента с высокой температурой (для жома 800. 900 °С), что снижает расход тепла на 1 кг испаренной влаги.

В то же время им присущи и существенные недостатки:

- невозможность значительно интенсифицировать процесс сушки с целью увеличения производительности и повышения коэффициента использования тепла;

- большая удельная металлоемкость, сложность в изготовлении и ремонте;

- высокая температура отработанного сушильного агента (120.140 °С);

- в процессе перемещения частиц жома с одной насадки на другую в области высоких температур имеет место полное сгорание мелких и частичное более крупных фракций материала, что приводит к потерям, снижению кормовой ценности и ухудшению качества готового продукта.

Совершенствование конструкций барабанных сушилок шло по пути возможности создания поперечного тока сушильного агента, противотока, увеличения скорости сушильного агента, использования лучистой теплоты барабана.

В ФРГ выпускалась скоростная ротационная сушилка Ван-ден-Броека, отличительной особенностью которой являлась более высокая производственная мощность [109]. Процесс сушки интенсифицировался за счет повышенной частоты вращения барабана (до 6 об/мин).

Известна конструкция комбинированной скоростной сушилки фирмы «Buckau Wolf» (ФРГ) [121]. В этой сушилке жом предварительно высушивается во вращающейся пневмотрубе при скорости сушильных газов до 40 м/сек., после чего поступает в жомосушильный барабан и досушивается до конечной влажности 10.12 %. За счет большой скорости сушки в пневмовихревой трубе сокращаются потери тепла в окружающую среду и составляют примерно 3 %, по сравнению с 7.10 % в жомосушильных барабанах.

Кроме барабанных сушилок, известны другие конструкций сушилок для жома, представляющие интерес.

Заслуживают внимание воздушные низкотемпературные сушильные установки для жома, в которых используется тепло вторичных энергоресурсов свеклосахарных заводов (утфельных паров, конденсатов и т. д.). В этих установках все отбросное тепло собирается в горячей воде и направляется к сушильному аппарату, который, как правило, состоит из конвейерной сушилки и развитой поверхности теплообмена (водяные калориферы). Наружный воздух вентилятором подается в калориферы, где нагревается до 65.75 °С, и далее в конвейерную сушилку. В сушилке горячий воздух, высушивая жом, охлаждается до 40.. ,42х°С и выбрасывается в атмосферу. Такие установки получили широкое распространение в западных европейских странах [109, 121].

На рис. 1.6. представлена одна из таких сушилок, выпускаемых фирмой «ВаЬсоск» (Германия) [109]. В этой установке жом загружается сверху на поярусно размещенные сита из нержавеющей стали, а выгрузка высушенного жома осуществляется в нижней части шнеками с регулируемой частотой вращения. К достоинствам сушилки относятся малая занимаемая площадь, доступность в обслуживании, надежность, высокий термический КПД, малые затраты электроэнергии, низкие капитальные вложения. Недостаток сушилки - низкая степень использования тепла в нижней части установки, так как горячий воздух проходит через слой уже подсушенного жома и выводится.

Фирмой «ВМА» (ФРГ) разработана аналогичная промышленная низкотемпературная сушилка колонного типа.

Фирмой «ВаЬсоск» (Германия) [109] разработаны ленточные одноярусные и многоярусные сушилки соответственно с верхним и позонным подводом сушильного агента. К достоинствам первых можно отнести простоту в изготовлении, ремонте и обслуживании, а к достоинствам вторых - высокое качество готового продукта.

Рис. 1.6. Промышленная низкотемпературная жомосушилка колонного типа фирмы «ВаЬсоск» (Германия): 1 - воздухоподогреватель; 2 - вентилятор; 3 - газораспределительные решетки; 4 - канал отвода отработавшего воздуха

Известна конструкция низкотемпературной ленточной сушилки фирмы «RT» (Бельгия), позволяющая высушивать жом до готового продукта, т. е. до влажности 10.12 % к общей массе [109].

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Бородовицын Андрей Михайлович, 2021 год

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Антонов, Ю. М. Основные аспекты энергосбережения в сельском озяйстве / Ю. М. Антонов // Энергосбережение в сельском хозяйстве: тезисы докладов международной научно-технической конференции. - М.: ВИОСХ, 1998. - Ч. 1. - с. 44 - 46.

2

Арапов В.М. Моделирование конвективной сушки дисперсных продуктов на основе законов химической кинетики. / Воронеж. гос. технол. акад. Воронеж, 2002. - 200 с.

3

Афанасьев В. А. Комбикормовое производство - состояние и проблемы // Комбикорма. 2008№ 1. С. 9 - 13.

4. Беретарь, С.Т. Влияние способов получения пектина из свекловичного жома на физико-химические свойства / С.Т. Беретарь, З.Н. Хатко // Новые технологии. - 2008. - Вып. 6. - С. 12-14.

5 Богословский, С.В. Физические свойства газов и жидкостей [Текст] / С.В. Богословский. - СПб.: СПбГУАП, 2001. - 73 с.

6. Богус, A.M. Физические способы получения пектина [Текст] / A.M. Богус, Р.И. Шаззо.- М.: Экоинвест, 2003. - 126 с.

Бродянский, В М. Эксергетические расчеты технических систем [Текст] / В. М. Бродянский, Г. П. Верхивкер, [и др.] - Киев: «Наукова Думка», 1991. - 360 с.

8

Булдаков, А. С. Пищевые добавки. Справочник. [Текст] / А. С. Булдаков - М.: ДеЛи принт, 2003. - 436 с.

9 Булеков, А. П. Эксергетическая оценка эффективности работы сушильных установок с активной гидродинамикой [Текст] / А. П. Булеков, Б. С. Сажин, Ю. А. Чабаева, М. Б. Сажина // Материалы четвертой международной научно-практической конференции «Современные энергосберегающие тепловые технологии (сушка и термовлажностная обработка материалов)» (СЭТТ-2011). - Москва: МГАУ, 2011. - с. 255-258.

10 Бурач, О. Сушка плодов и овощей [Текст] / О. Бурач, Ф. Берки. - М.: Пищ. пром-сть, 1978. - 279 с.

11' Варгафтик, Н.Б. Справочник по теплофизическим свойствам газов и жидкостей [Текст] / Н.Б. Варгафтик. - М.: Наука, 1972. - 720 с.

12'

' Вибрации в технике: Справочник. В 6-ти т. / Ред. совет: В.Н. Челомей (пред.). - М.: Машиностроение, 1981. - Т. 4. Вибрационные процессы и машины / Под ред. Э.Э. Лавендела. 1981. - 509 с.

13

Влияние различных источников микроэлементов на качество премиксов при хранении [Текст] / А. Д. Пелевин, Р. П. Вербицкая, Л. П. Гнеушева, Н. Ф. Хижнякова // Труды ВНИИКП. - М., 1985. - Вып. 27. - С. 22 - 25.

14 Влияние режимов сушки свекловичного жома на выход пектина[Текст] /А.В.Дранников, С.А.Титов, А. А. Дерканосова, А. С. Полканов, А. М. Бородовицын // Пищевая промышленность. - 2019. - №2 2, - С. 49 - 51.

15 Вторичные материальные ресурсы пищевой промышленности. (Образование и использование) [Текст] : справочник. - М. : Экономика, 1984. - 328 с.

16 Гинзбург А.С. Кинетический расчет нагрева влажного дисперсного материала в виброожиженном слое с кондуктивным подводом тепла / А.С. Гизбург, В.И. Сыроедов // Инженерно-физический журнал. - 1965. - Т. 15, №6. - С. 1019 -1021.

■ Гинзбург, А. С. Основы теории и техники сушки пищевых продуктов [Текст] / А. С. Гинзбург. — М. : Пищ. пром — сть, 1973. — 528 с.

18.

■ Гинзбург, А. С. Расчет и проектирование сушильных установок пищевой промышленности / А. С. Гинзбург. — М.: Агропромиздат, 1985. — 336 с.

19. Гинзбург, А. С. Сушка пищевых продуктов [Текст] / А. С. Гинзбург. — М. : Пищепромиздат, 1961. — 684 с.

20

■ Глотов, И.И. Использование вторичных сырьевых ресурсов в отраслях АПК [Текст] / И. И. Глотов. - М.: Россельхозиздат, 1987.— 111с.

21.

' Голубев, В.Н. Пектин: химия, технология, применение / В. Н. Голубев, Н. П. Шелухина. — М., 1998. — 387 с.

22.

' Голубкович, А. В. Сушка высоковлажных семян и зерна [Текст] / А. В. Голубкович, А. Г. Чижиков — М.: Росагропромиздат, 1991. — 171 с.

23 ГОСТ 26703-93 Хроматографы аналитические газовые. Общие технические требования и методы испытаний Текст.. - Введ. 1995 - 01 - 01. -М.: Госстандарт России: Изд- во стандартов, 1995. 18 с.

24

■ ГОСТ 29186. — 91. Межгосударственный стандарт. Пектин. Технические условия. — М.: ИПК Издательство стандартов, 2004. — С. 1 — 11.

25 ГОСТ Р 51095-97. Премиксы. Технический условия [Текст]. — М. : Госстандарт России : Издательство стандартов, 1997. — 323 с.19. ГОСТ 28254 — 89. Комбикорма, сырье. Методы определения объемной массы и угла естественного откоса. [Текст]. — М.: Стандартинформ, 2006. — 4 с.

О А

. Грачев Ю. П., Тубольцев А. К. Моделирование и оптимизация тепло- и массообменных процессов пищевых производств // : Легкая и пищевая промышленность. 1984. С. 215.

27 Грачев, Ю.П. Математические методы планирования экспериментов [Текст] / Ю.П. Грачев - М.: Пищ. пром - ть, 1979. - 199 с.

28 Гребенюк, С. М. Технологическое оборудование сахарных заводов [Текст] / С. М. Гребенюк, Ю. М. Плаксин, Н. Н. Малахов, Н.И. Виноградов. - М. :Колос, 2007. - 520 с.

29

' Гутер, Р. С. Элементы численного анализа и математической обработки результатов опыта / Р. С. Гутер, Б. В. Овчинский. - М.: Наука, 1970. - 432 с.

30'

Гухман, А. А. Обобщенный анализ [Текст] / А. А. Гухман, А. А. Зайцев - М.: Изд-во Факториал, 1998. - 304 с.

31

■ Данилов, О. Л. Энергосбережение в сушильных установках [Текст] / О. Л. Данилов, С.Ю. Шувалов // М.: МЭИ, 2002. - 48 с.

32'

Дерягин Б. В., Чураев, Ф. Д. Овчаренко [и др.]. Вода в дисперсных системах // Химия. 1989. 288 с.

33'

■ Донченко, Л.В. Технология пектина и пектинопродуктов: учеб.пособие. - М.: ДеЛи, 2000. - 256 с.

34

Дранников, А. В. Исследование процесса теплообмена при сушке жома перегретым паром в активном гидродинамическом режиме / А. В. Дранников // Хранение и переработка сельхозсырья. - 2010. - №2 12. - С. 26-29.

35

' Дранников А.В. Оптимизация процесса сушки свекловичного жома перегретым паром в виброкипящем слое // Материалы ХЫ отчетной научной конференции за 2002 г. в 3 ч / Воронеж. госуд. технол. акад. Воронеж, 2003.Ч.1.-С.187-188.

О/:

. Дранников А.В. Повышение эффективности процесса сушки свекловичного жома перегретым паром // монография / Воронеж. ВГТА, 2010. 172 с.

Дранников А.В., Литвинов Е.В., Полканов А.С., Костина Д.К. Выбор рациональных параметров процесса сушки свекловичного жома в импульсном виброкипящем слое пониженного давления // Вестник ВГУИТ. 2017. № 4. С. 31 — 39.

38.

Дранников, А. В. Кинетические закономерности процесса сушки свекловичного жома перегретым паром пониженного давления [Текст] / А. В. Дранников, А. М.Бородовицын // Матер. LVI отчет.науч. конф. за 2017 год: В 3 ч. Ч. 2 / Воронеж.гос. ун-т инж. технол. Воронеж: ВГУИТ, 2018 — С. 17.

39.

Дранников, А. В. Способ производства сухого свекловичного жома при эффективной рекуперации теплоты отработавших теплоносителей / А. В. Дранников, С. А. Барышников // Материалы ХЫУ отчетной научной конференции за 2005 год: в 3 ч. / Воронеж. госуд. технол. акад. Воронеж, 2006.

— Ч.2. — С. 134.

40. Дранников, А. В. Способ сушки свекловичного жома перегретым паром пониженного давленияи установка для его осуществления [Текст] / А. В. Дранников, Е. В. Костина, А. М. Бородовицын // Матер. LV отчет.науч. конф. за 2016 год: В 3 ч. Ч. 2 / Воронеж.гос. ун-т инж. технол. Воронеж: ВГУИТ, 2017

— С. 33.

41. Дранников, А.В. Изучение влияния параметров процесса сушки свекловичного жома на выход пектиновых веществ[Текст] / А.В. Дранников, А. М. Бородовицын //Матер. LVII отчет.науч. конф. за 2018 год: В 3 ч. Ч. 2 / Воронеж.гос. ун-т инж. технол. Воронеж: ВГУИТ, 2019 — С. 18.

42.

' Дранников, А.В. Использование теории подобия при описании процесса сушки свекловичного жома перегретым паром [Текст] / А.В. Дранников, С.В. Куцов, Е.В. Костина, В.П. Ясиневская // Вестник ВГТА. — 2010 - № 1, С. 25 — 28.

Дранников, А. В. Энергетический анализ технологических режимов омосушильной установки в тепловой схеме сахарного завода / А. В. Дранников //Известия вузов. Пищевая технология. - 2011. - №2 4. - С. 78-81.

44' Изучение пористой структуры свекловичного жома как объекта сушки / А. А. Шевцов, А. В. Дранников, С. А. Барышников, Е. И. Шишова // Сахар. - 2005. - №№ 5. - С. 51-52.

45. Использование отходов плодов и овощей при переработке [Электронный ресурс] / Режим доступа: http://wwW'Znavtovar'Щ'

46' Исаченко В.П. Теплопередача / В.П. Исаченко, В.А. Осипова, А.С. Сукомел. -М.: Энергоиздат, 1981. - 416 с.

47

' Казанский, В.М. О влиянии непостоянства тепло - массообменных коэффициентов на точность дифференциальных уравнений тепло -массопереноса в дисперсных средах [Текст] / Кавецкая Т.Л., Луцик П.П. // Тепло - и массо - перенос - Киев.: Наукова думка, 1968. - Т.6. Ч.1. - С. 116-120.

48

Караулов Н.Е. Производство амидо - минерального жома / Н.Е. Караулов, М.Г. Парфенопуло, В.Е. Скриплев. - М.: ЦНИИТЭИ Пищепром. - 1978. - 38 с.

49' Карунский, А. Использование нетрадиционных кормов [Текст] / А. Карунский // Свиноводство. - 1988, №4.- 24-25 с.

50' Каухчешвили, Э.И. Исследование сушки и замораживания мясопродуктов в условиях высокого вакуума: дисс. ... канд. техн. наук [Текст] / Э.И. Каухчешвили. - М.: 1950. - 201 с.

51' Кинетика влагоудаления и определение продолжительности процесса сушки высоковлажных дисперсных материалов[Текст] / А.В.Дранников, Е.В.Костина, А.М.Бородовицын, М.В.Полухин, А.С.Полканов// Известия вузов. Пищевая технология. - 2017. - №2 2-3, - С. 78 - 82.

' Коновалов, В.И. Тепломассообмен в химико-технологических устройствах для обработки волокнистых материалов [Текст] / В.И. Коновалов// Тепломассообмен. Тепломассообмен в энергетических и химико -технологических устройствах.: Проблемные доклады. — Минск.: ИТМО им. М.В. Лыкова. - 1988. - Секции 10, 11. - С. 155-169.

53.

Котляр, Я. М. Методы и задачи теплообмена [Текст] / Я. М. Котляр, В. Д. Совершенный, Д. С. Стреженов — М.: Машиностроение, 1987. — 320 с.

54. Котова, Д. Л. Термический анализ ионообменных материалов [Текст] / Д. Л. Котова, В. Ф. Селеменев. — М.: Наука, 2002. — 156 с.

55 Кретов И.Т. Исследование процесса сушки высоковлажных пищевых продуктов с активной гидродинамикой слоя продукта в среде перегретого пара / И.Т. Кретов, В.М. Кравченко, А.В. Дранников // Материалы ХЬ отчетной научной конференции за 2001 г. в 3 ч / Воронеж. госуд. технол. акад. Воронеж, 2002.Ч.1.-С.232-233.

56 Кретов И.Т. Кинетика процесса сушки свекловичного жомаперегретым паром амосферного давления / И.Т. Кретов, В.М. Кравченко, А.В. Дранников // Хранение и переработка сельхозсырья. — 2003. - №27

57.

' Ландау Л. Д., Лифшиц Е. М. Теоретическая физика. Гидродинамика // Наука. 1988. — 733с.

58.

' Лебедев Е.И. Комплексное использование сырья в пищевой промышленности // Пищевая промышленность, 1992.

59 Личко, Н. М. Стандартизация и сертификация продукции растениеводства [Текст] / Н.М. Личко. — М.: Юрайт, 2004. — 596 с.

6°. Личко, Н.М. Технология переработки продукции растениеводства [Текст] / Н.М. Личко. — М.: Колос, 2006. - 616с.

61. Лукин, А.Л. Свекловичный пектин: от поля до конечного продукта: монография / А.Л. Лукин, В.В. Котов, Н.Г. Мязин. — Воронеж: Изд-во «Истоки», 2005. — 176 с.

62. Лукянов, Б. Эффективность кормления с использованием премиксов [Текст] / Б. Лукянов, В. Шерстобитов // Комбикорма. — 2001. - №2 4. — С. 43 — 44.

63. Лыков, А. В. Теория сушки [Текст] / А. В. Лыков. — М.: Энергия, 1968. — 470 с.

64. Лыков, А.В. Тепломассообмен [Текст] / А. В. Лыков. — М.: Энергия, 1978. — 479 с.

65 Лыков, А.В. Явления переноса в капиллярнопористых телах [Текст] / А. В. Лыков. — М.: Гостехиздат, 1954. — 296 с.

66. Математическое моделирование процесса сушки высоковлажных дисперсных материалов в среде перегретого пара [Текст] / А. В. Дранников, Е. В. Костина, А. М. Бородовицын, М. В. Полухин // Материалы Международной научно-практической конференции, посвящённой 100-летию со дня рождения М. Х. Кишиневского «Явления переноса в процессах и аппаратах химических и пищевых производств» - Воронеж: ВГУИТ, 2016 — С. 349-354.

67. Машины и аппараты пищевых производств: учебник для вузов.: в 2 кн. [Текст] / С.Т. Антипов, И.Т. Кретов, А.Н. Остриков и др.; под ред. акад. РАСХН В.А. Панфилова. - М.: Высшая школа, 2001. - Кн.2. - 680 с.

68.

Миронов, В.П. Исследование термической массопроводности древесины: автореф. дис. ... кан. техн. наук [Текст] / В.П. Миронов. - М.: 1959. - 12 с.

69. Моделирование теплообмена при сушке свекловичного жома перегретым паром пониженного давления[Текст] /А.В. Дранников, А. А. Шевцов, Е.В.

Костина,А.М. Бородовицын//Известия вузов. Пищевая технология. - 2018. - №2 2-3, - С. 84 - 89.

' Найденов, А. К. Исследование процесса сушки жома : дис. канд. техн. наук. /

A. К. Найдёнов - М., 1954. - 285 с.

71.

' Нечаев, А.П. Пищевая химия [Текст] / А.П. Нечаев С.-Пб.: Гиорд. - 2001. - 581 с.

72

■ Новые ленточные сушилки Stela для овощей и фруктов [Электронный ресурс]/ Источник информации: Nestorexpo. - Режим доступа: http://wwW'proektant'by/content/1951'html'

73

Обоснование способа сушки сырья при производстве пектина[Текст] / А. В. Дранников, А. М. Бородовицын, А. С. Полканов,Д. К. Костина //Сборник научных статей и докладовШМеждународной научно-практической конференции «Инновационные решения при производстве продуктов питания из растительного сырья» -Воронеж: ВГУИТ, 2017 - С. 192 - 193.

74

Орлов, В. Д. Использование вторичных энергоресурсов свеклосахарных заводов в производстве сушеного жома [Текст] / В. Д. Орлов, А. Ф. Заборсин. - М. : АгроНИИТЭИПП, 1987. - Вып. 6. - 36 с.

75

Орлов, В. Д. Конвейерные сушилки в производстве сушеного жома [Текст] /

B. Д. Орлов, Л. Г. Иваницкая // Сахарная промышленность. - 1993. - №2 1. - С. 20.

' Орлов, В. Д. Производство сушеного свекловичного жома [Текст] / В. Д. Орлов, А. С. Заборсин, С. Л. Яровой. - М. : Легкая и пищевая промышленность, 1983. - 112 с.

■ Основные процессы и аппараты химической технологии.: Пособие по проектированию [Текст] / Г.С. Борисов, В.П. Брыков, О.И. Дытнерский и др.;

под ред. Ю.И. Дытнерского.: 2-е изд., перераб. и дополн. - М.: Химия, 1991. -496с.

Отходы переработки зерна и плодоовощной промышленности [Электронный ресурс] / Режим доступа:http://thebiznes.ru/?p=377.

79.

' Парфенопуло, М. Г. Исследование процесса сушки свекловичного жома: дис. канд. техн. наук [Текст] / Парфенопуло М. Г. ; Воронеж. технол. ин — т. — Воронеж, 1967. — 148 с.

80.

' Парфенопуло М.Г. Термовлагопроводность свекловичного жома // Изв. вузов СССР. Сер. пищевая технология. — 1966. — №2 6. — С. 93 — 96.

81. Пат. № 2178867 РФ, F 26 В 21/04, 17/22. Установка для сушки жома /В.М. Харин, Ю.И. Рудаков, М.В. Харин, М.И. Кобрисев (Россия). - № 2001109701/06; Заявлено 10.04.2001; Опубл. 27.01.2002; Бюл. № 3.

82. Пат. 2487652 Российской Федерации, МПК7 А 23 Ь 3/50. Способ сушки высоковлажных дисперсных материалов и установка для его осуществления / А.В. Дранников. № 2012106079/13; Заявл. 20.02.2012; опубл. 20.07.2013. Бюл. № 20.

83. Патент № 2674610 РФ, А23Ь 3/40 (2006.01) Способ сушки высоковлажных дисперсных материалов и установка для его осуществления[Текст] / А.В. Дранников, А.А. Шевцов, Е.В. Костина, А.А. Дерканосова, А.М. Бородовицын, А.С. Полканов (Россия) — № 2017140289; заявлено 21.11.2017; опубликовано 11.12.2018; Бюл. № 35.

84. Патент № 2706874 РФ, Б26Б 17/26 (2006.01), Б26Б 17/10 (2006.01). Установка для сушки дисперсных высоковлажных материалов[Текст] /А.В. Дранников, И.С. Юрова, А.М. Бородовицын, Д.Е. Ярушкина, Д.В. Беломыльцева (Россия) — № 2017146962; заявлено 29.12.2017; опубликовано 21.11.2019; Бюл. № 33.

Патент РФ № 2124848. Способ получения пектина / З.Н. Хатко, Л.Б. Донченко, Нелина В.В., Л.Я. Родионова, А.И. Свинцицкая; патентообладатель: Кубанский государственный аграрный университет - заявка 97104313/13; заявл. 21.03.97., опубл. 20.01.99 Бюллетень. - №2 2.

86

Пелевин, А. Д. Комбикорма и их компоненты [Текст] / А. Д. Пелевин, Г. А. Пелевина, И. Ю. Венцова. - М. : ДеЛи принт, - 2008. - 509 с.

87

■ Плановский, А.Н. Массообмен в системах с твердой фазой/ А.Н. Плановский [Текст] // Теор. основы хим. технол.: - 1972. - Т. 6. - № 6. - С. 832-841.

88

' Попова, И.В. Совершенствование технологии и средств сушки овощного сырья: дис. канд. техн. наук: 05.20.01 [Текст] / Попова Ирина Викторовна. -М.: 2009. - 161 с.

89

' Процессы и аппараты пищевых производств. Кн. 1 [Текст] / А.Н. Остриков, Ю.В. Красовицкий, А.А. Шевцов и др.: под. Ред. А.Н. Острикова. - С-Пб.: ГИОРД, 2007, - 704 с.

90' Разработка установки для сушки высоковлажного сырья при производстве пектина[Текст] / А. В. Дранников, Е. В. Костина, А. М. Бородовицын, М.В. Полухин // Материалы Международной научно-практической конференции «Актуальные проблемы пищевой промышленности и общественного питания» - Екатеринбург: Изд-во Урал.гос. экон. ун-та, 2017 - С. 72 - 74.

91' Романков, Г.Г. Массообменные процессы химической технологии [Текст] / Рашковская Н.Б., Фролов В.Ф. - Л.: Химия, 1975. - 336 с.

92' Сажин, Б.С. Эксергетический метод в химической технологии [Текст]/ Б.С. Сажин, А.П. Булеков. - М.: Химия, 1992. - 208 с.

93' Тетерин, Л. Современные технологии вакуумной сушки [Текст] / Л. Тетерин // Дерево RU. - 2004. - 4.1. - июль-август. - С. 66 - 69.

94. Тетерин, Л. Современные технологии вакуумной сушки [Текст] / Л. Тетерин // Дерево RU. - 2004. - Ч.П. - сентябрь-октябрь. - С. 55 - 56.

95. Украинец, А.И. Технология пищевых продуктов [Электронный ресурс] / А.И. Украинец - Режим доступа: http://ckhtl.eom/books/a. 1. икгатес-1е11по1остуа picshevyh ргоёик:оу - 24.1. 1е1~то1остуа уаЫосИпо^о ректа.

96. Управление процессом сушки высоковлажных дисперсных материалов при пониженном давлении сушильного агента[Текст] / А.В.Дранников, Е.В.Костина, А.А.Дерканосова, А.М.Бородовицын // Автоматизация. Современные технологии. — 2017. - №2 6, - С. 248 — 253.

97.

■ Филоненко, Г.К. Сушка пищевых растительных материалов [Текст] / Гришин М.А., Гольденберг Я.М., Коссек В.К. - М.: Пищевая промышленность, 1971.440 с.

98.

■ Филоненко, Г.К. Сушка пищевых растительных материалов [Текст] / Г.К. Филоненко, М.А. Гришин, Я.М. Гольденберг. — М.: Пищ. пром-сть, 1980. — 240 с.

99. Фирсов, Г.Г. Аппаратурно-технологическая схема подготовки свекловичного жома для производства пектинов /Г.Г. Фирсов, З.Н. Хатко, Л.В. Донченко // Агропромышленный комплекс и актуальные проблемы экономики регионов: материалы XI всеросс. науч.-практ. конф. - Майкоп: Аякс, 2008.-С. 236-237.

100 Чубик, И.А. Справочник по теплофизическим свойствам пищевых продуктов и полуфабрикатов [Текст] / И.А. Чубик, А.М. Маслов. — М.: Пищевая промышленность, 1970. — 184 с.

101 Шаргут Я., Эксергия [Текст] / Я.Шаргут, Р.Петела. Москва: Энергия, 1968. — 284 с.

Шевцов, А.А. Использование теории подобия для изучения закономерностей теплообмена при сушке яблочных выжимок [Текст] / А.А. Шевцов, А.В.

Дранников, Е.В. Костина // Материалы III Международной научно-технической конференции «Новое в технологии и технике функциональных продуктов питания на основе медико-биологических воззрений». - Воронеж: ВГУИТ, 2013. - С. 280 - 283.

103

Шевцов, А.А. К вопросу подготовки растительного сырья в технологии пектинопродуктов [Текст] / А.А. Шевцов, А.В. Дранников, Е.В. Костина, А.В. Калинина // Материалы III Всероссийской научно - практической конференции с международным участием «Современное состояние и перспективы развития пищевой промышленности и общественного питания».

- Челябинск: ЮУрГУ, 2009. - Т. 1. - С.215 - 216.

104 Шевцов, А.А. Комбинированный энергоподвод при сушке высоко-влажных материалов как средство ресурсосбережения [Текст] / А.А. Шевцов, А.В. Дранников, Д.А. Бритиков, Е.В. Костина, А.В. Калинина // Успехи современного естествознания. - 2010. - № 1 - С. 103 - 104.

105 Шевцов, А.А. Многосекционная непрерывно действующая сушилка для высоковлажных полидисперсных материалов [Текст] / А.А. Шевцов, А.В. Дранников, Е.В. Костина, Т.В. Лесных // Сборник материалов I Международной научно - практической конференции «Инновационные технологии в пищевой и перерабатывающей промышленности». - Краснодар: КубГТУ, 2012. - С. 259 - 261.

106 Шевцов, А.А. Установка для реализации высокоинтенсивного про-цесса сушки высоковлажных дисперсных материалов [Текст] / А.А. Шевцов, А.В. Дранников, Е.В. Костина // Материалы ХЫХ отчетной научной конференции.

- Воронеж: ВГТА, 2011. - Ч. 2. - С. 36.

Янтовский, Е.И. Потоки энергии и эксергии [Текст] / Е.И. Янтовский. -Москва: Наука, 1988. - 144 с.

Andersson, V. Beet pulp drying using pressurized superheated steam // Int. Sugar J. 1999. V. 101, N. 1207. P. 340 - 344.

109 Beda M. Yapo. Pectic substances: From simple pectic polysaccharides to complex pectins-A new hypothetical model.J.Carbohydrate Polymers./ Beda M.Volume 86, Issue 2, 15 August 2011, Pages 373-385.

110 Christian Fiil Nielsen. Pectin in stirred yoghurt - theory and praxis / Christian Fiil Nielsen.- AALBORG University. 2009. 112 p.

111 D. Mohnen. Pectin structure and biosynthesis. Current Opinion in Plant Biology / D. Mohnen.- 2008. 11: 266-267.

112

Dalia, M. El-Nahal. Effect of using pectin on lead toxicity./ Dalia, M. El-Nahal. J. of American Science. 2010; 6 (12). P. 541-554.

113

Ebrahimi, B. Investigation into Some Parameters Affecting Pectin Gel Quality / Ebrahimi, I. Alemzaden, S.K. Seifkordi // Scientialranica, 2005. - Vol.14, № 2. -P. 174-179.

114 Ebrahimi, I. Alemzadeh, S.K. Seifkoardi. Investigation into some parameters affecting pectin gel quality. / Ebrahimi, I. Alemzadeh, S.K.- Scientia Iranica. Vol. 14. No 2. 2007. Pp. 174-179.

115 G. J. Voragen, Gerd-Jan Coenen, René P. Verhoef, Henk A. Schols. Pectin, a versatile polysaccharide present in plant cell walls / G. J. Voragen, GerdJan Coenen, René P. Verhoef, Henk A. Schols. Structural Chemistry. April 2009, Volume 20, Issue 2, pp 263-275.

116 Giannouli, P., Richardson, R.K., Morris, E.R., 'Effect of polymeric cosolutes on calcium pectinate gelation' 3 / Giannouli, P., Richardson, R.K., Morris, E.R.- Parts, Carbohydrate Polymers, 2004, 55.

117

J. Burana-osot, N. Soonthornchareonnon, S. hosoyama, R. J. Linhard, T. oida. Partial depolymerization of pectin by a photochemical reaction. J. / J. Burana-osot, N. Soonthornchareonnon, S. hosoyama, R. J. Linhard, T. oida.- Carbohydrate Research 345 (2010). P. 1205-1210.

M. V. Marcon, P. I. B. Carneiro, C. Wosiacki, E. Beleski-Carneiro. Pectins from apple pomace-characterization by 13 C and 1 H NMR spectroscopy / M. V. Marcon, P. I. B. Carneiro, C. Wosiacki, E. Beleski-Carneiro.- Ann. Magn. Reson. Vol. 4 (3), 2005. P. 56-63.

119 Pectins and Pectinases / H.A. Schols, R.G.F. Visser and A.G.J. Voragen //Elsevier Publishing Company, 2009. - 331 p.

120

Preparation and application of fodder vitamin additive choline chloride B4 on the basis of dried beet pulp in premix composition [Text] / Shevtsov A.A., Drannikov A.A., Derkanosova A.A., Borodovicyn A.M., Glebova I.V., Gurin A.G. // International Journal of Pharmaceutical Research & Allied Sciences. - 2017.№ 6(1), P. 217-226.

П Р И Л О Ж Е Н И Я

1. Расчет экономического эффекта и показателя эффективности капиталовложений

Капитальные затраты на создание и внедрение проекта, которые могут направляться на проектирование, изготовление и монтаж оборудования, покупку комплектующих и технологических средств, обеспечение дополнительными производственными площадями и инфраструктурой, определяются по формуле:

К = Кй + К + К + К + К + Кд - К, (1)

о виспдо? V/

где Кб— балансовая стоимость основного оборудования, дополнительно установленного по проекту, включающая расходы на приобретение (изготовление), транспортировку, хранение, монтаж, наладку и др., тыс. р.;

Кв - стоимость вспомогательного и резервного оборудования, тыс. р. ,

Кв = 0;

Ки - затраты на создание дополнительной инфраструктуры, тыс.р.,

Ки = 0;

Кс— стоимость зданий и помещений, дополнительно необходимых при реализации проекта, тыс. р., Кс=0;

Кп - производственные затраты, включающие расходы на проектирование и разработку, тыс. р;

Кд— стоимость демонтируемых основных производственных фондов, равная разнице между их остаточной стоимостью и выручкой от их реализации, тыс. р.,

Кд = 0;Ко - экономия капиталовложений за счет реализации оборудования, технических средств демонтируемых при реализации проекта, тыс. р., Ко = 0.

Для расчёта составляющих формулы (1) необходимо провести дополнительные расчёты, причём используемые материалы и трудовые ресурсы целесообразно учитывать по действующим рыночным ценам.

Для реализации данного проекта необходимо приобрести новое оборудование, а также изготовить отдельные узлы и механизмы. При определении величины балансовой стоимости основного оборудования Кб учитываются затраты на приобретение нового оборудования, а также затраты на изготовление новых механизмов. При расчёте последних учитываются использованные материальные ресурсы, а также трудовые затраты, т.е. прямые затраты на изготовление оборудования, и накладные расходы.

Затраты материальных ресурсов, связанные с приобретением сырья, материалов и комплектующих, находятся путём суммирования затрат на приобретение отдельных материалов

Таблица 1- Исходные данные для технико-экономических расчётов

Показатель Обозначение Ед. изм. Значение

1. Объём производства Впр т/г 1088500

2. Цена реализации единицы продукции Ц1 р/кг 35

3. Проектируемая цена реализации единицы продукции Ц2 р 35

4. Себестоимость единицы продукции Спр р. 30

5. Норматив амортизационных отчислений На % 15

6. Норматив затрат на ремонт Нр % 5

7. Капиталовложения Кб+Кв тыс.р. 1247040

8. Режим работы предприятия (продолжительность работы энергопотребляющих устройств и оборудования) Тн ч/год 6480

9. Действующие цены приобретения используемых ресурсов:

- электроэнергия Цэ р./кВт-ч 6,5

10. Стоимость 1 чел.-часа проектных работ Цчч р. 600

11. Норматив расхода на текущий ремонт, содержание и амортизацию Нар % 6

12. Среднеотраслевая экономическая эффективность капитальных затрат Ен % 15

Таблица 2- Расчёт материальных расходов, связанных с приобретением сырья, материалов и комплектующих

Наименование технических средств Единица измерения Цена единицы, р. Расход на единицу Стоимость потреблённых ресурсов, р.

Сырьё и материалы

Лист нержавеющий 12Х18Н10Т ГОСТ 7350-77 4х1000х2000мм кг 170 642 109140

Балки двутавровые Сталь 20 ГОСТ 8239-93 м/п 1300 30 39000

Сетка тканая нержавеющая ГОСТ 3826-82 м/п 480 25 12000

Труба 12Х18Н10Т ГОСТ 7350-77 d = 65х4 м/п 2270 100 227000

Электроды пачка 200 2 400

Балон с аргоном шт 4500 2 9000

Всего (Зм) 396540

Таблица 3. Расчёт трудозатрат и средств на оплату труда

Виды работ Тарифный разряд Трудоемкос ть, чел. ч Часовая тарифная ставка, р. Тарифный фонд оплаты труда, р.

Сварочные 5 45 200 9000

Сборочные 6 30 200 6000

Итого ( З ) ^ тр ' 15000

В таблице 3. производится расчет средств на оплату труда основных

работников. Однако, значение данного показателя должно быть скорректировано с учетом начислений и дополнительной заработной платы:

Зо = Зтр * Кз , (2)

где К3 - коэффициент, учитывающий дополнительную зарплату и начисления. В расчетах следует использовать кз = 2,0.

Зо = 15000*2 = 30000 р.

Таким образом, полная себестоимость изготовления оборудования составит:

С пол = (1 + Кн ) • (Зм + Зо ), (3-)

где Кн - коэффициент, учитывающий накладные расходы (Кн = 2,0 - 3,0).

Спол = (1+2)(30000+396540)= 1279620 руб Таблица 4 - Примерная номенклатура приобретаемых технических средств

Наименование, марка Цена, р. Количес тво, шт. Стоимость приобретаемого, тыс. р.

Вентилятор 10000 2 20000

Насос центробежный 35000 2 70000

Теплообменник пластинчатый 50 пластин 10000 1 10000

Итого 100000

Затраты на проектирование (Кп) следует определять исходя из

трудоемкости проектных работ и средней стоимости одного человеко-часа проектных работ:

к = Т • Ц , (4)

п п^чч? V '

где тп - трудоемкость проектных работ, чел. ч.

Тп = Ч • В • 8, (5)

где Ч - количество проектировщиков, чел. (находится путем экспертной оценки); В - длительность проектирования, рабочих дней (находится путем экспертной оценки); 8 - длительность рабочего дня проектировщика, ч.

Тп = 1*10*8 = 80 чел*ч

Кп = 80*600= 48000 р.

Таким образом, капитальные затраты на создание и внедрение проекта составляют

К = 1279620+48000+100000 = 1427620 р.

Годовой экономический эффект, который может быть достигнут при реализации инновационного проекта, определяется следующим образом:

Эг = Эт - Ен • К , (6)

где Эг - годовой экономический эффект, обусловленный внедрением проекта, тыс. р./год; Ен - среднеотраслевой коэффициент экономической эффективности капитальных вложений в проект.

Прирост прибыли предприятия ( ап ), измеряемый в тыс. р./год , обусловленный реализацией проекта, определяется следующим образом:

АПп = (Ц2 - С2) • В2 - (Ц - С,) • В„ (7)

где Ц„Ц2 -цена полученной продукции до и после внедрения проекта, тыс. р.; С1- себестоимость продукции до внедрения проекта, тыс. р.

АПп = (13-4)*290000-(10-5)* 290000 =1160000 руб/год

Расчетный срок окупаемости капиталовложений в проект (то) с момента начала его реализации определяется по следующей формуле:

То =— (8)

о АП w

То = 1427620/1160000 = 1,23 г

Показатель эффективности капиталовложений Р, %, в проекте определяется по следующей формуле:

Р = — • 100 (9)

К v у

Р = 1160000 ^ 100 = 81,25% 1427620

Результаты расчета экономической эффективности реализации проекта сводятся в таблицу 5, причем, в данной таблице проводится сравнительный

анализ только таких показателей, значение которых изменились в результате реализации проекта.

По данным таблицы 5 делается вывод о целесообразности и эффективности реализации проекта и эффективности капиталовложений в проект.

Таблица 5 - Результаты реализации проекта

Величина показателя

Наименование показателей До После Изменение

внедрения внедрения показателя

проекта проекта (+, -)

Объем производства, т.

- сахар 92800 92800 0

- жом 290000 290000 0

Себестоимость единицы продукции, тыс. р./т .

- сахар 18 18 0

- жом 5 4 -1

Цена единицы продукции, тыс. р./т.

- сахар 30 30 0

- жом 10 13 +3

Выручка от реализации, тыс. млн. р.

- сахар 2,784 2,784 0

- жом 2,9 3,770 0,87

Полная себестоимость продукции, тыс. млн. р.

- сахар 1,6704 1,6704 0

- жом 1,45 1,160 -0,29

Прибыль от реализации, тыс. млн. р.

- сахар 1,1136 1,1136 0

- жом 1,45 2,61 +1,16

Рентабельность продукции, %

- сахар 66,7% 66,7% 0

- жом 100% 225% +125%

Численность персонала, чел. 252 252 0

Производительность труда, тыс. р./чел. 1150 1150 0

Сумма капитальных вложений, тыс. р. — 1427620 —

Срок окупаемости капиталовложений, лет — 1,23 —

Рентабельность капиталовложений, % — 81,25% —

Основываясь на данные таблицы 5 делаем вывод, что наша предложенный проект является экономически выгодным за счет уменьшения себестоимости и увеличении цены на товар. Следовательно, увеличилась прибыль от реализации продукции.

российская федерация

яи 2 674 610 С1

(51) МПК

/12.И. 3/40 ("2006.011

(52) СПК

А23Ь 3/40 (2006.01)

федеральная служба по интеллектуальной собственности

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ

Статус:

прекратил действие, но может быть восстановлен (последнее изменение статуса: 28.09.2020)

(21)(22) Заявка: 2017140289. 21.11.2017

(24) Дата начала отсчета срока действия патента:

21.11.2017

Дата регистрации:

11.12.2018

Приоритст(ы):

(22) Дата подачи заявки: 21.11.2017

(45) Опубликовано: 11.12.2018 Бюл. № 35

(56) Список документов, цитированных в отчете о поиске: Ии 2422053 С1, 27.06.2011. Яи 2623245 С2, 23.06.2017. 1Ш 116754 Ш, 10.06.2012.1Р 2011144954 А, 28.07.2011. CN 106387610 А, 15.02.2017. CN 104642713 А, 27,05,2015.

Адрес для переписки:

394036, Воронежская обл., г. Воронеж, ир-кт Революции. 19, Отдел интеллектуальной собственности, Куцовой Алле Егоровне

( 72) Автор(ы):

Дранников Алексей Викторович (ГШ), Шевцов Александр Анатольевич (Ки), Костина Евгении Васильевна (1Ш), Дерканосова Анна Александровна (1Ш), Бородовицын Андрей Михайлович (Ни), Полканов Андрей Сергеевич (КИ)

(73) Патснтообладатсль(и):

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение вмсшс! о образования "Воронежский государственный университет инженерных технологий" (ФГБОУ ВО "ВГУИТ") (1*и)

(54) Способ сушки высоковлажных дисперсных материалов и установка для его осуществления

(57) Реферат:

Изобретение относится к пищевой и комбикормовой промышленности и может быть использовано при сушке, например, таких материалов, как свекловичный жом, яблочные и виноградные выжимки и т.п. Способ предусматривает 2-этапную сушку. На первом этапе осуществляют предварительную сушку исходного материала перегретым паром атмосферного давления материала в импульсном вибрационном слое при температуре 130... 140 °С, а на втором — сушку в кипящем слое перегретым паром пониженного давления при давлении 20., 30 кПа и температуре 90 . 100 °С, Отработанный перегретый пар атмосферного давления с температурой 110...115 °С разделяют на два потока. Один направляют на перегрев до температуры 130... 140 °С греющим паром с температурой 160... 170 °С, затем возвращают на первый этап. Второй в количестве, равном количеству испарившейся на первом этапе из материала влаги, подают на перегрев пара пониженного давления до температуры 90. .100 °С Отработанный перегретый пар пониженного давления с температурой 70 .,75 °С также разделяют на два потока. Один направляют на перегрев до температуры 90... 100 °С отработанным перегретым паром атмосферного давления, затем возвращают на второй этап. Второй в количестве, равном количеству испарившейся на втором этапе из материала влаги, используют для создания пониженного давления в 20...30 кПа при конденсации в противотоке с холодной водой, имеющей температуру 10... 15 °С. Установка состоит из камеры сушки перегретым паром атмосферного давления (1) и камеры сушки перегретым паром пониженного давления (2), которые герметичны,

последовательно соединены между собой с помощью шлюзовых затворов (3, 4 и 5) и расположены в вертикальной плоскости. Каждая камера сушки содержит внутри наклонную перфорированную решетку (6 и 8) и снабжена патрубками подвода (9 и 11) и отвода (10 и 12) перегретого пара. Камера (1) дополнительно включает вибропривод (7) решетки (6), расположенный с внешней стороны камеры (1). Установка включает подогреватель исходного материала (15), парогенератор (19), насосы (18, 23), конденсатор (24) с барометрической трубой (28) и сборником для конденсата (29), вентиляторы (17 и 22) и пароперегреватели для перегретого пара атмосферного (16) и пониженного давления (21), делители потоков отработанного перегретого пара атмосферного (13) и пониженного давления (14). Каждый из делителей потока содержит по два выходных патрубка, одни из которых подключены к входным патрубкам камер (1) и (2) с образованием двух контуров рециркуляции. Второй патрубок (10) включен в контур, содержащий последовательно установленные пароперегреватель пара (21), насос (23) и подогреватель исходного материала (15). Второй патрубок (25) подключен к конденсатору (24), снабженному патрубками отвода несконденсировавшихся газов (27), подвода холодной воды (25) и барометрической трубой (28) со сборником для конденсата (29). Установка содержит контур рециркуляции, включающий парогенератор (19) с предохранительным клапаном (20), пароперегреватель пара атмосферного давления (16) и насос для конденсата греющего пара (18). Обеспечивается снижение металлоемкости установки, повышение интенсивности сушки, снижение расхода теплоты непосредственно на сушку материала и снижение расхода холодной воды в

вибрационном слое при давлении 25...30кПа и температуре 65...70 "С, на втором этапе удаляют влагу в импульсном виброкипящем слое при атмосферном давлении и температуре перегретого пара на входе в слой материала 130... 140 °С, а на третьем этапе сушку осуществляют до конечного значения влажности материала за счет теплоты самоиспарения при давлении 25...ЗОкПа и температуре 65...70 "С.

Недостатками известного способа являются:

- высокая металлоемкость установки, ввиду использования герметичных камер для сушки;

- не высокая интенсивность сушки, т.к. в первой и последней сушильных камерах не предусмотрен подвод теплоты;

- повышенный расход теплоты непосредственно на сушку материала вследствие отсутствия предварительного подогрева исходного материала;

- высокий расход холодной воды в конденсаторе из-за высокой температуры отработанного перегретого пара, направляемого на конденсацию.

Технической задачей изобретения является разработка способа сушки высоковлажных дисперсных материалов и установки для его осуществления, позволяющих повысить интенсивность проведения процесса сушки, снизить металлоемкость установки и уменьшить энерго- и ресурсозатраты.

Для решения технической задачи изобретения предложен способ сушки высоковлажных дисперсных материалов, характеризующийся тем, что он предусматривает 2-х этапную сушку, на первом этапе осуществляют сушку исходного предварительно подогретого материала в импульсном виброкипящем слое перегретым паром атмосферного давления с температурой 130... 140 °С, а на втором этапе — сушку в кипящем слое перегретым паром пониженного давления 20...30 кПа с температурой 90... 100 °С, при этом отработанный перегретый пар атмосферного давления с температурой 110... 115 "С разделяют на два потока, один из которых направляют на перегрев до температуры 130... 140 °С греющим паром с температурой 160... 170 °С и затем возвращают на первый этап сушки с образованием контура рециркуляции, а второй поток отработанного перегретого пара атмосферного давления в количестве, равном количеству испарившейся на первом этапе из материала влаги, подают на перегрев пара пониженного давления до температурой 90... 100 "С, причем отработанный перегретый пар пониженного давления с температурой 70...75 °С разделяют на два потока, один из которых направляют на перегрев до температуры 90... 100 "С отработанным перегретым паром атмосферного давления и затем возвращают на второй этап сушки с образованием контура рециркуляции, а второй поток отработанного перегретого пара пониженного давления в количестве, равном количеству испарившейся на втором этапе из материала влаги, используют для создания пониженного давления в 20...30 кПа при конденсации в противотоке с холодной водой, имеющей температуру 10... 15 °С, образовавшийся конденсат греющего пара с температурой 155... 160 °С возвращают на получение греющего пара с температурой 160... 170 °С по контуру рециркуляции, а образовавшийся конденсат отработанного перегретого пара атмосферного давления с температурой 105... 110 °С подают на предварительный нагрев исходного материала перед первым этапом сушки.

Установка для сушки высоковлажных дисперсных материалов, состоит из камеры сушки перегретым паром атмосферного давления и камеры сушки перегретым паром пониженного давления, которые герметичны, последовательно соединены между собой с помощью шлюзовых затворов и расположены в вертикальной плоскости, при этом каждая камера сушки содержит внутри наклонную перфорированную решетку и снабжена патрубками подвода и отвода перегретого пара, причем камера сушки перегретым паром атмосферного давления дополнительно включает вибропривод перфорированной решетки, расположенный с внешней стороны камеры, при этом установка включает подогреватель исходного материала, парогенератор, насосы, конденсатор с барометрической трубой и сборником для конденсата, вентиляторы и пароперегреватели для перегретого пара атмосферного и пониженного давления, делители потоков отработанного перегретого пара атмосферного и пониженного давления, каждый из которых содержит по два выходных патрубка, одни из которых подключены к входным патрубкам камер сушки перегретым паром атмосферного и пониженного давления с образованием двух контуров рециркуляции, включающие последовательно соединенные вентиляторы и пароперегреватели пара атмосферного и пониженного давления, а второй патрубок делителя потока отработанного пара атмосферного давления включен в контур, содержащий последовательно

установленные пароперегреватель пара пониженного давления, насос и подогреватель исходного материала, причем второй патрубок делителя потока отработанного пара пониженного давления подключен к конденсатору, снабженному патрубками отвода несконденсировавшихся газов, подвода холодной воды и барометрической трубой со сборником для конденсата, при этом установка содержит контур рециркуляции, включающий парогенератор с предохранительным клапаном, пароперегреватель пара атмосферного давления и насос для конденсата греющего пара.

Технический результат изобретения заключается в разработке способа сушки высоковлажных дисперсных материалов и установки для его осуществления, позволяющих повысить интенсивность проведения процесса сушки, снизить металлоемкость установки и уменьшить энерго- и ресурсозатраты.

На фиг. 1 представлена установка для осуществления способа сушки высоковлажных дисперсных материалов.

Установка состоит из камеры сушки перегретым паром атмосферного давления 1, камеры сушки перегретым паром пониженного давления 2. Камеры герметичны и последовательно соединены в вертикальной плоскости с помощью шлюзовых затворов 3, 4, 5. Камера 1 содержит внутри наклонную полку 6 с виброприводом 7 и снабжена патрубком подвода и отвода водяных паров атмосферного давления 9, 10. Камера 2 содержит внутри наклонную перфорированную решетку 8, а также патрубки подвода и отвода отработанного перегретого пара пониженного давления 11, 12. Установка для сушки включает в себя делители потоков отработанного перегретого пара атмосферного и пониженного давления 13, 14, подогреватель исходного материала 15, пароперегреватели пара атмосферного и пониженного давления 16, 21, вентилятор для пара атмосферного и пониженного давления 17, 22, насос для конденсата греющего пара 18,парогенератор 19,предохранительный клапан 20, насос 23, конденсатор 24, барометрическая труба 28, сборник конденсата 29, вентиль для сброса избыточного конденсата 30, патрубки: подвода отработанного перегретого пара пониженного давления 25, подвода холодной воды 26, отвода не сконденсировавшихся газов 27.

Предлагаемый способ сушки высоковлажных дисперсных материалов реализуется в установке следующим образом.

Исходный материал направляют в пароперегреватель 15 и далее через шлюзовый затвор 3 в герметичную камеру сушки 1, где на первом этапе осуществляют сушку материала в импульсном виброкипящем слое перегретым паром атмосферного давления с температурой 130... 140 °С на наклонной перфорированной решетке 6, которая приводится в колебательное движение от вибропривода 7. Угол наклона перфорированной решетки 6, а также амплитуду и частоту ее колебаний, выбирают исходя из физико-механических свойств исходного материала. Необходимость сообщения слою материала колебаний виброприводом 7 вызвана тем, что, как правило, высоковлажные дисперсные материалы склонны к комкованию и, как следствие, неравномерному высушиванию. Вибропривод 7 установлен с внешней стороны камеры 1, чтобы не препятствовать равномерному прохождению перегретого пара через слой материала, находящегося на решетке 6.

Отработанный перегретый пар атмосферного давления с температурой 110... 115 "С через патрубок 10 делителем потока 13 разделяется на два потока, один из которых направляют вентилятором 17 в пароперегреватель пара атмосферного давления с целью перегрева до температуры130... 140 °С греющим паром с температурой 160... 170 °С и затем возвращают на первый этап сушки с образованием контура рециркуляции.

Другой поток отработанного перегретый пара атмосферного давления, в количестве, равном количеству испарившейся на первом этапе из материала влаги, подают в пароперегреватель 21 для перегрев пара пониженного давления до температуры 90... 100 °С.

Из камеры 1 подсушенный материал через шлюзовый затвор 4 подают в герметичную камеру сушки перегретым паром пониженного давления 2, где на втором этапе, влажность материала доводят до необходимого значения (зависит от вида материала). Сушку в камере 2 осуществляют в кипящем слое перегретым паром пониженного давления 20...30 кПа с температурой 90... 100 °С на наклонной перфорированной решетке 18, угол наклона которой больше угла естественного откоса подсушенного материала.

Высушенный материал из камеры сушки перегретым паром пониженного давления 2 выводят через шлюзовый затвор 5.

Отработанный перегретый пар пониженного давления с температурой 70...75 "С делителем потока 14 разделяют на два потока, один из которых направляют в пароперегреватель пара пониженного давления 21 посредством вентилятора 22, где перегревают до температуры 90... 100 °С отработанным перегретым паром атмосферного давления и возвращают на второй этап сушки с образованием контура рециркуляции.

Второй поток отработанного перегретого пара пониженного давления в количестве, равном количеству испарившейся на втором этапе из материала влаги, направляют через патрубок 25 в конденсатор 24, где его используют для создания пониженного давления 20...30 кПа при конденсации в противотоке с холодной водой, непрерывно подаваемой сверху в конденсатор через патрубок 26 и имеющей температуру 10.. 15 °С. Несконденсировавшиеся газы выводят из конденсатора 24 через патрубок 27. Образовавшийся конденсат удаляют из конденсатора 24 через барометрическую трубу 28, которую используют для уравновешивания имеющейся в ней столба воды атмосферным давлением, в сборник конденсата 29, используемый для бесперебойного создания разряжения в установке. С помощью вентиля 30 из сборника 29 отводят избыток конденсата на технологические нужды.

Полученный в пароперегревателе 16 конденсат греющего пара с температурой 155... 160 °С насосом 18 возвращают по контуру рециркуляции в парогенератор 19 для получение греющего пара с температурой 160... 170 °С. В случае технологических и аварийных сбоев в работе парогенератора, связанных с возможным увеличением давления греющего водяного пара в его рабочем объеме, предусмотрен предохранительный клапан 20.

Образовавшийся в пароперегревателе 21 конденсат отработанного перегретого пара атмосферного давления с температурой 105...110 °С с помощью насоса 23 подают в подогреватель 15 на предварительный нагрев исходного материала перед первым этапом сушки.

Предлагаемый способ сушки высоковлажных дисперсных материалов и установка для его осуществления позволяют:

- снизить металлоемкость установки, за счет уменьшения числа герметичных камер;

- повысить интенсивность сушки, вследствие подвода дополнительного количества теплоты с сушильным агентом в каждую камеру сушки;

- снизить расход теплоты непосредственно на сушку материала за счет предварительного подогрева исходного материала конденсатом отработанного перегретого пара атмосферного давления;

- снизить расход холодной воды в конденсаторе вследствие того, что в него направляют отработанный перегретый пар с невысокой температурой.

Формула изобретения

1. Способ сушки высоковлажных дисперсных материалов, характеризующийся тем, что он предусматривает 2-этапную сушку, на первом этапе осуществляют сушку исходного предварительно подогретого материала в импульсном виброкипящем слое перегретым паром атмосферного давления с температурой 130... 140 °С, а на втором этапе — сушку в кипящем слое перегретым паром пониженного давления 20...30 кПа с температурой 90... 100 °С, при этом отработанный перегретый пар атмосферного давления с температурой 110... 115 °С разделяют на два потока, один из которых направляют на перегрев до температуры 130... 140 °С греющим паром с температурой 160... 170 °С и затем возвращают на первый этап сушки с образованием контура рециркуляции, а второй поток отработанного перегретого пара атмосферного давления в количестве, равном количеству испарившейся на первом этапе из материала влаги, подают на перегрев пара пониженного давления до температуры 90... 100 °С, причем отработанный перегретый пар пониженного давления с температурой 70...75 °С разделяют на два потока, один из которых направляют на перегрев до температуры 90... 100 °С отработанным перегретым паром атмосферного давления и затем возвращают на второй этап сушки с образованием контура рециркуляции, а второй поток отработанного перегретого пара пониженного давления в количестве, равном количеству испарившейся на втором этапе из материала влаги, используют для создания пониженного давления в 20...30 кПа при конденсации в противотоке с холодной водой, имеющей температуру 10... 15 °С, образовавшийся конденсат греющего пара с температурой 155... 160 °С возвращают на получение

греющего пара с температурой 160... 170 °С по контуру рециркуляции, а образовавшийся конденсат отработанного перегретого пара атмосферного давления с температурой 105... 110 °С подают на предварительный нагрев исходного материала перед первым этапом сушки.

2. Установка для сушки высоковлажных дисперсных материалов состоит из камеры сушки перегретым паром атмосферного давления и камеры сушки перегретым паром пониженного давления, которые герметичны, последовательно соединены между собой с помощью шлюзовых затворов и расположены в вертикальной плоскости, при этом каждая камера сушки содержит внутри наклонную перфорированную решетку и снабжена патрубками подвода и отвода перегретого пара, причем камера сушки перегретым паром атмосферного давления дополнительно включает вибропривод перфорированной решетки, расположенный с внешней стороны камеры, при этом установка включает подогреватель исходного материала, парогенератор, насосы, конденсатор с барометрической трубой и сборником для конденсата, вентиляторы и пароперегреватели для перегретого пара атмосферного и пониженного давления, делители потоков отработанного перегретого пара атмосферного и пониженного давления, каждый из которых содержит по два выходных патрубка, одни из которых подключены к входным патрубкам камер сушки перегретым паром атмосферного и пониженного давления с образованием двух контуров рециркуляции, включающих последовательно соединенные вентиляторы и пароперегреватели пара атмосферного и пониженного давления, а второй патрубок делителя потока отработанного пара атмосферного давления включен в контур, содержащий последовательно установленные пароперегреватель пара пониженного давления, насос и подогреватель исходного материала, причем второй патрубок делителя потока отработанного пара пониженного давления подключен к конденсатору, снабженному патрубками отвода несконденсировавшихся газов, подвода холодной воды и барометрической трубой со сборником для конденсата, при этом установка содержит контур рециркуляции, включающий парогенератор с предохранительным клапаном, пароперегреватель пара атмосферного давления и насос для конденсата греющего пара.

российская федерация

ни 2 706 874 С2

(51) МПК

Р26В 17/26 (2006.01) Р26Б 17/10 (2006.01) (52 ) СП К

^^бй 17/26 (2019.08) Г26В 17/10 (2019.08)

федеральная служба

по интеллектуальной собственности

11:1 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ

прекратил действие Статус' 06.11.2020)

, но может быть восстановлен (последнее изменение статуса:

(21)(22) Заявка: 2017146962. 29.12.2017

(24) Дата начала отсчета срока действия патента: 29.12.2017

Дата регистрации: 21.11.2019

Приоритст(ы):

(22) Дата подачи заявки: 29.12.2017

(43) Дата публикации заявки: 02.07.2019 Бгол. №

(45) Опубликовано: 21.11.2019 Бюл, № 33

(56) Список документов, цитированных в отчете о поиске: 1Ш 2603225 С1, 27.11.2016. Ии 2219448 С1, 20.12.2003. ИИ 2596683 С1, 10.09.2016. ЕР 1070223 В1,16.02.2005. Ш 5111596 А1, 12.05.1992.

Адрес для переписки:

394036, Воронежская обл., г. Воронеж, пр-кт Революции, 19, Отдел интеллектуальной собственности, Куцовой Алле Егоровне

(72) Автор(ы):

Дранников Алексей Викторович (1Ш), Юрова Ирина Сергеевна (МГ), Бородовниын Андрей Михайлович (Ни), Ярушкина Дарья Евгеньевна (К11), Беломыльцева Дарья Владиславовна (1Ш)

(73) Патентообладатель(и):

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Воронежский государственный университет инженерных технологий" (ФГБОУ ВО "ВГУИТ") (1Ш)

(54) Установка для сушки дисперсных высоковлажных материалов

(57) Реферат:

Изобретение относится к технике сушки, термообработки дисперсных высоковлажных материалов и может быть использовано в пищевой, химической и других отраслях промышленности. В камерах виброкипящего и кипящего слоя установлены делители потока пара, соединенные с патрубками подвода перегретого пара соответственно атмосферного и пониженного давления, разделяющие пространство под наклонными решетками на зоны, каждая из которых снабжена встроенной регулирующей заслонкой. Вентиляторы для подачи перегретого пара атмосферного и пониженного давления установлены вертикально под камерами соответственно виброкипящего и кипящего слоя и соединены с пароперегревателями пара атмосферного и пониженного давления с помощью дополнительно снабженных рециркуляционных коробов. Пароперегреватель пара пониженного давления разделен перфорированными перегородками на две секции, нижняя из которых установлена в зоне выхода отработанного перегретого пара пониженного давления из камеры кипящего слоя и соединена с пароперегревателем пара атмосферного давления, а верхняя секция соединена с коробом для отвода отработанного перегретого пара атмосферного давления. Камера кипящего слоя дополнительно снабжена патрубком со встроенным шибером для отвода отработанного перегретого пара пониженного давления к вакуум-насосу. Технический результат изобретения заключается в

атмосферного и пониженного давления соединенные соответственно с одной стороны с пароперегревателями пара атмосферного и пониженного давления, а с другой стороны с патрубками подвода перегретого пара атмосферного и пониженного давления

Известная установка имеет следующие недостатки:

- не обеспечивается регулировка скорости сушильного агента по длине камеры, вследствие отсутствия делителей потока сушильного агента;

- неравномерное прохождение сушильного агента через слой материала, так как его подача в камеру осуществляется сбоку, а не снизу камеры;

- не полное использование теплоты греющего пара;

- потери теплоты в окружающую среду вследствие не оптимального взаимного расположения теплонагруженных элементов установки;

- высокая нагрузка на вакуум-насос в связи с более высокой температурой отработанного перегретого пара пониженного давления.

Технической задачей изобретения является повышение качества готового материала, уменьшение удельных энергозатрат на процесс сушки и снижение потерь теплоты в окружающую среду.

Поставленная техническая задача изобретения достигается тем, что в установке для сушки дисперсных высоковлажных материалов, включающей соединенные между собой герметичные камеры: камеру виброкипящего слоя и камеру кипящего слоя, при этом камера виброкипящего слоя снабжена загрузочным и передающим устройствами, выполненными в виде шлюзовых затворов, патрубком подвода перегретого пара атмосферного давления, коробом для отвода отработанного перегретого пара атмосферного давления со встроенной регулирующей заслонкой, причем внутри камеры виброкипящего слоя расположена наклонная решетка с возможностью регулировки угла наклона с виброприводом, закрепленным с внешней стороны камеры, а камера кипящего слоя снабжена разгрузочным устройством, выполненным в виде шлюзового затвора, патрубком подвода перегретого пара пониженного давления и наклонной решеткой с возможностью регулировки угла наклона, установленной внутри камеры кипящего слоя, при этом внутри камер по всей их ширине установлены подпружиненные наклонные вставки, закрепленные шарнирно с возможностью вращения, угол поворота которых, превышает угол естественного откоса материала; пароперегреватели пара атмосферного и пониженного давления, установленные на внешней стороне камер соответственно виброкипящего и кипящего слоя; вентиляторы для подачи перегретого пара атмосферного и пониженного давления соединенные соответственно с одной стороны с пароперегревателями пара атмосферного и пониженного давления, а с другой стороны с патрубками подвода перегретого пара атмосферного и пониженного давления новым является то, что в камерах виброкипящего и кипящего слоя установлены делители потока пара, соединенные с патрубками подвода перегретого пара соответственно атмосферного и пониженного давления, разделяющие пространство под наклонными решетками на зоны, каждая из которых снабжена встроенной регулирующей заслонкой; вентиляторы для подачи перегретого пара атмосферного и пониженного давления установлены вертикально под камерами соответственно виброкипящего и кипящего слоя и соединены с пароперегревателями пара атмосферного и пониженного давления с помощью дополнительно снабженных рециркуляционных коробов; пароперегреватель пара пониженного давления разделен перфорированными перегородками на две секции, нижняя из которых установлена в зоне выхода отработанного перегретого пара пониженного давления из камеры кипящего слоя и соединена с пароперегревателем пара атмосферного давления, а верхняя секция соединена с коробом для отвода отработанного перегретого пара атмосферного давления; камера кипящего слоя дополнительно снабжена патрубком со встроенным шибером для отвода отработанного перегретого пара пониженного давления к вакуум-насосу.

Технический результат изобретения заключается в повышении качества готового материала, уменьшении удельных энергозатрат на процесс сушки и снижении потерь теплоты в окружающую среду.

Предлагаемая установка для сушки дисперсных высоковлажных материалов представлена на фигуре 1.

Установка для сушки дисперсных высоковлажных материалов включает герметичные камеры виброкипящего слоя 1 и кипящего слоя 2. При этом камеры 1, 2 содержат внутри наклонные решетки 3,4 с возможностью регулировки угла. Решетка

3 приводится в колебательное движение с помощью вибропривода 5, расположенного с внешней стороны камеры 1. Установка содержит загрузочное, передающее и разгрузочное устройства б, 7, 8, выполненные в виде шлюзовых затворов, пароперегреватель пара атмосферного давления 9, соединенный с камерой 1 жалюзями 10, пароперегреватель пара пониженного давления, состоящий из нижней и верхней секции 11, 12, разделенный перфорированными перегородками 13, 14, вентиляторы 15, 16 для подачи перегретого пара атмосферного и пониженного давления в камеры 1 и 2 через патрубки подвода перегретого пара 17, 18. Внутри камер 1, 2 по всей их ширине над наклонными решетками 3, 4 закреплены с помощью пружин 19, 20 наклонные вставки 21, 22, которые имеют возможность вращаться относительно шарниров 23, 24, а пространство под наклонными решетками 3, 4 разделено делителями потока пара 25, 26 на зоны, каждая из которых снабжена встроенной регулирующей заслонкой 27, 28. Камера виброкипящего слоя 1 снабжена коробом 29 со встроенной регулирующей заслонкой 30, а камера кипящего слоя 2 патрубком отвода отработанного перегретого пара пониженного давления 31 со встроенным шибером 32. Вентилятор 15 соединен с пароперегревателем пара атмосферного давления 9 рециркуляционным коробом 33, а вентилятор 16 с верхней секцией пароперегревателя пара пониженного давления 12 с помощью рециркуляционного короба 34.

Установка для сушки дисперсных высоковлажных материалов работает следующим образом.