Ряшко Галина Михайлівна. Інтенсифікація процесу екстрагування при виробництві розчинної кави

brief description

Ряшко Галина Михайлівна. Інтенсифікація процесу екстрагування при виробництві розчинної кави : Дис... канд. наук: 05.18.12 2006

Ряшко Г.М. Інтенсифікація процесу екстрагування при виробництві розчинної кави. Рукопис.
Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.18.12 процеси та обладнання харчових, мікробіологічних та фармацевтичних виробництв, Одеська національна академія харчових технологій, Одеса, 2006.
Дисертаційна робота присвячена дослідженню процесу екстрагування розчинних речовин з капілярно-пористих частинок на прикладі кавових зерен. Описано гідродинамічні та масообмінні характеристики процесу в умовах підводу імпульсного електромагнітного поля. Показано, що основним фактором інтенсифікації є виникнення потужного механізму перенесення бародифузії, що з’являється в умовах підводу мікрохвильового поля за рахунок локального перегріву рідини в середині капілярів. На основі експериментального моделювання визначені умови фазових рівноваг в системі кавові зерна вода”, залежності коефіцієнту масовіддачі для періодичних і безперервних режимів екстрагування від комплексу конструктивних і режимних параметрів. Показано, що вплив мікрохвильового поля підвищує значення коефіцієнта масовіддачі в 2 4 рази, та вихід розчинних речовин з кавового зерна на 10 %. Запропоновано інженерну методику розрахунку екстрактора з електромагнітним інтенсифікатором.

В роботі доказано справедливість наукового положення про можливість істотної інтенсифікації процесів масоперенесення при екстрагуванні з капілярно-пористої системи під впливом електромагнітного поля. Вплив ІЕМ поля на процес екстрагування з кавових зерен ініціює бародифузію ефективний механізм перенесення екстрактивних речовин. В залежності від сполучення режимних параметрів значення коефіцієнта масовіддачі при екстрагуванні з кавового зерна можна збільшити в 2 4 рази в порівнянні з традиційною технологією. При цьому ступінь витягу екстрактивних речовин із зерен збільшується на 10 %.
Визначальним параметром кінетики масоперенесення при періодичних процесах екстрагування в ІЕМ полі є питома потужність електромагнітного поля. Вплив температури на інтенсивність масоперенесення в 1,3 рази менший.
Ступінь інтенсифікації масоперенесення від дії ІЕМ поля зростає із збільшенням розміру часток подрібненої кави. Для виробничих умов рекомендуються розміри фракції зерен кави від 1 до 2 мм.
Для проточних екстракторів формування граничного дифузійного шару при русі екстрагенту крізь пористий матеріал визначається гідродинамічною ситуацією в каналі, що враховується числом Re, а також безрозмірною проникністю, показники ступеня при яких рівні 0,5 і 0,35 відповідно.
Визначальний вплив на значення коефіцієнта масовіддачи має потужність електромагнітного поля. Коригувальне число пароутворення, що виражає співвідношення потужності мікрохвильового поля і потужності, яка необхідна для перетворення рідини на пару, погоджує масив експериментальних даних, з похибкою 13 %.
Запропонована інженерна методика розрахунку екстракторів з електромагнітним інтенсифікатором може ефективно використовуватися для проведення комп'ютерного моделювання з метою оптимізації режимів екстрагування, мінімізації енерговитрат, удосконалення конструкції екстрактора та досягнення максимального прибутку при експлуатації апарата.
В результаті варіаційної оптимізації на ПЕОМ для продуктивності лінії 300 л/ч визначено, що мінімум загальних витрат відповідає діаметру екстрактора 0,5 м, витратам екстрагента 110-4м3/с, потужності електромагнітних інтенсифікаторів 7 кВт.
Виробничі випробування екстрактора з електромагнітним інтенсифікатором підтвердили коректність запропонованих підходів до проектування мікрохвильових екстракторів. Окупність екстрактора передбачається в межах 2,6 року.