Литвинюк Надежда Юрьевна. Совершенствование процесса сублимационной СВЧ-сушки плодово-ягодных соков

Краткое описание

Литвинюк Надежда Юрьевна. Совершенствование процесса сублимационной СВЧ-сушки плодово-ягодных соков : диссертация ... кандидата технических наук : 05.20.02.- Ижевск, 2001.- 198 с.: ил. РГБ ОД, 61 02-5/1256-8

ИЖЕВСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ
(ИжГСХА)
На правах рукописи
ЛИТВИНЮК НАДЕЖДА ЮРЬЕВНА

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ПРОЦЕССА СУБЛИМАЦИОННОЙ
СВЧ-СУШКИ ПЛОДОВО-ЯГОДНЫХ соков
Специальность 05.20.02 - электротехнологии и электрооборудование в
сельском хозяйстве
Диссертация
на соискание ученой степени
кандидата технических наук
Научный руководитель кандидат техн, наук, профессор Фокин В.В.
Научный консультант кандидат техн. наук, Касаткин В.В.
ИЖЕВСК - 2001 
СОДЕРЖАНИЕ
ОСНОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ И ИНДЕКСЫ 5
ВВЕДЕНИЕ 9
Глава 1. Состояние вопроса. Цель и задачи исследований 14
1.1 Анализ экспериментальных и теоретических работ по
интенсификации процесса сублимационной сушки 14
1.1.1 Физические основы интенсификации процесса
сублимационной сушки 14
1.1.2 Сублимационная сушка материала в тонком слое 21
1.1.3 Сублимация гранулированного продукта в виброслое 23
1.1.4 Сублимация в поле токов высокой частоты 26
1.2 Эффективность процесса сушки с СВЧ-энергоподводом 29
1.2.1 Физические основы процесса СВЧ-сушки 29
1.2.2 Условия эффективности получения концентратов СВЧ-сушкой 32
1.3 Пути решения вопросов здорового питания 36
1.3 Л Проблема здорового питания на пороге третьего тысячелетия 36
1.3.2 Роль плодово-ягодных и овощных соков в профилактике
заболеваний 41
1.4 Цель и задачи работы 46
Глава 2. Характеристика плодово-ягодного сырья и его изменения
при переработке 48
2.1 Химический состав и пищевая ценность плодов и ягод 48
2.2 Обоснование выбора объектов сушки 55
2.3 Биохимические изменения плодово-ягодного сырья при
консервировании 57
2.4 Статика процесса сушки растительного сырья 62
з
2.4.1 Влажность и влагосодержание материала 62
2.4.2 Теплофизические характеристики материала 74
2.4.3 Термодинамика сушки 77
2.5 Электрические свойства пищевых продуктов 80
2.6 Требования к качественным показателям лиофилизированных соков 81
2.7 Выводы по второй главе 89
Глава 3. Теоретическое обоснование конвективно - диэлектрической
сушки при пониженном давлении среды 90
3.1 Особенности конвективно-диэлектрической сушки при пониженном
давлении среды 90
3.2 Id - диаграмма влажного воздуха для условий низкого вакуума 92
3.3 Изображение процесса КВД сушки соков на Id - диаграмме 97
3.4 Теоретические исследования 99
3.4.1 Испарительное самозамораживание 99
3.4.2 Сушка под действием ИК- излучения 100
3.4.3 Сушка под действием СВЧ - энергии и газа 103
3.5 Выводы по третьей главе 106
Глава 4. Экспериментальные исследования сублимационной сушки
плодово-ягодных соков на УСС-КВД-01 107
4.1 Методы и аппаратура для экспериментального исследования процессов
испарительного замораживания и сублимационной сушки соков 107
4.2 Разработка системы управления 111
4.2.1 Узел управления ВРИМ 468332.004 113
4.2.2 Субблок управления системой обеспечения холода (СУСХ) ИЗ
4.2.3 Субблок управления системой распыления (СУСР) 115
4.2.4 Субблок управления системой нагрева (СУСН) 117
4.2.5 Субблок управления агрегатом вакуумным (СУАВ) 117
4.2.6 Блок управления (БУ) агрегатом вакуумным (СУАВ) 120
4.3. Методы определения качественных показателей объектов сушки 122
4.3.1 Метод определения аскорбиновой кислоты 122
4.3.2 Метод определения влаги 127
4.3.3 Метод определения общей кислотности 128
4.4 Кинетика сушки 133
4.5 Анализ результатов исследований. Выводы 134
4.5.1 Анализ результатов экспериментальных и
теоретических исследований 134
4.5.2 Выводы по четвертой главе 135
Глава 5. Разработка технологии сублимационной сушкн плодово¬ягодных соков на установках непрерывного действия 136
5.1 Разработка технологии сублимационной сушки плодово-ягодных соков
на установках непрерывного действия в едином вакуумном цикле 136
5.2 Алгоритм работы установки 137
5.3 Рекомендации к использованию новых лиофилизированных
продуктов 143
5.4 Технико-экономическая оценка производства сублимированных
соков 147
5.4.1 Режимы сушки плодово-ягодных соков 147
5.4.2 Эффективность разработки 148
5.5 Выводы по пятой главе 150
Общие выводы 151
Список использованных источников 153
Приложения 170

Список литературы

ВЫВОДЫ
1. Разработан способ сублимационной сушки, позволяющий проведение процесса в едином вакуумном цикле на установках непрерывного действия.
На основе теоретических и экспериментальных исследований кинетики сублимационной сушки на установках типа УСС-КВД установлены три стадии процесса:
• испарительное самозамораживание гранулированного продукта при распылении в вакууме в поле ИК-излучения (Тизл = 160..,300°С, Рк =
10.. .50 Па);
• сублимационная сушка свободной влаги криогранулированного сока в поле СВЧ - энергии (Q = 3... 10 кВт);
• досушка остаточной влаги в принудительном потоке агента сушки при пониженном давлении и положительных температурах (Тг - 20... 40°С, Рг = 500... 5000 Па).
2. Разработана математическая модель испарительного самозамораживания и сублимационной сушки, определяющая режимы процесса применительно к установке непрерывного действия.
3. Получены аналитические решения математической задачи для
квазистационарных условий непрерывного процесса сублимационного обезвоживания жидких продуктов, определяющие изменение
температурного поля в продукте в зависимости от интенсивности СВЧ- энергоподвода и ряда технологических параметров, а также создающие возможность обоснования технических требований к системе автоматического регулирования и управления установкой.
4. Разработаны технология и проект технических условий на соки
сублимационной сушки из облепихи и аронии на установке непрерывного действия с производительностью 1 кг/ч по испаренной влаге. Режимы сушки обеспечивают получение быстрорастворимых сухих соков влажностью
4,0. ..4,5 % и высокую сохранность витаминов - не менее 90...94 %. Даны
рекомендации по использованию соков, позволяющие обогатить витаминный и минеральный состав большой группы пищевых продуктов, в том числе продуктов лечебно-профилактической направленности.
5. Разработана технология на установку УСС-КВД-02 с производительностью по испаренной влаге 10 кг/ч. Технологические задания оформленные по результатам исследований переданы ЗАО «СКТБ - Продмаш» для внедрения на проектируемых установках производительностью 50 и 240 кг/ч по испаренной влаге.
6. В результате выполненных теоретических и экспериментальных исследований доказана эффективность и целесообразность применения установок типа УСС-КВД для сушки плодово-ягодных соков. При этом происходит снижение энергозатрат по сравнению с контактной сублимацией в 3 раза,
Установка УСС-КВД-02 и разработанная технология переданы на испытания на муниципальное унитарное предприятие «XIIII № 2» для производства лиофилизированных плодово-ягодных соков. При объеме сушки в год 6000 кг натуральных плодово-ягодных соков годовой экономический эффект составит 111276 руб.