МЕТОДИКА РОЗРАХУНКУ ПРОЦЕСУ КОНЦЕНТРУВАННЯ ХАРЧОВИХ РОЗЧИНІВ ТА ЕКСТРАКТІВ У МІКРОХВИЛЬОВОМУ ВАКУУМ-ВИПАРНОМУ АПАРАТІ
Authors: Ружицька Наталя Володимирівна , Різниченко Тетяна Анатолїївна , Войтенко Олександр Кирилович 
Published: August 2018

Для інтенсифікації процесу вакуум-випарювання запропоновано забезпечити рівномірність енергопідведення і виключити проміжний теплоносій за рахунок використання мікрохвильових технологій. При мікрохвильовому підведенні енергія надходить безпосередньо до молекул води в продукті,  осередки пароутворення виникають у всьому об’ємі і виконують функцію гріючої поверхні. В результаті експериментального моделювання процесу мікрохвильового вакуум-випарювання розчинів цукру одержано коефіцієнти критеріального рівняння процесу.Наведено методику розрахунку процесу вакуум-випарювання в умовах дії мікрохвильового поля. В основі методики розрахунку критеріальне рівняння процесу випарювання в умовах вакууму та мікрохвильового енергопідведення, змінними якого є число енергетичної дії, безрозмірний параметр площі дзеркала продукту та безрозмірний тиск. Алгоритм включає розрахунки теплофізичних властивостей продукту, геометричних характеристик ємності, швидкості видалення вологи, поточну концентрацію сухих речовин у розчині, необхідну тривалість процесу, витрати енергії та економічні характеристики. Цикли розрахунку повторюються поки концентрація розчину в апараті сягне заданого для кінцевого продукту значення. Наведено результати перевірки запропонованої методики для розчинів цукру, кави, стевії. Встановлено, що відносна похибка для визначеної за алгоритмом швидкості видалення вологи відносно експерименту для розчинів цукру, стевії та кави складає 0,2…12 %.На основі розробленого мікрохвильового вакуум-випарного апарату запропоновано технологію одержання рідкого концентрату стевії – природного цукрозамінника. Екстракт стевії, який направляється на концентрування, одержується у мікрохвильовому екстракторі,а  концентрація сухих речовин у кінцевому продукті - близько 12 %.  For vacuum-vaporization process intensification it is offered to provide energy supply uniformity and exclude intermediate heat medium by using of microwave technologies. While microwave supply energy comes directly to water molecules in product, vaporization centers appear in whole volume  and perform function of heating surface.As a result of experimental modeling of sugar solutions microwave vacuum vaporization the constants of  criterion equation are received.The method of calculation of vacuum vaporization under microwave action is given. The base of the calculation method is criterion equation of vaporization under vacuum and microwave energy supply conditions, which variables are energy action criterion, dimensionless parameter of product mirror area and dimensionless pressure. The algorithm includes calculations of product  thermophysical properties, vessel geometrical characteristics, water removing velocity, current dry matter concentration, necessary process duration, energy consumption and economical characteristics. Calculation cycles repeat until solution concentration in apparatus reaches the value prescribed for the final product.  The results of verification of proposed method for sugar solutions, coffe and stevia extracts are given. It is defined, that relative error for calculated water removing velocity relatively to experiment for sugar, coffee and stevia solutions is 0,2…12 %.On the base of elaborated microwave vacuum evaporation apparatus a technology of production liquid stevia concentrate, a natural sugar substitute, is offered.  Stevia extract that is being concentrated is received in microwave extractor. Dry matter concentration in final product is about 12 %.