Разработка осциллирующих режимов сушки растительных экстрактов

УДК 664.144

Р. А. Хайбулов, Н. А. Подледнева, А. В. Ревина

РАЗРАБОТКА ОСЦИЛЛИРУЮЩИХ РЕЖИМОВ СУШКИ РАСТИТЕЛЬНЫХ ЭКСТРАКТОВ

Для разработки обоснованных принципов и алгоритмов выбора рационального сушильного оборудования и нетрадиционных способов сушки, создания гибких модулей обезвоживания путем реализации осциллирующих режимов использована методика и программное обеспечение для прогнозирования и получения осциллирующих рациональных режимов в процессах влагоудаления на базе аппроксимации кривых скорости сушки [1, 2].

Изменение влажности, температуры, структуры материала и других его свойств приводят к целесообразности варьирования режимных параметров в процессе сушки, соответствующих максимальной интенсивности массообмена. Для многих термолабильных материалов и пищевых продуктов фактором, лимитирующим продолжительность их пребывания в сушильной камере, является предельная (максимально допустимая) температура нагрева и другие варьируемые параметры. Поэтому для таких материалов применяют цикличную сушку с осциллирующим режимом, при которой циклы нагрева чередуются с циклами охлаждения или «отлежки». Продолжительность цикла сушки, таким образом, определяется продолжительностью достижения заданных параметров.

Так как реализация непрерывно варьируемых параметров в процессе оптимальных условий сушки на современном технологическом уровне технически нереальна и экономически не оправдана, то целесообразна позонная дискретная оптимизация сушки [3]. На основе кинетических зависимостей скорости сушки от влияющих параметров, полученных экспериментальным путем, целесообразно провести интенсификацию сушки продукта используя рациональные режимы сушки для каждой зоны.

Алгоритм получения осциллирующих рациональных режимов сушки [1].

1. Проводим зональную аппроксимацию кривых сушки с учетом изменения комплекса свойств и термодинамики взаимодействия влаги с продуктом.

2. Получаем зависимости скорости сушки от влияющих факторов дифференцированием уравнений кривых сушки позонно.

c2

Г ыС

3. Находим интеграл функции скорости сушки I-------Ыс = F

* Ых

с1

в диапазоне концентраций зоны, показывающий суммарную интегральную скорость в зоне.

4. Определяем целевую функцию - произведение суммарной интегральной скорости сушки на параметр, прямо влияющий на производительность процесса (для сушки в слое - толщину слоя).

5. Находим оптимальные значения параметров в каждой зоне, максимум искомой функции и уточненные границы зон в рациональном режиме.

6. Получаем аппроксимирующие уравнения скорости сушки по зонам в рациональном режиме (при оптимальных параметрах).

7. Определяем продолжительность сушки при максимальной целевой функции.

Подставляем полученные ранее значения в уравнения кривых скорости сушки для каждой

зоны приняв толщину слоя 1 мм, т. к. ее нельзя изменить в процессе сушки. Кроме того, наблюдаются два максимума целевой функции, обнаруженные при поиске максимума от верхней и нижней границ варьирования факторов, поэтому за искомое значение взят наибольший из максимумов целевой функции

При реализации предложенной методики для экстракта корня солодки при максимальной длине волны 1,5 мкм общая продолжительность сушки составила т = 85 с, а съем сухого продукта -25 кг/(м2-ч). Кроме того, применение осциллирующих режимов приводит к отсутствию подгорания и хорошей восстанавливаемости продукта.

Анализ механизма внутреннего тепломассопереноса и влияния основных факторов на интенсивность влагоудаления позволили:

- определить рациональные режимные параметры сушки экстракта корня солодки во вспененном состоянии (Р = 4-5,3 кПа; ^ач = 25-30 °С; I = 1 мм; Ер = 1,52 кВт/м2 при облучении лампами КГ-220-1000 при и = 120 В (^тах = 1,5 мкм);

- получить осциллирующие рациональные режимы, при которых съем сухого продукта может достигать 25 кг/(м2-ч);

- получить критериальное уравнение скорости сушки экстракта корня солодки на основе позонной аппроксимации кинетических кривых обезвоживания и предложить конструкторские решения сушилок для экстракта корня солодки.

СПИСОК ЛИТЕРА ТУРЫ

1. Алексанян И. Ю., Буйнов А. А. Высокоинтенсивная сушка пищевых продуктов. Пеносушка. Теория. Практика. Моделирование. - Астрахань: Изд-во АГТУ, 2005. - 304 с.

2. Алексанян И. Ю., Синяк С. В., Хайбулов Р. А. Методика и программное обеспечение для прогнозирования и получения осциллирующих рациональных режимов сушки растительных продуктов и их экстрактов во вспененном и псевдоожиженном состоянии / Повышение эффективности теплообменных процессов и систем: Материалы IV Междунар. конф. - Вологда: ВолГТУ, 2004. - С. 335-337.

3. Гинзбург А. С. Расчет и проектирование сушильных установок пищевой промышленности. - М.: Агропромиздат, 1985. - 336 с.

Статья поступила в редакцию 22.11.2006

DEVELOPMENT OF OSCILLATING MODES OF DRYING OF VEGETATIVE EXTRACTS

R. A. Hajbulov, N. A. Podledneva, A. V. Revina

The oscillating modes are designed with an original technique of forecasting and getting of rational regime parameters of the process on the basis of approximation of the drying speed curves as flexible module of dehydration. As realization continuously varied during the optimum drying conditions at the modern technological level is technically unreal and economically is not justified, the discrete optimization of drying is expedient on zones.

Key words: drying, vegetative extracts, approximation of curves of drying speed, oscillating modes, discrete optimization of drying.