Введение к работе
Актуальность работы. В последние годы в сельском хозяйстве России все более широкое распространение получают культуры, которые обладают большим потенциалом использования в пищевой и комбикормовой промышленности. Одной из таких культур является расторопша пятнистая.
Семена расторопши имеют уникальный состав: около 200 различных биохимических соединений. Муку из семян расторопши используют в качестве суррогата кофе и в производстве лечебно-профилактических хлебобулочных и кондитерских изделий. Масло из семян расторопши употребляется в качестве салатных растительных масел. Экстракт из семян расторопши входит в состав безалкогольных напитков. Шрот и жмых из семян расторопши используется в качестве высокобелкового растительного корма.
В России сегодня не выпускается специального оборудования, предназначенного для послеуборочной переработки семян расторопши, а используемая для сушки зерна отечественная техника, не совсем пригодна для расторопши. Это связано с тем, что, во-первых, в процессе обезвоживания необходимо обеспечить достаточно низкую конечную влажность высушиваемого продукта (5...6 %), а, во-вторых, сохранить его полезные вещества в полном объеме, что накладывает дополнительные ограничения на режимы сушки. Кроме того, актуальной задачей современного производства является решение проблем энергосбережения и интенсификация технологических процессов.
Исследованию вышеперечисленных проблем посвящены труды отечественных ученых А.В. Лыкова, А.С. Гинзбурга, В.И. Муштаева, И.Т. Кретова, СТ. Антипова, Б.С. Сажина, и др.
При рассмотрении основных направлений совершенствования процесса сушки дисперсных продуктов, нами был сделан вывод о том, что качественная и эффективная сушка семян расторопши может быть реализована только при использовании, во-первых, механизма объемного энерговыделения, а, во-вторых, с использованием активных гидродинамических режимов, существующих в аппаратах с закрученным потоком теплоносителя.
Работа выполнена в соответствии с планом НИР кафедры машин и аппаратов пищевых производств ВГУИТ на 2011-2015 гг. «Адаптация пищевых машинных технологий к тепло- и массообмен-ным процессам на основе диагностики техники и технологии пище-
вых производств» (№ госрегистрации 01201253880), и в рамках реализации ФЦП «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» на 2009-2013 годы (Государственный контракт № П2608 «Разработка ресурсосберегающей техники и технологии сушки сельскохозяйственных дисперсных продуктов во взвешенно-закрученном потоке теплоносителя»).
Цель и задачи диссертационной работы. Целью диссертационной работы является исследование процесса сушки семян расторопши в вихревой камере с использованием СВЧ - энергоподвода и совершенствование на этой основе процесса и оборудования для его осуществления.
В соответствии с поставленной целью решались следующие задачи:
экспериментальное исследование свойств семян расторопши как объекта сушки;
исследование кинетики процесса сушки расторопши в вихревой камере с СВЧ - энергоподводом;
- исследование и оценка основных факторов, оказывающих
наибольшее влияние на процесс сушки;
статистическое определение рациональных режимов работы экспериментальной сушильной установки;
проведение сравнительной качественной оценки семян расторопши, высушенных в СВЧ - сушилке;
разработка математического описания процесса движения дисперсного материала в кольцевом канале вихревой камеры;
термодинамический анализ процесса сушки семян расторопши в вихревой камере с СВЧ - энергоподводом;
разработка высокоинтенсивной сушильной установки с закрученными потоками теплоносителя для сушки полидисперсных материалов в поле СВЧ;
разработка линии комплексной переработки семян расторопши;
- проведение промышленных испытаний процесса сушки семян
расторопши в вихревой сушилке с СВЧ - энергоподводом.
Научная новизна. Развиты и дополнены теоретические положения, вносящие вклад в представления об изучаемом процессе сушки семян расторопши в вихревой камере с СВЧ-энергоподводом, расширяющие границы применимости полученных результатов.
Впервые, с использованием существующих экспериментальных методов, исследовано влияние влажности и температуры на фи-
зико-механические, структурно-сорбционные, теплофизические и электрофизические свойства семян расторопши, а также предложены математические уравнения, адекватно описывающие полученные экспериментальные зависимости.
Обоснован выбор технологических режимов проведения процесса сушки семян расторопши с использованием механизмов объемного энерговыделения, изучены механизм и основные кинетические закономерности процесса сушки семян расторопши в вихревой камере с СВЧ - энергоподводом, установлено влияние различных факторов на кинетику процесса сушки, проведена теоретическая оптимизация экспериментальной сушильной установки, выявлены рациональные интервалы изменения параметров процесса.
Выполнен сравнительный анализ органолептических, физико-химических показателей, а также химического, витаминного состава и антиоксидантной активности семян расторопши, высушенных комбинированным способом в вихревой камере с СВЧ - энергоподводом и традиционным конвективным способом.
Проведен термодинамический анализ эффективности процесса сушки семян расторопши в вихревой камере с СВЧ - энергоподводом.
Предложено математическое описание процесса движения дисперсного материала в кольцевом канале вихревой камеры, устанавливающее связь между высотой кольцевого канала и минимальным расходом теплоносителя и определяющее момент уноса частицы из камеры после высушивания ее в электромагнитном поле СВЧ.
Практическая значимость работы. Разработан новый способ сушки семян расторопши в вихревой камере с СВЧ-энергоподводом.
На основании комплекса исследований, проведенных в лабораторных и производственных условиях, показана целесообразность применения вихревой камеры с СВЧ - энергоподводом для сушки семян расторопши.
Разработана оригинальная конструкция высокоинтенсивной сушильной установки с закрученными потоками теплоносителя и СВЧ - энергоподводом.
Разработана линия комплексной переработки семян расторопши.
Новизна технических решений подтверждена патентами РФ 2425311, 2444689.
Апробация работы. Основные результаты исследований по теме диссертации доложены и обсуждены на научных конференциях в Воронежском государственном университете инженерных техноло-
гий (с 2005 по 2012 гг.).
Результаты работы экспонировались на Международных постоянно действующих выставках в г. Воронеж, и были отмечены 3 дипломами.
Публикации. По теме диссертации опубликовано 7 работ, в том числе, 3 статьи в журналах, рекомендованных ВАК, 2 патента РФ.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, основных выводов и результатов, списка литературы и приложения. Работа изложена на 192 страницах машинописного текста, содержит 101 рисунок и 15 таблиц. Список литературы включает 167 наименований.
