Введение к работе
Актуальность работы. На мукомольных заводах РФ ежегодно перерабатываются десятки миллионов тонн зерна. В результате образуется значительное количество побочных продуктов: зародышевые хлопья пшеницы (ЗХП), отруби, мучка, рациональное использование которых в зерноперерабатывающей отрасли имеет важное значение. Зародышевые хлопья пшеницы нашли широкое применение в пекарной, кондитерской, косметической и микробиологической промыш-ленностях в качестве витаминной добавки. Однако широкое использование зародышевых хлопьев пшеницы для производства продуктов питания сдерживается их нестойкостью при хранении из-за высокого содержания жира, богатого ненасыщенными жирными кислотами. Они быстро окисляются, что придает им неприятный вкус и запах. Для сохранения органолептических показателей ЗХП в настоящее время широко применяется конвективная сушка.
В связи с опережающими темпами теплопереноса в сравнении со скоростью влагоудаления традиционная сушка горячим воздухом не может обеспечить полную сохранность качества ЗХП. Поэтому необходимо разрабатывать новые технологии сушки ЗХП.
Представляется, что наиболее перспективной с этой точки зрения является сушка в осциллирующих режимах, которая позволит улучшить качество продукта, уменьшить расход сырья и энергии на единицу получаемой продукции.
Значительный вклад в развитие теории конвективной сушки в осциллирующих режимах внесли такие отечественные и зарубежные ученые, как И.Ф. Пикус, И.Л. Любощиц, А.С. Гинзбург, ВА Резчиков, Валье Матос и др., но данный процесс для ЗХП изучен не в полной мере. Поэтому разработка энергосберегающей технологии сушки ЗХП в осциллирующих режимах является важной и актуальной задачей.
Работа проводилась в соответствии с планом НИР кафедры технологии хранения и переработки зерна (ТХПЗ) ВГТА на 2001-2005 гг. «Интенсификация технологических процессов зерноперерабатывающих предприятий» (№ гос. регистрации 01.200.1 16821).
Цели и задачи диссертационной работы. Целью настоящей работы является научное обеспечение процесса сушки ЗХП в осциллирующих режимах и повышение эффективности процесса за счет определения рациональных технологических параметров, обеспечивающих экономию теплоэнергетических ресурсов и повышение качества готовой продукции.
В соответствии с поставленной целью решались следующие задачи:
- экспериментальное исследование кинетических и гидродинамиче-
рос национальная")
Щ::ж*
БИБЛИОТЕКА , j С. Истер* ОЭ J0O*
ских закономерностей процесса сушки зародышевых хлопьев пшеницы в осциллирующих режимах;
определение рациональной области технологических параметров процесса сушки;
изучение процесса термолиза ЗХП, выявление температурных зон испарения влаги с различной формой и энергией связи;
разработка математического описания процесса сушки ЗХП в осциллирующих режимах;
разработка способа сушки, конструкции сушильной установки и способа управления процессом сушки ЗХП в осциллирующих режимах;
производственная проверка технических разработок и результатов экспериментальных исследований.
Научная новизна. Обоснована целесообразность использования осциллирующих режимов для сушки зародышевых хлопьев пшеницы.
Выявлены температурные интервалы, которые соответствуют испарению влаги с различной формой и энергией ее связи.
Установлены основные кинетические и гидродинамические закономерности процесса сушки зародышевых хлопьев пшеницы в осциллирующих режимах.
Разработана статистическая модель процесса сушки, в которой в качестве критериев оптимизации использованы такие важные показатели, как удельные энергозатраты на процесс, конечная влажность зародышевых хлопьев пшеницы и влагонапряжение сушильной камеры по испаренной влаге.
Предложено математическое описание процесса сушки ЗХП в осциллирующих режимах.
Разработан алгоритм управления процессом сушки в осциллирующих режимах с использованием теплового насоса, позволяющий обеспечить стабильное поддержание заданных технологических параметров.
Практическая значимость. Предложены рациональные режимные параметры процесса сушки зародышевых хлопьев пшеницы при осциллирующих режимах. Установлены интервалы продолжительности нагрева ЗХП в псевдоожиженном слое и его охлаждение в плотном фильтрующем. Разработан способ сушки в осциллирующих режимах, позволяющий, по сравнению с традиционной технологией сушки горячим воздухом, значительно интенсифицировать процесс: снизить затраты энергии на сушку на 15 % при сохранении качественных показателей готового продукта; уменьшить продолжительность процесса на 10... 15 мин. Предложена сушилка оригинальной конструкции и методика ее инженерного расчета.
Новизна технических решений подтверждена патентом РФ № 2200288, а также положительными решениями о выдаче патентов РФ по заявкам № 2003104262,2002133774.
Апробация диссертационной работы. Основные положения работы докладывались на научных конференциях в Воронежской государственной технологической академии (с 2000 по 2003 гг.); на международной научно-практической конференции «Научные основы процессов, аппаратов и машин пищевых производств» (г. Краснодар, 2002 г.); на международной научно-практической конференции «Актуальные направления развития экологически безопасных технологий производства, хранения и переработки сельскохозяйственной продукции» (г. Воронеж, 2003 г.).
Результаты работы демонстрировались на межрегиональной выставке современного хлебопечения «Сладкоежка» Экспоцентр ВГАУ г. Воронеж; на 17-й межрегиональной выставке «Продторг» (22 - 24 октября 2003 г.) и отмечены дипломами.
Публикации. По теме диссертации опубликовано 11 работ, в том числе 1 патент РФ и 2 положительных решения о выдаче патента РФ.
Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, основных выводов и результатов, списка литературы и приложений. Работа изложена на 170 страницах машинописного текста, содержит 67 рисунков и 33 таблиц. Список использованной литературы включает 160 наименований. Приложение к диссертационной работе представлено на 56 страницах.
