Введение к работе
Актуальность работы. Создание ассортимента биологически активных добавок к пище является важным и надежным способом улучшения структуры питания и достижения оптимальной сбалансированности ее рационов, особенно для населения проживающего в экологически неблагоприятных регионах. В настоящее время использование пищевых волокон позволяет решить значительную часть этих важных и актуальных задач. В отечественной и иностранной литературе описан широкий спектр -потенциальных источников пищевых волокон. Для выделения пищевых волокон целесообразным является использование отходов сахарного производства (боя, хвостиков и жома). Необходимость увеличения обьемов производства пищевых волокон, в первую очередь, связана с их защитным действием, способностью выводить из организма радионуклиды, соли тяжелых металлов, а также регулировать деятельность желудочно-кишечного тракта.
В технологии получения пищевых волокон сушка является наиболее энергоемким и важным процессом. Недостаточные сведения о пищевых волокнах как об объекте сушки, отсутствие данных по кинетическим, гидродинамическим, тсплоыассообменным закономерностям процесса сушки сдерживают разработку эффективных методов расчета, научно-обоснованных подходов к проектированию сушильных установок, оптимизации процесса и управление им.
Цель работы. Разработка интенсивной технологии сушки пищевых волокон, обеспечивающей получение высококачественного продукта с наименьшими теплоэнергетическими затратами.
В соответствии с поставленной целью в диссертации рассматриваются следующие задачи:
экспериментально исследовать гигротермические, тештофизиче-ские, физико-механические свойства пищевых волокон, получаемых из хвостиков и боя сахарной свеклы;
изучить степень влияния основных факторов на процесс конвективной сушки пищевых волокон и установить рациональную область их изменения;
определить оптимальные режимы работы сушильной установки, обеспечивающие минимальные энергозатраты на производство 1 кг сухого продукта и время сушки, получение продукта высокого качества при изменении в широком диапазоне входных параметров.сушильного агента;
разработать модель кинетики конвективной сушки пищевых волокон и метод расчета температурных полей и полей влагосодержания в
слое высушиваемого материала с учетом ограничений по управляемым переменным;
разработать сушильную установку, реализующую принцип энергосбережения на основе использования активных гидродинамических режимов;
составить программно-логический алгоритм управления процессом конвективной сушки пищевых волокон с использованием рекуперации физического тепла высушенного продукта.
Научная новизна. На основе экспериментальных исследований получены значения гигротермических параметров пищевых волокон, определены теплофизические и физикомеханические величины при различной влажности материала и температуре окружающей среды.
Получена модель кинетики конвективной сушки пищевых волокон, учитывающая влияние режимных параметров процесса на влажность пищевых волокон по высоте слоя и по времени пребывания.
Разработан метод расчета процесса сушки пищевых волокон с учетом ограничений по управляемым переменным, обусловленных качеством высушиваемого продукта.
Практическая ценность. Разработаны конструкции сушильных установок с применением активных гидродинамических режимов.
Предложен алгоритм и составлена программа численного решения задач по конвективной сушке и нагреву пищевых волокон в неподвижном слое. Разработана структура системы автоматического управления процессом сушки пищевых волокон в замкнутом цикле по сушильному агенту с применением теплового насоса и теплообменника-рекуператора, на которую получено положительное решение на выдачу патента РФ.
Апробация работы. Основные результаты исследований докладывались и обсуждались на отчетных научных конференциях Воронежской государственной технологической академии с 1995 по 2000 гг., на второй межрегиональной научно-практической конференции "Пищевая промышленность - 2000"(Казань,1998), результаты работы экспонировались на выставках постоянно действующего Экспоцентра "Агробизнес Черноземья" и отмечены тремя дипломами.
Публикации. По теме диссертации опубликовано ,10 печатных работ, в том числе 1 патент Российской Федерации.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, основных результатов, списка литературы и приложений. Работа изложена на 169 страницах машинописного текста, содержит 50 рисунков, 11 таблиц. Список литературы включает 130 наименований, в том числе 10 иностранных. Приложения к диссертации представлены на 6 страницах.