Введение к работе
Актуальность темы. Для нормальной жизнедеятельности человека огромное значение имеет система питания, создающая необходимые предпосылки для оптимального развития организма, поддержания его работоспособности, обеспечения долголетия.
Важнейшим условием сохранения здоровья является полноценное и регулярное снабжение организма всеми необходимыми микронутриентами: витаминами и минеральными веществами. Массовые обследования, проводимые Институтом питания РАМН, свидетельствуют о недостаточном потреблении витаминов и некоторых минеральных веществ у значительной части населения России.
Одним из путей повышения качества продуктов питания и совершенствования структуры питания населения является введение в рацион новых нетрадиционных видов растительного сырья, содержащих в своем составе сбалансированный комплекс белков, липидов, минеральных веществ, витаминов и обладающих высокими питательными, вкусовыми и лечебно-профилактическими свойствами. К наиболее перспективным видам нетрадиционного сырья относятся рябина обыкновенная и арония черноплодная.
Но ярко выраженная сезонность сельскохозяйственного производства овощного и ягодного сырья, сохранение высоких биологических свойств при хранении без специального оборудования не позволяют его использовать на протяжении всего года. Удаление влаги из растительного сырья путем сушки до влажности 4...4,5 % предоставит возможность хранения его в обычных условиях длительное время. Вслед за развитием отрасли в целом совершенствуются привычные и появляются новые методы производства сушеных продуктов. Большинство из них в разной степени сохраняют свойства исходного сырья. Поэтому, в таких условиях на первый план выходит степень натуральности, срок хранения и состав полезных макро- и микроэлементов в получаемой продукции.
По сравнению с другими методами сушки сублимация позволяет наиболее полно сохранить питательные и биоактивные вещества, цвет и аромат.
Цель настоящей работы состоит в исследовании и разработке «безвакуумной» технологии сублимационной сушки плодов с предварительным криогенным замораживанием и использованием электротехнологий.
В соответствии с поставленной целью предоставляется возможность решить следующие задачи:
- исследовать процессы криогенного замораживания плодов рябины обыкновенной и аронии черноплодной;
- исследовать кинетику сублимационной сушки плодов под действием ультразвука в среде инертного газа;
- разработать математические модели процессов криогенного замораживания и сублимационной сушки плодов под действием ультразвука в среде инертного газа;
- исследовать кинетику криогенного замораживания и сублимационной
сушки обрабатываемых материалов на разработанной установке
непрерывного действия с комбинированным энергоподводом;
- обосновать технико-экономическую эффективность разработанной
технологии и оборудования.
Научная новизна. В результате работы:
исследованы кинетические закономерности процессов криогенного замораживания и сублимационного обезвоживания плодов рябины обыкновенной и аронии черноплодной;
разработан непрерывный способ «безвакуумной» сублимационной сушки плодов с предварительным криогенным замораживанием в едином цикле;
- разработаны математические модели процессов криогенного
замораживания и сублимационной сушки плодов при комбинированном
энергоподводе;
- обоснованы основные энергетические и технологические параметры и
режимы работы установки с комбинированным энергоподводом для
непрерывного криогенного замораживания и сублимационной сушки
исследуемого продукта.
Практическая ценность работы определяется следующими основными результатами:
разработан и испытан опытный образец экспериментальной
непрерывно действующей установки УСС-НД-КЭ-3-01 производительностью
20 кг/ч по испаренной влаге, обеспечивающий эффективное выполнение
фундаментальных и прикладных исследований;
использование опытного образца в учебном процессе.
Реализация результатов исследований. Работа является
продолжением исследований вопросов теории и практики сублимационной сушки, связана с решением прикладных вопросов технологии и проектирования, новых образцов сушильного оборудования.
Работа основана на обобщении результатов исследований аспиранта, выполненных самостоятельно и в содружестве с инженерами, учеными, технологами и специалистами Специального конструкторского технологического бюро «Продмаш» (Ижевск) и ФГОУ ВПО Ижевской государственной сельскохозяйственной академии.
Для разработки исходных требований к технологии сублимационной сушки на установках непрерывного действия с комбинированным энергоподводом на кафедре ТОППП ФГОУ ВПО Ижевской государственной сельскохозяйственной академии была разработана установка «УСС-НД-КЭ-3-01», на которой аспирантом исследованы кинетические закономерности сублимационного обезвоживания с предварительным криогенным замораживанием.
На защиту вынесены следующие положения:
- способ «безвакуумной» сублимационной сушки плодов с
предварительным кристаллогидратным замораживанием в среде инертного
газа, с введенными ультразвуковыми колебаниями на стадии сублимации и
досушки и принудительным потоком газа через слой замороженного
продукта;
физический механизм криогенного замораживания и его математическое описание;
- физический механизм непрерывного процесса сублимационного
обезвоживания плодов под действием ультразвука в потоке инертного газа,
его математическое описание;
высокоинтенсивная технология непрерывной «безвакуумной» сублимационной сушки, с предварительным криогенным замораживанием, и комбинированным энергоподводом в едином цикле.
Публикации. По теме диссертации опубликовано 10 статей, в том числе основные положения работы доложены: на научно-практических конференциях: «Актуальные проблемы механизации сельского хозяйства», Ижевск, 2005 год; «Научное обеспечение реализации национальных проектов в сельском хозяйстве», Ижевск, 2006; «Инновационное развитие АПК. Итоги и перспективы», Ижевск, 2007; на всероссийском конкурсе научных работ аспирантов и молодых ученых, Казань, 2007.
Объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, общих выводов и приложений. Работа изложена на 144 страницах основного текста, содержит 38 рисунков, 18 таблиц, список литературы содержит 150 наименований.
