Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Состояние вопроса, цель и задачи исследований 8
1.1 Общие характеристики плодов киви 8
1.2 Способы предварительного охлаждения плодоовощных продуктов
1.3 Способы интенсификации процессов теплообмена при холодильной обработки плодоовощных продуктов
1.4 Влияние электрического поля на пищевые продукты 27
Выводы по главе 1 34
Глава 2. Разработка методик экспериментальных исследований 37
2.1. Разработка методики исследования и создание экспериментального стенда для исследования процесса охлаждения плодов киви 37
2.2. Постановка опытов и методы исследований
2.2.1. Исследование влияния вертикального положения штабеля на сохранность оболочки киви 45
2.2.2. Определение теплофизических характеристик киви 45
2.2.3. Исследование паропроницаемости оболочки киви 47
2.2.4. Исследование Вольт-амперной характеристики ЭКСДВ 48
2.2.5. Исследование продолжительности и плотности удельного теплового потока до tu = 0С при различных вариантах организации процесса охлаждения киви
2.2.6. Исследование продолжительности охлаждения киви в зависимости от напряжённости электрического поля 50
2.2.7. Определение степени зрелости киви 50
2.2.8. Микробиологические исследования киви 52
2.2.9. Гистологические исследования киви 53
Выводы по главе 2 53
Глава 3. Результаты исследования и анализ экспериментальных данных 55
3.1. Исследование сохранности плода киви при вертикальном положении штабеля 55
3.2. Теплофизические характеристики киви 56
3.3. Парапроницаемость оболочки киви 57
3.4. Вольт-амперная характеристика ЭКСДВ 57
3.5. Продолжительность охлаждения киви при различных вариантах организации процесса 3.6. Зависимость q = /(т) при различных вариантах охлаждения киви 65
3.7. Влияние напряжённости поля между электродами ЭКСДВ на продолжительность процесса охлаждения киви
3.8. Определение степени зрелости киви 68
3.9. Микробиологические исследования киви 73
3.10. Гистологические исследование киви 76
Выводы по главе 3 79
Глава 4. Прикладные результаты исследования 81
4.1. Конструктивное оформление электродной приставки ЭКСДВ »
4.2. Разработка технического решения камеры охлаждения с ЭКСДВ 82
4.3.Обеспечение безопасной работы источника питания 88
Выводы по главе 4 92
Общие выводы 94
Список литературы
- Способы интенсификации процессов теплообмена при холодильной обработки плодоовощных продуктов
- Исследование влияния вертикального положения штабеля на сохранность оболочки киви
- Исследование продолжительности охлаждения киви в зависимости от напряжённости электрического поля
- Влияние напряжённости поля между электродами ЭКСДВ на продолжительность процесса охлаждения киви
Введение к работе
- *
Актуальность проблемы. Демократическая республика Бенин находится в Западной Африке на берегу Атлантического океана. Основу экономики Бенина составляет сельское хозяйство. Благодаря тропическому климату средняя годовая температура составляет 32 С. Лишенная крупных топливно-энергетических ресурсов страна покупает электрическую энергию из соседней Республики Гана. В Продовольственной программе Бенина на период 1999-2005 годы предусмотрены эффективные меры по совершенствованию снабжения населения плодоовощной продукцией путем дальнейшего увеличения ее производства, а также путем резкого сокращения потерь продукции при уборке, транспортировании, хранении и переработке. Эта проблема весьма актуальна и для расширения экспорта плодов и овощей из Бенина в другие страны. В первую очередь это относится к тропическим и субтропическим плодам, выращиваемым в Бенине, в связи с их растущим потребительским спросом на международном рынке.
В настоящее время в Бенине наблюдается интенсивное увеличение производства плодов киви. В то же время организация их предварительного охлаждения в Бенине недостаточно совершенна и сопряжена с большими потерями от микробиологической порчи и снижения качества. Для расширения производства киви необходимо решение вопроса по совершенствованию процесса охлаждения. Его основу должны составлять исходное качество плодов и прежде всего, их устойчивость к микробиологической порче и другим неблагоприятным факторам.
В этом плане перспективным является использование электрофизических методов при холодильной обработке плодов, к одному из которых, относится электроконвекции. Возможность использование электроконвекции при охлаждении плодов киви может значительно интенсифицировать данный процесс.
Цель работы. Целью работы является разработка процесса и конструктивного решения камеры охлаждения плодов киви с использованием эффекта электроконвективного движения воздуха (ЭКДВ).
Основные задачи работы.
Разработать методики исследований и создать экспериментальный стенд для исследования процесса охлаждения плодов киви.
Исследовать вольт-амперные характеристики (ВАХ) электроконвективной системы движения воздуха (ЭКСДВ).
3. Провести экспериментальные исследования по определению влияния
следующих способов организации процесса: с использованием
электроконвекции, воздушной и естественной циркуляцией; а также влияния
электрических параметров на продолжительность и величину удельного теп
лового потока при охлаждении плодов киви.
4. Разработать на базе физико-механического метода способ оценки
зрелости плодов киви.
5. Провести качественную оценку плодов киви на базе микробиологических
и гистологических исследований охлажденных в электроконвективной среде.
6. Разработать конструктивное решение камеры охлаждения плодов киви с
использованием ЭКСДВ и дать технико-экономическую оценку её работы.
Научная новизна заключается в следующем:
Обоснован, на базе полученных данных паропроницаемости оболочки плодов киви, рациональный вариант их расположения в штабеле при охлаждении.
Получены экспериментально вольт-амперные характеристики электродной приставки ЭКСДВ и их эмпирическая зависимость, позволяющие определить ее рабочие параметры для охлаждения плодов киви.
Получены графические и эмпирические зависимости температуры на поверхности и в центре плода киви, удельного теплового потока от продолжительности процесса при исследуемых вариантах организации охлаждения: при использовании электроконвекции, воздушной и естественной конвекции.
Получены графическая и эмпирическая зависимости продолжительности охлаждения плодов киви от напряжённости электрического поля и обоснован их рациональный режим.
Получены, с использованием физико-механического метода, значения предельных напряжений сдвига неразрушенной структуры киви и коэффициента степени зрелости плода.
Получены зависимости концентрации микрофлоры на поверхности и в мякоти плода от продолжительности процесса, позволяющие оценить микробиологическое состояние в момент обработки в электроконвективной среде.
Практическая ценность.
- Разработан способ определения степени зрелости плодов киви (подана заявка
на изобретение № гос. Регистрации 2002109409).
Предложено конструктивное решение камеры охлаждения плодов киви с использованием электроконвективной системы движения воздуха (ЭКСДВ).
Выполненная технико - экономическая оценка предлагаемой камеры охлаждения плодов киви доказывает её экономическую эффективность.
Достоверность результатов исследований подтверждается использованием стандартных и общепринятых методов анализа. Математическая обработка экспериментальных данных и представление информации в графическом виде осуществлялись на персональном компьютере РС-133 Pentium-3 (600 МГц) ОЗУ: 320 Мб с использованием программ для инженерных и научных расчётов: Mathcad 2001; MATLAB 6.1; CurveExpert 1.37 и др. Надежность полученных математических зависимостей оценивалась статистическим критерием t- Стьюдента при доверительной вероятности свыше 0,95, среднеквадратичным отклонением - S и коэффициентом корреляции - г. При обработке экспериментальных данных использовали логарифмические одно- и многофакторные, а также линейные и нелинейные параболические корреляционные модели.
Апробация работы. Основные положения диссертации докладывались на: Международной научно-технической конференции «Пищевой белок и экология» (Москва, 2001 г.), на заседаниях кафедры « Холодильная техника» МГУПБ.
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 11 печатных работ, в том числе, подана заявка на изобретение.
Структура и обьём диссертации. Диссертационная работа состоит из введения и 4-х глав, общих выводов и приложений. Работа изложена на 128
страницах машинописного текста, содержит 26 рисунков, 11 таблиц, 3 приложения на 20 страницах, библиография включает 128 наименований работ отечественных и зарубежных авторов.
Способы интенсификации процессов теплообмена при холодильной обработки плодоовощных продуктов
В настоящее время в холодильной отрасли приобретен большой опыт охлаждения плодов и ягод. Так, автор работы /55/ сообщает, что охлаждение и хранение в охлажденном виде продуктов растительного происхождения наиболее эффективный и широко распространены способ их сохранения в свежем состоянии. Охлаждение растительного сырья имеет особенно важное значение в случаях, когда осуществляется его предварительная тепловая обработка (например, охлаждение после бланширования овощей). В промышленной практике продукты растительного происхождения охлаждаются воздухом, водой, снегом и в вакууме. Чаще всего продукты растительного происхождения охлаждают в воздушной среде. Температуро-влажностный режим охлаждения зависит от вида продуктов. Для большинства продуктов растительного происхождения температура воздуха находится в пределах +4...-2С, относительная влажность: 75...95% , а скорость движения - не более 2 м/с. Также отмечено, что ох -19 лаждение водой (температурой не более 4 С) применяют на линиях обработки шпината, горошка, фасоли, а также бланшированных моркови, и других продуктов. До настоящего времени охлаждение льдом широко применяют для немедленного охлаждения плодоовощных продуктов. Вакуумное охлаждение продуктов растительного происхождения признано наиболее пригодным для охлаждения ягод и других продуктов, богатых влагой и имеющих большую удельную поверхность. Продолжительность охлаждения в данном случае уменьшается в десятки раз по сравнению с воздушным охлаждением, но оборудование для вакуумного охлаждения характеризуется определенной степенью сложности и высокой стоимости. Кроме того, потери влаги продуктами примерно в два раза превышают потери влаги при обычном воздушном охлаждении, поэтому с целью уменьшения потерь вакуумному охлаждению подвергают предварительно смоченные продукты /38, 53/.
Автор работы /93/, считал, что у быстрого охлаждения имеется целый ряд преимуществ с точки зрения как качества продукции, так и характеристик технологического оборудования. Часть их приведена в (табл.1). Сводка потенциальных преимуществ быстрого охлаждения продуктов. Таблца.1. Качество продукции характеристики технологии переработки Уменьшение потерь массы Более высокая эффективность Лучшая структура Меньшие капитальные затраты Лучший внешний вид Сокращение энергозатрат Более удобное использование Сокращение срока переработки Более высокие потребительские качества Компактность оборудование Сокращение числа бактерий Воспроизводимость качества Улучшение вкуса Непрерывность процесса Увеличение срока хранения Возможность автоматизации Лучшее распределение температуры Гибкость технологии Новые продукты -20 В целом, для реализации всей совокупности преимуществ пищевой промышленности необходимо либо переходить на непрерывные процессы, либо согласовывать циклы охлаждения с рабочими сменами или технологическими периодами. Продукты питания на базе натурального сырья могут иметь определенные различия, а потому и реагировать на быстрое охлаждение по- разному. Так, у овощей и фруктов возможны значительные различия между сортами и даже между плодами от разных производителей. В работе /45/ отмечается, что один из способов сохранения качество плодов и овощей-хранение в охлажденных камерах холодильников в среде с повышенным содержанием кислорода, т.е. в регулируемой газовой среде (РГС).
В работе /126/ показано, что гидроохлаждение и вакуумное охлаждение являются наиболее быстрым методами. Охлаждение продуктов происходит в пределах получаса, а принудительное воздушное охлаждение может занять от одного до двух часов в зависимости от количества упаковочной тары, в то время как на охлаждение помещении уходит от 24 до 72 часов. Но, недостаток этих способов заключают в том что, при гидроохлаждение продукты и упаковка должны выдерживать непосредственный контакт с водой. Для вакуумного охлаждения необходимо, чтобы продукты имели большую площадь поверхности небольшую плотность и высокое содержание влаги. Коробки и обертка должны обеспечивать отвод теплоты.
Для охлаждения плодов и овощей в воздушной среде, широко применяются камеры туннельного типа и аппараты, изотермические вагоны, вагоны-холодильники и авторефрижераторы /34/. Камеры, специально предназначенные для охлаждения плодов и овощей, обычно предусматривают только на производственно-заготовительных холодильниках. После окончания периода заготовки эти камеры используют для хранения плодов, а также в качестве помещений для сортировки грузов после хранения перед отгрузкой их в торговую сеть. На холодильниках для хранения фруктов и овощей (фрукто - и овощехранилища, плодоовощные и продовольственные базы) предусматривают камеры хранения, в которых проводят охлаждение и хранение продуктов, хотя желательно указанные процессы проводить в отдельных камерах. Камеры оборудуют воздухораспределительными каналами или выполняют без каналов. При этом применяют батарейную, панельную и воздушную систему охлаждения /91/. При воздушном охлаждении камер применяют воздухоохладители преимущественно непосредственного охлаждения (постаментные, подвесные) и располагают их в камерах или вне камер. Подвесные воздухоохладители устанавливают на антресолях или подвешивают к строительным конструкциям. Система воздухораспределения - одноканальная (нагнетательный канал располагают над грузовым проходом в камерах площадью до 300 м2 посередине, в камерах с меньшей площадью — у продольной стены) и бесканальная, создающая неорганизованное воздухораспределения в результате работы только вентиляторов, или со сосредоточенным выпуском воздуха из сопл. Схемы распространенных охлаждающих систем фруктоово-щехранилищ представлены на рис. 1.1. Для охлаждения плодов и овощей в воздушной среде применяют так же аппараты конвейерного типа. Такие аппараты по конструкции аналогичны флюидизационным аппаратам для замораживания плодов и овощей. Аппараты оборудуют хладоновой системой охлаждения с температурой кипения не ниже -10С. Продукт, поступающий на обработку, а затем на флюидизационное сито, где он охлаждается в течение нескольких минут, при этом его конечная температура равна 1С. Так, в работе /109/ предложен охлаждающего агрегат тип Я10 - ФАУ, предназначен для холодильной обработки упакованных пищевых продуктов, и может быть использовано плодоовощной и пищевой промышленности (рис. 1.2).
Исследование влияния вертикального положения штабеля на сохранность оболочки киви
Датчики температуры размещали в центре и на поверхности исследуемых плодов киви. Для теплометрии объектов исследований использовали малогабаритные датчики теплового потока площадью 3,3x10"4 м2 (табл.2.1-3). Датчик теплового потока являлся термоэлектрическим первичным преобразователем теплового потока в электрический сигнал постоянного тока, работающий по принципу вспомогательной стенки.
Все датчики температуры, влажности и теплового потока были подключены к компьютерной системе мониторинга PMU.
В разработанной системе использована серийно выпускаемая термостабильная плата ЛА70М4. Плата содержит три функциональных устройства: аналогово-цифровой канал (АЦК) с 12 разрядным аналогово-цифровым преобразователем, 16 разрядный цифровой порт (ЦП) и схему обработки прерываний. Плата обеспечивает ввод в компьютер 16 аналоговых сигналов, преобразованных в цифровую форму. Аналогово-цифровой канал (АЦК) включает в себя входной мультиплексор, полный инструментальный усилитель, устройство выборки-хранения и АЦП /94/.
Сигналы аналоговых датчиков (температуры, влажности, теплового потока и др.) преобразуются в цифровые с помощью двенадцатибитного АЦП.
Быстродействие системы характеризуется как затратами времени, необходимыми АЦП для выполнения каждого преобразования «аналог-цифра», так и затратами времени, необходимыми для программной обработки результатов /22, 27, 61/.
Система позволяет производить несколько десятков отсчетов в секунду. Этого более чем достаточно, так как исследуемые физические процессы в холодильной технике являются относительно медленными и поэтому к системе не предъявляются жёсткие условия по быстродействию. Интервал опроса датчиков можно изменять, корректируя в программе PMU требуемое значение интервала (от ОД сек до оо). В системе имеется возможность наращивания дополнительного количества датчиков.
В системе мониторинга использованы прецизионные элементы (резисторы, диоды, конденсаторы и др.) и источник опорного напряжения, работающего с АЦП. Допуск характеристик прецизионного источника опорного напряжения не превышает 0,05 %. Точность характеристик источника опорного напряжения имеет допуск 0,05 %. Для датчиков температуры использовали преобразователи измеренного сопротивления датчика в напряжение постоянного тока приведённого к диапазону напряжений -5...+5 В.
В соответствии с поставленными в работе задачами были проведены 8 серий опытов. В первой серии опытов изучали влияние вертикального положения штабеля на сохранность оболочек киви. Во второй серии опытов исследовали паропроницаемости оболочки киви. В третей серии опытов исследовали вольт-амперной характеристики электродной приставки ЭКСДВ. В четвёртой серии опытов исследовали продолжительности процесса и плотности теплового потока при охлаждении плода киви до t = 0 С при различных вариантах организации процесса охлаждения. В пятой серии опытов исследовали продолжительность охлаждения плода киви в холодильной камере при использовании ЭКСДВ в зависимости от на напряжённости электрического поля. В шестой серии опытов определяли на базе физико-механического метода степени зрелости плодов киви. В седьмой серии опытов проводили микробиологические исследования плода киви. В восьмой серии опытов проводили гистологические исследования плода киви. Исследование двух вариантов расположения плодов киви при вертикальном положении штабеля по хранению контрольных перфорированных упаковок плодов в тонком картоне толщиной 1мм проводился в следующей последовательности. В цилиндрическую картонную трубу диаметром 0100 мм и высота Н= 500 мм загружались строго вертикально 11 плодов киви, соответственно с нумерацией от 1 до 11 одинакового размера и качества без механических повреждений: первый вариант - расположение киви при касании плодоножками; второй вариант — расположение киви при касании боковыми поверхностями. Продолжительность хранения составляет т=17 дней при комнатной температуре t=18C и влажности ф=90%. После хранения производили распаковку плодов и визуальную оценку их поверхностей.
Так как для инженерных расчётов достаточно определение теплофизических характеристик с точностью 8...10% /106, 115/, нами был использован метод приближённого расчёта теплофизических характеристик (ТФХ) пищевых продуктов разработанный A.M. Бражникова и Н.Э. Каухчешвили. При расчёте учитывается напольная влажность продукта, а ТФХ определяются как аддитивные величины. Метод определения ТФХ пищевых продуктов основан на допущении того, что основным параметром их определяющим, является влагосодержание. Так как влагосодержание наиболее широко употребляемых продуктов изменяется в пределах от W" = 0,5 до WK = 0,96 /106/, то исходя из предложенной в работах /80/ классификации продуктов плод киви рассматривали как условно-расчётный продукт (УРП) и относится к: классу П4 (80,0....90,0), подклассу ГЦ,, (80,0....85,0) и группе Пш (85,5....90,0).
Исследование продолжительности охлаждения киви в зависимости от напряжённости электрического поля
С целью выявления рационального варианта организации процесса охлаждения плодов киви нами были рассмотрены: электроконвективная система для создания воздушного потока, воздушная система охлаждения с использованием вентилятора и естественное охлаждение. Для оценки данных вариантов охлаждения по полученным экспериментальным данным нами были построены графические зависимости: изменения температуры на поверхности плода киви до tn = 0С от продолжительности охлаждения: tn = /(т) (рис. 3.5.1) и в центре плода киви до tu= 0С от продолжительности охлаждения: tu = /(т) (рис. 3.5.2).
В качестве контрольного способа охлаждения было принято естественное охлаждение без дополнительных интенсификаторов холодильного процесса. Как видно из рис.3.5.1, при естественном охлаждении продолжительность холодильного процесса максимальная, т.е. через 140 минут охлаждения температура поверхности плода киви достигает 0С. В свою очередь, минимальная продолжительность охлаждения наблюдается при использовании электроконвекции. При U = 15 кВ и составляет 93 минут, что на 33,6% меньше, чем при естественной конвекции. Так же, интересно сравнить между собой продолжительность воздушного охлаждения с А) использованием вентилятора и продолжительность электроконвективного охлаждения при U = 11,5 кВ, учитывая тот факт, что их скоростные показатели одинаковые и равны х = 1,5 м/с. Отметим что, продолжительность электроконвективного охлаждения при U = 11,5 кВ на 21,% меньше, чем при воздушном охлаждении с использованием вентилятора, и на 30%
График зависимости изменения температуры поверхности (tn ) плода киви до tn = О С от продолжительности охлаждения( т ): I - естественное охлаждение; 2 - воздушное охлаждение с использованием вентилятора; 3; 4 - охлаждение с использованием электроконвекции при (U=l 1,5... 15кВ). меньше, чем при естественной конвекции, что, несомненно, выявляет преимущество использования электроконвективной системы движения воздуха (ЭКСДВ), как наиболее эффективного интенсификатора холодильного процесса при выполнении условия равенства их скоростных показателей.
Разработанное устройство (ЭКСДВ) позволяет создать условия электроконвекции за счет наличие ионов. Такой эффект обусловлен интенсивным движением ионизированного воздуха вокруг плода, при этом ионы стремятся рекомбинироваться при осаждении на поверхности плода, что приводит к увеличению турбулентности и разрушению пограничного слоя, а следовательно, и к возрастанию коэффициент теплоотдачи. Применение ЭКСДВ позволяет повысить скорость электрического ветра до 2,5...3 м/с и зависит от начала возникновения пробоя между электродами, но и этой скорости достаточно для интенсификации охлаждения плодов киви. По результатам опытов получены эмпирические зависимости изменения температуры на поверхности (tn) плода киви до tn = О С от продолжительности охлаждения (т):
Из рис. 3.5.2, видно, что наиболее интенсивно температура в центре плода киви понижается при использовании ЭКДВС с напряжением U = 15 кВ, при этом продолжительность процесса сокращается на 32,6%; в случае если напряжение понижается до U = 11,5 кВ, ускорение процесса составляет 27%. Учитываем, что при воздушном охлаждении с использовании вентилятора и при охлаждении с использованием электроконвекции при U =11,5 кВ, воздушный поток создается с одинаковой скоростью v =1,5 м/с, то более эффективным, следует считать применение ЭКСДВ, так как продолжительность охлаждения с использованием электроконвекции при U = 11,5 кВ на 8% меньше, чем при охлаждении с использованием вентилятора.
В работе получены значений теплового потока(я) при охлаждении плода киви до tu = 0С при использовании электроконвективного, естественного и воздушного способов охлаждения. На рис.3.6.1. представлен график q = /(т) - зависимость плотности теплового потока от продолжительности охлаждения плодов киви.
Как показали результаты, исследований, продолжительности охлаждение плода киви в зависимости от параметров электроконвективной среды (U = 11,5...15 кВ), сокращается на поверхности плода на 30...33,6%, в центре плода на 27...32,6% по сравнению с естественной конвекции; а при использовании вентилятора с одинаковой скоростью с ЭКСДВ (v„eHT = УЭКСДВ = 1,5м/с), протекание процесса сокращается на 21,6% на поверхности и на 8% в центре плода. Плотность теплового теплового потока возрастает на 28...33,3%. Масимальное значение q наблюдается через 8... 10 мин с момента охлаждения и достигает 250...270 Вт/м при охлаждении с использованием электроконвекции и 180...220 Вт/м в отсутствие электроконвекции, т.е. при охлаждении с использованием электроконвекции, плотность теплового потока возрастает почти в 1,4... 1,5 раза. При воздушном охлаждении с одинаковой скоростью с ЭКСДВ при U = 11,5кВ (Уэксдв = 1»5 м/с), плотность теплового потока возрастает на 12%о. Анализ полученных экспериментальных данных показал, что наиболее эффективным является процессом охлаждения с использованием электроконвекции.
Влияние напряжённости поля между электродами ЭКСДВ на продолжительность процесса охлаждения киви
Основным назначением электроконвективной системы движения воздуха является генерация ЭКДВС (электрического ветра). В частности, в настоящей работе ЭКСДВ предназначалась для ускорения процесса охлаждения путем создания электроконвективного теплообмена между воздухом и поверхностью охлаждаемых продуктов.
ЭКСДВ представляет собой два параллельно расположенных один напротив другого электрода: генерирующего игольчатого и заземлённого сетчатого. Генерирующий электрод выполнен из проволочных медных отрезков D = 1,2 мм укреплённых на диэлектрической раме с шагом 20мм. На каждом проволочном элементе перпендикулярно к поверхности электрода напаивались иглы с шагом 20 мм.
Заземлённый электрод представляет собой металлическую сетку, изготовленную из провода D = 2 мм с размером ячеек 4x4 мм. Межэлектродное расстояние L = 21 мм было выбрано как наиболее рациональное на основании литературных источников /92, 58/, габаритные размеры составили 4000x1600x60 мм. Игла состоит из цилиндрической части высотой h„ = 27 мм с закруглённым концом конического участка, угол конусности р = 40, диаметр d = 0,5 мм.
Как показал анализ вольт-амперных характеристик, с увеличением напряжения, подаваемого на генерирующий игольчатый электрод, сила тока в межэлектродном пространстве возрастает, причём увеличивать напряжение целесообразно только до значения U = 16 кВ (для Н =21 мм), так как выше этого значения возникает пробой между электродами, величина силы тока резко возрастает. Поэтому, максимальная скорость Консультант главы 4: - д.т.н., проф. Бабакин Б.С. ЭКДВС в пределах 2,5...3 м/с и ограничена началом возникновения пробоя между электродами. Габаритные размеры электродной приставки зависят от габаритных размеров обдуваемых поверхностей.
Надёжность электродной приставки обеспечивается за счёт изготовления её корпуса из диэлектрического материала. Корпус выполнен в виде короба, в котором крепятся две рамы так же из диэлектрического материала. На одной раме натянуты провода с напаянными игольчатыми электродами, а на другой крепится сетка с размером ячеек 4x4 мм. Провода на генерирующем электроде соединены между собой проводом, на который подаётся напряжение, в результате чего в случае выхода из строя одного или нескольких проводов с игольчатыми элементами остальные продолжают работать. Со всех открытых сторон короба крепятся диэлектрические защитные сетки для предотвращения контакта с металлической поверхностью находящейся под напряжением. Наличие диэлектрического короба позволяет повысить надёжность и безопасность эксплуатации ЭКСДВ, так как устраняет возможность электрического пробоя на металлические поверхности, находящиеся вблизи электродов. Также, целесообразно применять вместе с ЭКСДВ микроамперметр, по которому можно легко определить возникшую неисправность электрода. Кроме того, расположение элементов крепления высоковольтных электродов к коробу внутри диэлектрического материала устраняет нежелательные краевые эффекты.
Как выявил анализ литературных источников, охлаждение штучных продуктов чаще всего выполняют в камерах туннельного типа. В камерах устанавливают напольные тележки обычно в 1-2 ряда по ширине камеры и до 10 тележек в одном ряду. Зарубежные конструкции камер туннельного типа, предназначенные для тепловой и холодильной обработки продуктов (камеры сушки, охлаждения мясных и рыбных продуктов, камеры созревания сыров и др.) выпускают с количеством тележек в одном ряду от 4 до 10 в зависимости от мощности предприятия.
Исследуемые плоды (киви) поступают на холодильную обработку партиями различных размеров, так как фрукты относятся к сезонным. В связи с этим масса поступающих фруктов может быть различной и в значительной степени зависит от потребностей данного района. Анализ показывает, что размеры поступающих партий составляют в основном не более 10...20 т. для таких крупных городов России, как Москва, Санкт-Петербург и др.
В качестве примера рассмотрим на одном из холодильных предприятий две камеры туннельного типа емкости 200...250 кг: одна камера - для охлаждения, другая для хранения в охлажденном виде.
Экспериментальные исследования показывают, что оптимальная продолжительность охлаждения киви составляет х = 114 мин или х = 1,9 ч. При этом скорость воздушной среды v = 2,5 м/с. С учетом времени загрузки, и выгрузки тележек из камеры продолжительность цикла охлаждения в среднем составляет х = 3 ч. следовательно, за сутки в камере можно выполнить 8 циклов охлаждения. Для того, чтобы за сутки охладить, например, 1600 кг продукта, необходимо предусмотреть камеру емкостью G = 1600 кг: 8 = 200 кг.
Учитываем, что в среднем на типовых тележках размерами 800x800x1600 мм (h), которые изготавливаются для предприятий пищевой промышленности, можно разместить 18...22 кг плодов киви. Такие продукты предполагаем охлаждать в подвешенном состоянии в сетке в 3 яруса. В каждой сетке, можно разместить не более 5 плодов одинакового размера при сохранении качества без их механических повреждений в плоскости касания плодоножки. Если принять среднюю загрузку тележки равной 20 кг, то получаем, что необходимо предусмотреть камеру охлаждения на 10 тележек, установленных в 2 ряда по 5 штук в каждом ряду.
Учитываем размеры тележки 800x800x1600 мм, а проходы от стен и между рядами, а также расстояние между тележками в одном ряду, получаем, что внутренне размеры камеры составляют: 1кам = 5м, ширина ЬКам = 2,5 м, высота, пкам = Зм. Высота может быть несколько изменена в зависимости от принятых приборов охлаждения.
