Введение к работе
Актуальность работы. В условиях вступления РФ в ВТО вопросы энергосбережения и интенсификации производства приобретают особую значимость. Это в полной мере относится к производству солода и пива, динамично развивающемся в текущий период: в 2000 г. выпуск пива составлял около 515 тыс. дкл, в 2010 -более 10290 тыс. дкл. Пропорционально увеличилась и потребность в пивоваренном солоде. В настоящее время РФ входит в десятку его ведущих производителей в мире с общим объемом производства 880 — 1450 тыс. т.
Среди затрат на проведение технологических процессов изготовления солода первое место занимает стоимость тепловой энергии, расходуемой на сушку. При этом даже на современных импортных солодосушилках по данным каталогов фирм-изготовителей удельный расход теплоты почти в 1,5 раза превышает теоретически минимально необходимый. Поэтому задача энергосбережения на этой технологической операции актуальна.
Анализ существующих направлений энергосбережения при сушке солода позволил сделать вывод о необходимости создания инструмента анализа и оценки режимов сушки и способов ее проведения по совокупности удельных энергозатрат и скорости протекания процесса.
Цель работы и задачи исследований. Целью диссертационной работы является совершенствование процесса сушки пивоваренного солода путем разработки и создания энергосберегающего режима сушки и способов ее проведения на основе учета совокупности интенсивности процесса и энергозатрат.
В соответствии с поставленной целью решались следующие задачи исследований:
- выявить технологические требования к конвективной сушке
солода в высоком слое как условия проведения энергосберегающих
мероприятий, а также основные тенденции совершенствования
конструкций солодосушилок;
- провести сбор, систематизацию и анализ информации по оценке
энергетической эффективности сушки и ее взаимосвязи со скоростью
процесса;
разработать энергокинетический критерий оценки энергоэффективности использования теплоты при сушки во взаимосвязи со скоростью процесса, а также методику проведения
оценки эффективности энергозатрат в течение конвективной сушки солода в высоком слое;
- разработать методику создания режима сушки солода в высоком
слое, оптимальных по совокупности энергозатрат и удельной
производительности установки;
создать и апробировать в промышленных условиях оптимальный энергосберегающий режим конвективной сушки солода в высоком слое;
определить экономическую эффективность оптимального энергосберегающего режима конвективной сушки солода в высоком слое;
предложить меры по энергосбережению при организации конвективной сушки солода в высоком слое;
разработать технические средства реализации предложенных мер по энергосбережению при сушке солода в высоком слое.
Научная новизна. В диссертационной работе развиты и дополнены теоретические положения о взаимосвязи интенсивности конвективной сушки, обеспечивающего ее энергоподвода и их соотношениях.
В результате проведенных исследований предложено характеризовать эффективность использования теплоты при сушке отношением удельных энергозатрат к скорости сушки энергокинетическим критерием (далее - ЭК). Установлена его зависимость от времени и режима сушки. Получена статистическая модель ЭК. Рассмотрено использование ЭК как критерия оптимизации динамических режимов конвективной сушки. При оптимизации предложено проводить поиск режима во временном интервале с нефиксированной верхней границей, которая является функцией отыскиваемого режима. На этой основе был синтезирован оптимальный режим сушки, обеспечивающий снижение энергозатрат на ее проведение. Предложена методика анализа энергоэффективности и интенсивности работы промышленных солодосушилок, базирующаяся на использовании ЭК.
Практическая значимость. Разработан оптимальный режим циклической конвективной сушки солода в высоком слое, включающий переменные по времени значения скорости и температуры сушильного агента.
Разработан новый способ циклической конвективной сушке солода, предусматривающий предварительный подогрев Материала, загружаемого в последнюю по ходу воздуха часть слоя.
В результате промышленных испытаний работы солодосушилки фирмы «Бюлер» на ОАО ПК «Балтика-Балтика-Ярославль» с сортом ячменя «Квенч» были достигнуты следующие результаты:
длительность сушки сократилась на 6,4 % или на 1 ч 17 мин;
снижение расхода тепловой энергии на 8,1 %, или на 0,22 МДж/т;
снижение расхода электроэнергии на 3,9 % или на 1,4 кВт ч/т;
качество полученного при испытаниях сухого солода соответствовало по всем показателям ГОСТ 29294-92.
Разработано устройство для предварительной подготовки солода перед сушкой с реализацией активного гидродинамического режима. Его новизна подтверждена патентом РФ на изобретение 2247144 с приоритетом от 29.09.2003.
На использование патента РФ 2247144 был заключен Лицензионный договор № 35/09 от 06.11. 2009.
Апробация работы. Основные результаты исследований
доложены и обсуждены на научных конференциях в Воронежском государственном университете инженерных технологий (с 1999 по 2012 гг.), а также на международных конференциях.
Результаты работы экспонировались на постоянно действующих
международных и межрегиональных выставках г. Воронежа:
«АГРОТЕХМАШ» «АГРОПРОМ», «Воронежский агропромышленный форум» «Воронежский промышленный форум» и отмечены дипломами.
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 19 работ, в том числе получен 1 патент РФ на изобретение.
Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, основных выводов и результатов, списка использованных литературных источников и приложения.
Работа изложена на 159 страницах машинописного текста, содержит 38 рисунков и 13 таблиц.
Список использованных литературных источников и патентов включает 116 наименований.
