Введение к работе
Актуальность работы. Возрастающая потребность страны в качественных продуктах питания невозможна беэ создания современных, высокоэффективных, автоматически управляемых технологических процессов, обеспечивающих получение продуктов высокого качества.
Разработка новых технологий для получения продуктов питания, удовлетворяющих потребностям организма, неразрывно связана с развитием микробиологической промышленности, выпускающей в настоящее время широкий ассортимент продуктов, нашедших применение в пищевой технологии, а так ле в сельском хозяйстве, медицине, сфере бытового обслуживания.
Многие современные пищевые технологии не могут обходиться без использования продуктов микробиологического синтеза. Поэтому при разработке процессов и аппаратов, участвующих в производстве требуется их глубокое изучение, теоретическое обоснование и практический анализ. Особенно зто касается завершающей стадии производства - сушки, где продукт подвергается наиболее опасным воздействиям. Сушка представляет собой весьма энергоёмкий, сложный, физико-химический и технологический процесс в котором взаимосвязаны явления переноса тепла и вещества. При сушке продуктов микробиологического синтеза главным является сохранение и улучшение тех свойств, которые определяют их дальнейшее применение. Например, для кормовых дрожжей - зто сохоанение биологической ценности, для ферментных препаратов - их активности, микробиологических средств защиты растений - сохранение и выживаемость микроорганизмов и т.д.
Во время обезвоживания в продуктах микробиосинтеза происхо-
- fi
дят существенные изменения, вызванные повышением концентраций входящих в них соединений, воздействием температуры, кислорода воздуха, изменением реакции среды и т.д. Эти изменения могу? привести к образованно новых соединений, к инактивации биологических активных веществ и нарушению жизнеспособности клеток.
Использование обезвоживания сублимацией для многих термолабильных биологических материалов является единственным приемлемым методом получения их в сухом виде т.к. в этом случае минимальны необратимые изменения продукта,' легка его регенерация при увлажнении, сохраняются исходные свойства высушиваемого материала такие как залах, вкус, цвет, пищевая и биологическая ценность.
Сублимационная сушка как технологический процесс предполагает несколько следующих друг за другом этапов, включающих подготовку материала, его замораживание, загрузку в сублимационную камеру, сушку сублимацией как таковую, разгрузку й упаковку высушенного продукта.
Возможности этого технологического процесса использованы в настоящее время не достаточно полно из-за ряда нерешенных проблем и недостатков оборудования, обеспечивающего этот процесс. Поэтому для повышения эффективности Сублимационного обезвоживания необходимо реиение вопросов связанных, с разработкой и созданием нового, сублимационного оборудования, которое позволило бы совместить некоторые (отдельные) этапы, проводить непрерывный процесс сублимационной сушки, сократить его продоллштельность, использовать испарительное замораживание исходного продукта, снизить энергетические н капитальные затраты.
Цель работы. Целью диссертационной работы является раз-
работка и исследование комбинированного вакуум-сублимационного способа сушки жидких термолабильных продуктов.
В соответствии с поставленной целью предусматривалось решить следующие задачи:
разработать вакуум-сублимационный комбинированный способ сушки жидких термолабильных "продуктов;
изучить изменение показателей качества термолабильных продуктов в процессе вакуумной сушки;
разработать устройство для непрерывного ввода жидкого продукта в вакуумную камеру;
выяснить условия образования сплошного слоя продукта при его испарительном замораживании на подвижной поверхности;
разработать десублиматор и разгрузочные устройства непрерывного действия;
предложить способ автоматического управления процессом комбинированного вакуум-сублимационного способа.
Научная новизна, Разработан и исследован вакуум-сублимационный комбинированный способ сушки жидких термолабильных продуктов.
Предложена методика определения переходной влажности для оптимального проведения процесса сушки предлагаемым способом.
Разработана физическая модель испарительного замораживания слоя жидкого продукта на подвижной поверхности.
Определены условия получения сплошного слоя ' при испарительном замораживании аномальных жидкостей.
Разработан ряд способов и конструкций сублимационных сушильных установок с непрерывной организацией процесса, а так же ряд устройств для непрерывной подачи жидкого продукта в сублима-
тор, для непрерывной разгрузки порошкообразного продукта, де-сублиматор непрерывного действия, способы автоматического управления процессом обевзомивания методом сублимации, новизна которых защищена в 8 патентах и 5 положительных решениях Комитета Российской Федерации по патентам и товарным внакам.
Предложена методика расчета работоспособности устройств для непосредственного вода жидкого продукта в сублиматор.
Предложена методика определения доли испаренной влаги в
результате резкого снижения давления при осуществлении предлага
емого способа. .._.--—-"""'
Практическая ценность Разработаны рациональные режимы обезвоживания термолабильных жидких продуктов с использованием вакуумного концентрирования с последующим испарительным замораживанием и сублимационной сушкой.
Для обеспечения непрерывного ввода жидкого продукта в сублиматор разработан ряд устройств и предложена методика расчета их работоспособности.
Для осуществления предлагаемого способа разработана Baity-ум-сублимационная установка непрерывного действия для сушки гадких термолабильных продуктов в тонком слое. Принятие в эксплуатация в Воронежской государственной технологической академий предлагаемого способа и сушилки позволяет повысить эффективность процесса сушки термолабильных продуктов и снизить его энергозатраты в результате использования вакуумного концентрирования, испарительного замораживания и проведение процесса в тонком слое продукта.
Разработки автора демонстрировались во Всероссийском Выста-- вочкоя Центре (медаль лауреата и диплом почета ВВЦ).
Апробация работы. Основные результаты исследований докладывались и обсуждались на отчетных научных конференциях Воронежской государственной технологической академии с 1990 по 1995 гг, на Всесоюзных межреспубликанских конференциях и семинарах ( Ленинград - 1991, Алушта - 1991, Киев - 1991, Краснодар - 1992, Пенза - 1993, Краснодар - 1993, Тамбов - 1994, Сарагоса (Испания) -1995 ).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 32 работы, в том числе получено 1 патент СССР, 7 патентов и 5 положительных решений Роспатента.
Структура и объем работы. Диссертация состоит- из введения, четырех глав, основных выводов, списка литературы и приложений. Работа изложена на 124 страницах машинописного текста, содержит 31 рисунок. Список литературы включает 115 наименований, в том числе 7 иностранных. Приложения к диссертации представлены на 8 страницах.