Введение к работе
Актуальность работы. Специфика развития отрасли консервной промышленности, производящей фруктовые соки, в том числе яблочный сок, заключается в том, что в соответствии с потребностями рынка обеспечиваются высокое качество и длительные сроки хранения, в течение которых не должны изменяться потребительские свойства, в частности, недопустимо образование в соках осадка. В этой связи увеличивается производство яблочного сока высшего сорта, изготовленного из культурных сортов. Последний должен быть прозрачным, без осадка. Это обеспечивается расширением внедрения процессов осветления соков фильтрованием. При фильтрации соков образуются сжимаемые осадки, что затрудняет получение сока высокого качества при обычной фильтрации в одну стадию. На второй стадии часто применяют дорогостоящий фильтр-картон. Более перспективным является использование вспомогательных веществ (ФВВ).
Теория сжимаемых осадков не учитывает изменения свойств осадка по высоте его слоя, а широкий ассортимент яблочных соков с разными свойствами затрудняет непосредственное применение теории и требует адаптации на модельных фильтрах, т. е. использования совмещенных методов математического и физического моделирования. В этой связи актуальным является дальнейшее развитие математических моделей процессов фильтрования с образованием сжимаемых осадков и с использованием вспомогательных веществ, создание средств их адаптации к изменяющимся свойствам сока по данным модельного эксперимента и разработка методики проектного расчета системы фильтрации.
Диссертационная работа выполнялась в соответствии с федеральной научно-технической программой Минобразования РФ «Разработка теории фазового равновесия в системах «жидкость - капиллярно-пористое тело», типичных для пищевого возобновляемого сырья» (№ гос. регистрации 01200103156).
Цель и задачи исследования. Цель настоящей работы состоит в разработке математических моделей фильтрования с образованием сжимаемых осадков и фильтрования с использованием вспомогательных веществ, методики проектного расчета фильтрования, а также в совершенствовании системы фильтрования яблочного сока.
Для достижения поставленной цели решались следующие задачи: 1. экспериментальное определение и описание зависимости пористости осадка
яблочного сока от напряжения сжатия; 2. определение соотношения между пористостью осадка и его удельным сопротивлением;
і і її * і -
" fOC, НАЦИОНАЛЬНАЯ І БИСЛИОТЄКА . I . swan
її. і —л
-
вывод зависимости удельного сопротивления осадка от концентрации вспомогательного вещества и примеси;
-
развитие теории фильтрации через намывной слой вспомогательного вещества и разработка математической модели процесса;
-
анализ процесса фильтрования яблочного сока с образованием сжимаемого осадка и разработка его математической модели;
-
разработка методики экспериментального определения удельного объема осадка при нулевом перепаде давления;
-
разработка методики совмещенного математического и физического моделирования процесса фильтрования и средств адаптации математической модели к изменяющимся свойствам сока;
8 совершенствование системы фильтрования яблочного сока. Научная новизна работы заключается в том, что
разработана математическая модель процесса фильтрования яблочного сока с образованием сжимаемых осадков, учитывающая изменение их свойств;
разработана математическая модель фильтрования через намывной слой вспомогательных веществ, использующая адсорбционный механизм осветления;
разработана методика совмещенного физического и математического моделирования процесса фильтрования для решения проектных и производственных задач в условиях изменяющихся параметров и свойств осадков, получаемых из яблочных соков.
Достоверность и надежность результатов подтверждается проверкой теории по собственным экспериментальным данным. Конкретные технологические режимы предложено определять путем сочетания методов модельного (физического) и математического моделирования.
Практическая значимость работы заключается в том, что
усовершенствован процесс фильтрации яблочного сока;
определены параметры и свойства осадка яблочного сока, необходимые для моделирования процессов его фильтрования;
на основе эксперимента по фильтрации яблочного сока подтверждена достоверность модели фильтрации;
выполнен проектный расчет системы фильтрования для линии производительностью 3 м3/ч по яблочному соку.
Апробация работы. Основные положения диссертации доложены на Международной конференции молодых ученых «От фундаментальной науки - к новым технологиями Химия и биотехнология биологически активных веществ, пи-
5 щевых продуктов и добавок. Экологически безопасные технологии» (г. Тверь,
2002 г.); на международной научно-практической конференции «Научные осно
вы процессов, аппаратов и машин пищевых производств» (г. Краснодар, 2002 г.);
на четвертой Всероссийской научно-практической конференции студентов, ас
пирантов, докторантов и молодых ученых «Наука - XXI веку» (г. Майкоп,
2003 г.); на международной научно-практической конференции «Актуальные
направления развития экологически безопасных технологий производства, хра
нения и переработки сельскохозяйственной продукции» (г. Воронеж, 2003 г.), на
IV международной научно-технической конференции «Техника и технология
пищевых производств» (г. Могилев, 2003 г.).
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 9 работ.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 4 глав, выводов, списка использозанной литературы, приложений. Работа изложена на 126 страницах, содержит 25 рисунков и 24 таблицы.
