Введение к работе
Актуальность работы. Российскую кухню невозможно себе представить без кваса, являющегося нашим национальным напитком. Помимо своего непревзойденного вкуса, квас обладает бактерицидными свойствами, улучшает обмен веществ в организме и содержит массу полезных микроэлементов и аминокислот. А так как россияне в последнее время стали больше заботится о своем здоровье, то и квас стал стремительно возвращаться в корзину потребителя.
В настоящее время наиболее распространенным способом производства кваса является приготовление его из концентрата квасного сусла. Однако, ввиду термолабильности данного продукта, процессы его концентрирования должны проводиться при невысоких температурах и минимальной продолжительности контакта с теплообменной поверхностью. Поэтому в пищевой промышленности для приготовления концентрата квасного сусла, как правило, применяют пленочные выпарные аппараты, работающие под вакуумом.
Роторные распылительные испарители (РРИ) обладают рядом преимуществ по сравнению с распространенными вакуумными выпарными аппаратами. Прежде всего, РРИ отличаются большей интенсивностью процессов теплообмена за счет дополнительной турбулизации пленочного течения жидкости в аппарате, возникающей при многократном диспергировании раствора в поле центробежных сил. Также РРИ достаточно компактны и не требуют высоких затрат энергии на организацию своей работы.
Однако процесс теплопередачи в РРИ недостаточно изучен, что препятствует широкому использованию их в пищевой промышленности.
В соответствии с изложенным, актуальным является проведение исследований, направленных на интенсификацию теплообмена и изучение возможности применения РРИ для получения качественного концентрата квасного сусла.
Научной базой исследований в данной области явились работы М.М. Авруцкого, Я. М. Константинова, Ю.И. Макарова, В.М. Олевского, В.Р. Ручинского, М.А. Харисова, А.Ф. Сорокопуда и ряда других ученых.
Цель работы - изучение процесса концентрирования пищевых продуктов в роторном распылительном испарителе в условиях интенсификации теплообмена в греющей рубашке и совершенствование на этой основе технологии производства концентрата квасного сусла.
Задачи исследований:
- изучение физико-химических свойств и теплофизических
характеристик квасного сусла и его концентратов, получение
экспериментально-статистических моделей для их определения;
- исследования процесса теплообмена в РРИ в условиях интенсификации
теплоотдачи в греющей рубашке;
установление оптимальных режимов работы РРИ;
определение технико - экономических характеристик работы РРИ;
разработка рекомендаций по промышленному использованию РРИ для получения концентрата квасного сусла.
Научная новизна:
- определены зависимости основных физико-химических свойств и
теплофизических характеристик квасного сусла и его концентратов от
температуры и содержания сухих растворимых веществ;
- установлены основные закономерности процесса концентрирования
жидких пищевых продуктов в РРИ в условиях интенсификации теплообмена;
- выполнена оценка способов ввода воздуха в теплоноситель (горячую
воду) на интенсивность теплообмена в РРИ;
- получены экспериментально-статистические модели, описывающие
зависимость коэффициентов теплоотдачи от основных параметров на
контактном элементе и в греющей рубашке РРИ в условиях интенсификации
теплообмена.
Теоретическая и практическая значимость:
получены экспериментально-статистические уравнения для расчета физико-химических свойств и теплофизических характеристик квасного сусла в широких диапазонах изменения температур и концентраций сухих веществ;
установлены оптимальные режимы проведения процессов концентрирования жидких пищевых продуктов в РРИ, в том числе и квасного сусла, в условиях интенсификации теплообмена в греющей рубашке;
получены экспериментально-статистические зависимости для расчета основных технико-экономических характеристик РРИ;
- предложена методика уточненного расчета РРИ, позволяющая
определить как основные конструктивные характеристики аппарата, так и
основные параметры процесса;
- материалы диссертации используются в учебном процессе на кафедре
«Машины и аппараты пищевых производств» ФГБОУ ВПО «Кемеровский
технологический институт пищевой промышленности» при выполнении
курсового и дипломного проектирования студентов, обучающихся по
направлению 260600 «Пищевая инженерия».
Достоверность полученных результатов обеспечивается использованием современных средств и методов исследований, обоснованных теоретических положений.
Апробация работы. Основные положения диссертации представлялись:
- на VI Всероссийской научно-практической конференции с
международным участием «Качество продукции, технологий и образования» (г.
Магнитогорск, 2011г.);
- на IV Всероссийской конференции с международным участием
студентов, аспирантов и молодых ученых «Пищевые продукты и здоровье
человека» (г. Кемерово, 2011 г.);
- на V Всероссийской научно-практической конференции "Технологии и
оборудование химической, биотехнологической и пищевой промышленности"
(г. Бийск, 2012 г.);
- на международном научном форуме «Пищевые инновации и
биотехнологии» (г. Кемерово, 2013 г.);
- на научных семинарах кафедры «Машины и аппараты пищевых
производств» ФГБОУ ВПО «Кемеровский технологический институт пищевой
промышленности» (г. Кемерово, 2010-2013 г.г.).
Публикации. По материалам диссертации опубликованы 9 печатных
работ, из них 2 статьи в журнале, рекомендованном ВАК РФ.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, основных выводов, списка литературы (110 источников), 6 приложений, содержит 32 рисунка и 10 таблиц. Основной текст изложен на 114 страницах машинописного текста.
