Содержание к диссертации
Глава I. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА, ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ
ИССЛЕДОВАНИЯ 9
Особенности сушки плодов и ягод 9
Современные технологии и устройства сушки растительной продукции 10
1.3. Анализ влияния вибрационного воздействия на продукт и
процессы тепломассопереноса 22
Поведение продукта размещенного в виброкипящем слое 22
Влияние вибрационного воздействия на процессы тепломассопереноса 24
Обоснование выбора конструктивно-технологической схемы сушильного аппарата 29
Выводы, цель и задачи исследования 36 Глава 2. ФИЗИКО- МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ПЛОДОВ РЯБИНЫ
2.1. Цели и задачи исследований физико-механических
свойств плодов рябины 38
2.2. Методика исследований изучения физико-механических
свойств плодов рябины 39
2.3. Результаты исследований физико-механических
свойств плодов рябины 43
2.4. Выводы по главе 47
Глава 3. ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ПАРАМЕТРОВ И РЕЖИ
МОВ РАБОТЫ ВИБРАЦИОННЫХ СУШИЛЬНЫХ АППАРАТОВ 48
3.1. Модель, описывающая динамику виброкипящего слоя 48
Перемещение продукта по горизонтальным перфорированным тарелкам 48
Движение высушиваемых материалов в виброкипящем слое 55
3.2. Модель, описывающая кинетику сушки продукта 58
Способы интенсификации процесса сушки 58
Математическая модель определения скорости сушки 61
3.3. Зависимости для расчета производительности
вибрационного сушильного аппарата 67
Материальная и тепловая модель процесса сушки 69
Выводы по главе 73 Глава 4. ПРОГРАММА И МЕТОДИКИ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ 75
4.1. Методика проведения экспериментов по изучению
факторов, влияющих на изменение показателя энергоемкости
процесса сушки 76
Описание установки 76
Методика измерения амплитуды вибрации при сушке продукта в вибрационном аппарате 84
Методика выявления факторов, влияющих на
изменение показателя энергоемкости процесса сушки 85
Постановка задачи оптимизации 87
Методика анализа экспериментальных данных 88
Методика обработки результатов многофакторного эксперимента 89
4.2. Методика проведения эксперимента по изучению процесса
перемешивания и перемещения плодов рябины по горизонтальным
тарелкам рабочей камеры вибрационного аппарата 91
4.2.1. Методика проведения эксперимента по изучению
процесса перемешивания продукта 91
4.2.2. Методика проведения эксперимента по изучению
скорости виброперемещения материала 93
4.3. Методика проведения эксперимента по изучению
процессов массообмена и определения неравномерности
сушки плодов рябины в вибрационном сушильном аппарате 95
4
Глава 5. РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ
И ИХ АНАЛИЗ 96
5.1. Результаты экспериментальных исследований, влияющих
на изменение показателя энергоемкости процесса сушки 96
5.2. Результаты проведения эксперимента по изучению процесса
перемешивания и перемещения плодов рябины по горизонтальным
тарелкам рабочей камеры вибрационного аппарата 101
5.2.1. Результаты проведения эксперимента по изучению
процесса перемешивания продукта 101
5.2.2. Результаты проведения эксперимента по изучению
скорости виброперемещения материала 104
Результаты проведения эксперимента по изучению процессов массообмена и неравномерности сушки плодов рябины в вибрационном сушильном аппарате 105
Выводы по главе 108 Глава 6. ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ПРИМЕНЕНИЯ ВИБРАЦИОННОГО СУШИЛЬНОГО АППАРАТА 109
6.1. Методика расчета конструктивно-технологических
параметров и режимов работы вибрационного сушильного аппарата 109
6.2. Обоснование экономической эффективности применения
вибрационного сушильного аппарата 113
ОБЩИЕ ВЫВОДЫ - 122
ЛИТЕРАТУРА 124
ПРИЛОЖЕНИЯ 134
Введение к работе
Проблема развития и широкого внедрения энергосберегающих технологий для послеуборочной обработки плодово-ягодной продукции составляет в настоящее время актуальную область научных исследований. Решение данной проблемы оказывает непосредственное влияние на укрепление экономического потенциала страны.
Один из основных негативных факторов состояния современного сельскохозяйственного производства - высокая энергоемкость конечной продукции, которая в 2...3 раза превышает аналогичные показатели развитых стран [93].
Отсюда завышенные затраты на топливно-энергетические ресурсы, высокая себестоимость продукции растениеводства и животноводства, их низкая конкурентная способность на мировом рынке [33].
На величину удельных расходов энергоносителей значительное влияние оказывают расходы энергии на тепловые процессы, важнейшим из которых является сушка материала [10, 52].
С приходом рыночных отношений в сельскохозяйственном производстве появились предприятия с различной формой собственности. Помимо крупных агропромышленных предприятий появилось множество небольших сельскохозяйственных производственных кооперативов, фермеров и мелких частных перерабатывающих предприятий, занимающихся выращиванием или переработкой плодов и овощей (в том числе ягод). Таким хозяйствам экономически целесообразно хранить полученный урожай непосредственно в своих хозяйствах и осуществлять торговлю им в наиболее благоприятное с точки зрения ценовой политики время. Например, в странах северной Америки (США, Канада) около 75 % сушильной техники непосредственно сосредоточено на фермах.
Непрерывное повышение стоимости энергоресурсов и высокие требования к качеству и экологичности технологии сушки приводит к существенному удорожанию сушеных плодов рябины.
Область распространения рябины обыкновенной (Sorbus aucuparia L.) охватывает почти всю Европу. Плоды красной рябины широко используют в пи-
щевой и фармацевтической промышленности, из них изготавливают различные настойки, пищевые добавки, а также используют в целом (высушенном) виде.
Получение качественного и дешевого сушеного продукта возможно только путем повышения скорости сушки, уменьшением ее энергоемкости и продолжительности, однако, при всем многообразии существующих в настоящее время способов сушки плодов на небольших предприятиях и фермах применяют в большинстве случаев шкафные сушилки, которые не могут обеспечить качественную и ресурсосберегающею технологию сушки.
Большинство известных способов интенсификации тепломассопереноса в существующем сушильном оборудовании уже не позволяют значительно повысить эффективность этих установок при условии сохранения его качества продукта [1, 36, 55]. Многочисленными исследованиями доказано, что применение вибрации позволяет существенно интенсифицировать процесс сушки. Но вибрационного оборудования для сушки плодов рябины, до сих пор не создано. Возникает необходимость в дальнейшем углублении научных исследований, направленных на разработку, обоснование конструктивно-технологических параметров и режимов работы вибрационных сушильных аппаратов для сушки плодов рябины. Поэтому поиск путей интенсификации процесса сушки при сохранении качества плодов и ягод являются актуальным направлением исследований.
Цель работы
Повышение эффективности процесса сушки плодов рябины, путем обоснования конструктивно-технологических параметров вибрационного сушильного аппарата.
Объект исследований
Технологический процесс сушки плодов рябины в вибрационном сушильном аппарате.
Методы исследования
Включали основные положения теоретической механики, тепло- массо-переноса, механики сыпучих тел, методов математической статистики, плани-
7 рования экспериментов, стандартные и вновь разработанные методики. Расчеты и обработка данных исследований осуществлялись на ЭВМ.
На защиту выносятся:
исследования физико-механических свойств плодов рябины;
конструктивно - технологическая схема вибрационного сушильного аппарата для сушки плодов рябины;
теоретическое обоснование конструктивно — технологических параметров и режимов вибрационного сушильного аппарата.
Научная новизна заключается в результатах:
исследованы физико-механические свойства плодов рябины;
разработана конструктивно - технологическая схема вибрационного сушильного аппарата для сушки плодов рябины;
теоретически обоснованы конструктивно - технологические параметры и режимы вибрационного сушильного аппарата.
Практическая ценность
Состоит в разработке способа сушки плодово-ягодных культур в вибрационном аппарате, который обеспечивает интенсификацию тепломассоперено-са при сохранении качества продукта. Создана конструкция малогабаритного вибрационного аппарата для сушки рябины и других продуктов и методика его расчета на основе полученных экспериментальных данных.
Реализация результатов исследований
Рекомендации по проектированию вибрационных сушильных аппаратов приняты к внедрению ГНУ инженерный центр «Садпитомникмаш» (г. Мичуринск), для создания производственного образца. Результаты теоретических и экспериментальных исследований использованы в учебном процессе на кафедре «Механизация сельского хозяйства» РГСХА имени проф. П.А. Костыче-ва.
Апробация работы
Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на ряде международных научно-технических конференциях и выстав-
8 ках: «Посвященной 160 -летию со дня рождения профессора П.А. Костычева и 55-летию образования инженерного факультета» (г. Рязань, 2005 г.); Выставка по направлению 653900 - "Биомедицинская техника и инженерия" (г. Тамбов, 2005 г.); международная научно-техническая конференция "Посвященная 70 -летию со дня основания агроуниверситета" (г.Мичуринск, 2001 г.).
Публикация результатов исследований
По теме диссертации опубликовано 6 работ. Общий объем публикаций
» 1,01 п.л.
Объем и структура и диссертации Диссертационная работа состоит из введения, 6 глав, выводов, списка литературы из 115 наименований и приложений. Работа содержит 133 страницы основного текста, 31 рисунок и 14 таблиц.
