Содержание к диссертации
Введение
1. Перспективы интенсификации тепломассообмена при производстве сухих бионолимерных продуктов 5
1.1. Перспективы производства и области использования ряда исследуемых продуктов 6
1.2. Выбор перспективного способа и конструкторских решений обезвоживания 8
1.3. Выбор методов предварительной обработки и нанесения продуктов на рабочую поверхность сушилки 20
1.4. Разработка опытно-промышленных установок для сушки биополимерных продуктов 24
2. Анализ основных термодинамических закономерностей взаимодействия продуктов с водой 33
2.1. Механизм взаимодействия исследуемых продуктов с водой 33
2,2. Термодинамика внутреннего массопереноса при взаимодействии продуктов с водой 36
3. Теплофизические и структурно-механические характеристики продуктов как объектов сушки 44
3.1. Стабильность пеноструктур в процессах сушки 44
3.2. Пеноструктурные характеристики продуктов 45
3.3. Теплофизические характеристики исследуемых продуктов 49
3.4. Плотность исследуемых продуктов 50
4. Изучение инфракрасного энергоподвода в процессе сушки 52
5. Исследование влияния основных факторов на эффективность сушки 64
6. Анализ механизма внутреннего тепломассопереноса на основе кинетики сушки 75
7. Расчет полей температур, коэффициентов потенциалопроводности и молярного переноса пара с учетом динамики процесса сушки 85
7.1 Расчет полей температур в слое при радиационной сушке 85
7.2 Методика определения коэффициентов потенциалопроводностии молярного переноса пара 92
7.3. Выбор оптимального количества и расположения ИК-генераторов 95
8. Обобщенная методика интенсификации тепломассообмена, получения рациональных осциллирующих режимов в процессах сушки биополимерных продуктов 102
8.1. Методика получения рациональных осциллирующих режимов сушки 102
8.2. Методика выбора рационального способа сушки 105
Общие выводы и заключение 107
Список использованной литературы 110
Приложения 128
- Выбор перспективного способа и конструкторских решений обезвоживания
- Разработка опытно-промышленных установок для сушки биополимерных продуктов
- Термодинамика внутреннего массопереноса при взаимодействии продуктов с водой
- Пеноструктурные характеристики продуктов
Введение к работе
Интенсификация тепломассообменных процессов в безотходных, экологически безопасных технологиях сырья животного и растительного происхождения, концентратов, сухих кусковых и порошковых продуктов перспективна в настоящее время и ограничивается отсутствием надежных способов и аппаратов для сушки. Специфические механизм внутреннего тепломассопереноса и свойства жидких и пастообразных продуктов не позволяют использовать традиционные способы сушки, как одного из самых перспективных способов консервирования, позволяющего улучшить условия хранения продукта, сократить продолжительность процесса, решить экологические проблемы.
Целесообразность разработки и развития научно-методических основ, рациональных способов, критериев оптимальности, создания гибких модулей обезвоживания, физически обоснованных комплексных методов расчета процессов высокоинтенсивной сушки продуктов животного и растительного происхождения и создание на их базе высокоэффективного сушильного оборудования не вызывает сомнений и представляет научный и практический интерес.
Внедрение и надежное функционирование технологий концентрирования сдерживается отсутствием надежных способов и аппаратов для сушки. Сорбци-онная активность сухих, высокая адгезия и вязкость жидких и пастообразных продуктов, специфика внутреннего тепломассопереноса затрудняют использование традиционных способов сушки, как одного из самых энергоемких процессов пищевой технологии.
Разработка новой технологии и техники сушки - это нетрадиционные ап-паратурно-технологические решения и новые подходы к описанию процесса, позволяющие выбрать рациональный способ сушки; решить задачи прогнозирования процессов, найти пути повышения эффективности процесса и сушильного оборудования.
Это подтверждает актуальность поставленной в диссертационной работе цели.
Работа выполненялась в рамках «Координационного плана научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ Минрыбхоза СССР на 1985-1990гг. (комплексная целевая програмхма «Пелагиаль»)», региональной «Концепции и программы «Создание в Астраханской области комплекса по производству сухих плодоовощных продуктов, переработке и утилизации отходов и производство на их основе кормов, кормовых добавок и других продуктов и товаров» на 1998-2004гг.», а также в соответствии с планами научно-исследовательских работ АГТУ.
Цель и задачи исследований. Целью работы являются теоретические и экспериментальные исследования тепломассообмена и оптимизация процессов высокоинтенсивной сушки биополимерных продуктов. Для достижения цели поставлены следующие задачи:
- определить пути интенсификации тепломассообмена при производстве сухих биополимерных продуктов; проанализировать способы сушки, конструкторские решения сушильных установок;- экспериментально и аналитически ис-
следовать основные теплофизическис (ТФХ), физико-химические (ФХС), структурно-механические (CMC), пеиоструктурпые (ПСХ), оптические (ОХ) и терморадиационные (ТРХ) свойства и характеристики, а также термодинамические закономерности взаимодействия продуктов с водой;
теоретически исследовать инфракрасный (ИК-) энергоподвод и распределение поглощенной энергии в слое продукта;
экспериментально исследовать влияние основных факторов на интенсивность сушки продуктов животного и растительного происхождения;
экспериментально и теоретически исследовать механизм внутреннего те-пломассопереноса при высокоинтенсивной сушке;
разработать физико-математическую модель тепломассообмена в процессах сушки с анализом полей температур и определением коэффициентов потен циалопр о водности и молярного переноса пара, получить зависимости мас-совлагообменных характеристик от параметров процессов;
разработать методику и программное обеспечение для прогнозирования и получения осциллирующих рациональных режимов в процессах сушки, получить рациональные осциллирующие режимы для исследуемых продуктов;
- разработать рекомендации по выбору рациональных способов сушки, конструкторских решений для их осуществления, методов нанесения продуктов на рабочую поверхность и транспортирующие органы сушильных установок.
Выбор перспективного способа и конструкторских решений обезвоживания
Интенсификация процесса сушки тесно связана с развитием новых направлений в технологии и теории сушки и ее аппаратурном оформлении. Сушильная установка - это лишь инструмент, позволяющий повысить эффективность того или иного способа обезвоживания, научно-обоснованному выбору которого на начальном этапе исследований необходимо уделить особенное внимание. Многими исследователями предпринимались попытки экономически обосновать рекомендации по выбору оборудования и разработать критерии оптимальности технологии сушки, принципы создания гибких модулей обезвоживания.
Первые рекомендации по выбору рационального способа сушки разработаны А. В. Лыковым. В работе [322] предложены не только рекомендации по выбору способа сушки, но и алгоритмы определения рационального сушильного оборудования как для периодического, так и для непрерывного способов сушки, разработаны принципы выбора нетрадиционных способов сушки.
Одним из современных способов конвективной сушки жидких продуктов является сушка в распыленном состоянии или распылительная сушка, которая применяется для истинных и коллоидных растворов, суспензий, эмульсий, пульп, паст в различных отраслях промышленности. Экономическая целесообразность распылительной сушки очевидна при необходимости сушки материалов, близких к состоянию насыщения (например, после выпарки), а также при организации в камере сушилки комбинированного процесса обработки. Перспективно применение распылительной вакуумной или "холодной" сушки [161], которая используется для материалов (при нормальных температурах), являющихся твердыми телами. Такие материалы распыляются в нагретом состоянии в потоке холодного воздуха. Испарение происходит за счет тепла, аккумулированного самим материалом. Очевидными достоинствами обладают способы сушки с инстантайзером (гранулятором) и перегретых перед распылением растворов [105]. Для повышения эффективности сушки распылением используется ионизированный газ, при котором чтицы приобретают одноименные заряды и не слипаются. С целью сокращения энергозатрат необходимо правильно выбрать кратность циркуляции и температурный режим [149, 326, 327].
Специфические особенности распылительной сушки обуславливают ряд характерных достоинств этого способа: высокое качество высушиваемого продукта, так как отсутствует его перегрев; готовый продукт не требует дополнительного измельчения и обладает высокой растворимостью; начальная влажность продуктов может быть значительной, а конечная - достаточно низкой и др.
Наряду с этим следует отметить недостатки, присущие сушке в распыленном состоянии: значительные удельные габариты установок, работающих при мягких режимах; сложность и высокая стоимость оборудования для распыл и-вания и улавливания пыли; сравнительно высокие энергетические затраты. Создание сушильных аппаратов со взвешенным слоем материала - одно из перспективных направлений развития сушильной техники, поскольку они просты в конструкции и сушка в них, в ряде случаев, интенсивнее, чем в других аппаратах [220, 214, 144]. Дальнейшее развитие получают сушильные аппараты со взвешенным слоем в виде модификации с использованием встроенных поверхностей нагрева и перемешивающих устройств [65, 232, 231, 222]. Кроме использования перемешивающих устройств, стабилизация гидродинамики в аппаратах большой производительности достигается применением промежуточных режимов псевдоожижения. Значительный интерес представляют сушилки кипящего слоя с импульсным псевдоожижением. Импульсный подвод теплоносителя позволяет осуществлять сушку высокодисперсных, комкующих-ся материалов, обработка которых в обычном псевдоожиженном слое затруднена. Пульсация газового потока препятствует образованию крупных газовых пузырей и сквозных каналов в слое и предотвращает возникновение застойных зон. Импульсное псевдоожижение на 15-30 % повышает коэффициент межфазного теплообмена, на 30% снижает расход ожижающего агента [158]. Возможность ограничения расхода теплоносителя и снижения потерь в результате уноса обрабатываемого продукта позволяет использовать его для малотоннажных производств и сушки дорогостоящих продуктов [255]. В [74] описан аппарат для сушки мелкозернистого материала, в котором осуществляется чередование режима продувки газа через слой снизу вверх и режима разрежения в камере. Каждый период разрежения длится не менее 1,5-2,0 с, продувки - 1 с. Необходимое для сушки тепло подводится от водообогреваемой рубашки и поверхностей нагрева. В [166] рассмотрена высокоэкономичная конвективная сушилка типа «Микрогейзер», в которой кипящий слой сочетается с вибрациями элементов газораспределительной решетки. При этом скорость воздуха в три-четыре раза выше, а удельный расход теплоносителя ниже, чем в кипящем слое.
В последние годы сообщалось о разработке сушилок кипящего слоя при использовании комбинированного конвективно-контактного подвода тепла с применением встроенных обогреваемых элементов, погруженных в слой материала. Сушилки этого типа рекомендуются для тонкодисперсных термолабильных материалов [174, 248,311,312].
Одним из эффективных приемов сушки пастообразных материалов в аппаратах с псевдоожиженным слоем является сушка на инертных телах [256] с предварительным гранулированием исходного материала, с применением обрабатываемого материала в виде «подушки», с использованием инертных тел (например крошки фторопласта). В первых двух типах аппаратов как правило, получают крупнодисперсный или гранулированный продукт, в третьем - тонкодисперсный порошок. Для равномерного высушивания и увеличения движущей силы процесса сушки используются многокамерные сушилки кипящего слоя, которые могут быть с последовательным движением материала и подачей свежего теплоносителя в каждую камеру и ступенчато-противоточные, с противоположным движением газа и материала [214]. Многокамерные сушилки можно создать простым секционированием пространства перегородками [170, 219].
Недостатком аппаратов барабанного и роторного типов остаются узлы уплотнения с камерами загрузки и выгрузки. Одним из интересных решений в области совершенствования конструкции барабанных сушилок является сушилка фирмы РЕС (Франция) [219], состоящая из двух секций: первая - цилиндрическая с подъемно-лопастной насадкой; вторая представляет собой блок (пучок) смежных труб меньшего диаметра, которые также снабжены подъемно-лопастной насадкой, что позволяет увеличить заполнение, а, следовательно, и поверхность теплообмена. Другое решение, разработанное НИИХиммашем [144], предусматривает интенсификацию теплообмена на поверхности материяла в головной чти аппарата за счет боковой щелевой подачи теплоносителя. В результате длина барабана сокращена приблизительно в 1,5 раза, соответственно уменьшаются металло- и энергетические затраты. Новые технические решения и конструкции сушилок предлагают фирмы «Хаземег» (ФРГ), «Кавасаки дзюктё кабусики кайся», «Нара машинери» (Япония), «Литлфод Брос» (США), «Лист» (Швейцария) и др. [188,230,251,313-316].
Разработка опытно-промышленных установок для сушки биополимерных продуктов
На основе проведенного анализа перспективных способов и конструкторских решений обезвоживания, рационализации энергоподвода, выбора метода предварительной обработки и нанесения продукта на транспортирующий орган сушилки при непосредственном участии автора предложены возможные оптимальные конструкторские решения установок для интенсивной сушки биополимерных продуктов.
Представляются перспективными конструкции сушильных установок с дисковым и роторным исполнением транспортирующего органа. Для осуществления подачи жидкого продукта на поверхность сушилки испытывались различные конструкции распылителей центробежного типа. Например, испытана конструкция, позволяющая осуществлять линейное направленное распыление пены с одновременной её дозировкой, в которой ротор с продольными пазами-выемками вращается в цилиндрическом корпусе с поперечной щелью для выхода продукта, внутрь которого подается исходный раствор. Однако, наличие зазора между ротором и корпусом генератора делает эту конструкцию непригодной в первую очередь из-за заклинивания ротора при попадании в зазор продукта, при этом значительны потери продукта, налипающего на свободных частях конструкции. Опробована конструкция, где ротор представлял вал с четырьмя лопастями, рассеченными на лепестки. В этом случае распыление происходит малоэффективно и продукт подается крупными струями. Причем, при стремлении к заклиниванию происходит износ лопастей.
Предложено устройство, где ротор выполнен в виде щетки с полимерными волосками внутри цилиндрического корпуса с нижней подачей (через патру-бок-продуктопровод) исходной смеси. При испытаниях этой конструкции происходит эффективное распыливание и диспергирование пенопродукта, причем волоски щетки при больших скоростях (n = 3000 об/мин) приобретают высокую упругость. Однако такая конструкция чувствительна к равномерной подаче, что делает безусловно необходимой установку дозаторов пен.
Целесообразна верхняя подача продукта на щетку. При этом волоски щетки при вращении должны незначительно задевать поверхность подающего устройства, как бы сбивая пену с патрубка (рис.7), исключая при этом возможность заваливания щетки, образования крупных хлопьев и т.д. При таком методе подачи практически исключается возможность заклинивания распылителя. Распределение напыляемого продукта по ширине диска или другой рабочей поверхности осуществляется за счет перемещения подающего патрубка по длине щеточного распылителя (возвратно-поступательно) для надежной регулировки расхода продукта при отсутствии забивания патрубка и равномерного распре деления продукта по поверхности. Синхронизация движения патрубка и дисков осуществляется за счет привода патрубка от крайнего диска посредством ры-чажно-кулисного механизма, связанного со штырями, расположенными по окружности на периферии диска. Применение других способов нанесения (в частности, трубки с отверстиями различного диаметра по длине и т.п.) не дало удовлетворительных результатов из-за забивания отдельных отверстий и неравномерной подачи продукта по длине подающего устройства.
Разработанная при участии автора принципиальная схема вакуумной пено-сушилки при ИК-энергоподводе и опытно-промышленная установка показаны на рис. 8, 9. Для откачки воздуха из системы рекомендуется использовать водо-кольцевой насос типа ВВН, соединенный с эжектором для обеспечения сравнительно высокого разрежения (до 5 Торр) в камере. Предлагаемая сушилка для обезвоживания жидких и пастообразных материалов может быть использована в пищевой промышленности при производстве сухих РГ и бульонов, а также молочных и лечебно-профилактических продуктов, плодоовощных концентратов и т.д.
Аналогами предлагаемой сушилки можно принять устройство для сушки пищевых продуктов [268], содержащее вакуумную камеру с рабочей поверхностью в виде ленточного конвейера с инфракрасными излучателями, установленными с обеих сторон ленты и съемными ножами для сухого продукта и сушилка [67], в которой для увеличения производительности сушильные поверхности выполнены в виде вращающихся дисков, расположенных на горизонтальном валу. Недостатком этих устройств является невозможность сушки нестабильных пен, низкие удельная производительность с единицы поверхности и объема и качество получаемого продукта, подгорание чти продукта, слабо развитая поверхность сухого продукта, а следовательно, плохая растворимость.
Увеличение удельной производительности с площади рабочей поверхности и объема вакуумной камеры, а также повышение качества получаемого продукта достигается тем, что рабочие поверхности вакуумной сушилки выполнены в виде дисков, насаженных на горизонтальный вал, а механизм нанесения вспененного продукта на поверхности дисков выполнен в виде форсунок, например щеточных, распыляющих пену равномерно на диски с двух сторон. Для равномерной подачи жидкий продукт дозируется жидкостным дозатором и дозатором пены. Для равномерной подачи пены и равномерного распределения подаваемой пены вдоль щеточного распылителя при соблюдении условий надежной регулировки расхода дозировки пены, вспененный продукт подается к каждому распылителю по индивидуальной трубке, в конце которой расположена насадка, совершающая возвратно-поступательное движение по длине щетки. Это позволяет равномерно наносить вспененный продукт тонким слоем на рабочие поверхности сушилки. Устройство для съема сухого продукта выполнено в виде подпружиненных ножей. Удаление продукта из вакуумной камеры осуществляется шлюзовыми затворами, между которыми установлена промежуточная емкость.
Термодинамика внутреннего массопереноса при взаимодействии продуктов с водой
Так как диапазон влагосодержаний, лимитирующий процесс сушки находится в гигроскопической области, то механизм массопереноса, при обезвоживании определяется формой и энергией связи влаги с материалом. Известно [159], что потенциалом переноса влаги является химический потенциал //, который в гигроскопической области является функцией влагосодержания V и температуры Т. В точках перегиба Cm, при данной интерпретации имеет как бы два значения, что приведет к разрывности функции др — f(U„) в характерных точках. Поэтому для графической аппроксимации примем в точках перегиба, где и в действительности Сп меняется по-видимому довольно резко, значения Ст равные средним значениям между величинами Ст соседних участков. Вид зависимости экстремальный, величина 8Р (см. приложения Г, Д) имеет отрицательное значение на ряде участков, что является аномальным для большинства пищевых продуктов. Влага на этом участке перемещается против потока тепла. Здесь, по-видимому, имеет место явление экспериментально обнаруженное Б.В. Дерягиным и Т.П. Сидоренковым [159] и названное авторами "термоосмотическим эффектом". Скорость такого термоосмотического движения пропорциональна градиенту температуры и не зависит от радиуса капилляра. Движение влаги в этом случае обусловлено взаимодействием её с молекулами «Оволакта». Общий поток влаги определяется, по-видимому [159], эффузией (кнудсеновским течением), осложненной ввиду гибкости молекул «Оволакта» уменьшением эквивалентных радиусов и разветвлением сети микрокапилляров в процессе сушки, и, как бы их закупоркой.
Для интенсификации процесса сушки трудносохнущих продуктов, следует, очевидно, увеличить поверхность влагообмена и уменьшить контакты между отдельными частицами для уменьшения эффекта стеклования. Это может быть достигнуто за счет эффективного диспергирования материала в сушильной камере или предварительной аэрацией растворов и их сушкой во вспененном состоянии. Термоосмотический эффект определяет целесообразность объемных, либо поверхностных (со стороны удаления влаги) способов энергоподвода (конвективный, ИК, СВЧ и т. д.). Использование кондуктивного энергоподвода нецелесообразно, так как термоосмотический эффект способствует более быстрому разрушению пенной структуры.
При дальнейшей сорбции молекулы воды проникают в межмолекулярные пространства, образующиеся ввиду изначальной свободной упаковки молекул и их теплового движения, что постепенно приводит к слабому набуханию, ввиду значительной гибкости молекул [98, 235], аморфизации и явления "сорбцион-ной усадки". После третьей характерной точки происходит растворение, возможное в принципе до бесконечного разбавления, при этом гибкие молекулярные цепочки, окруженные гидратными слоями, легко отделяются друг от друга и диффундируют в растворитель, так как молекулы воды, обладая большей подвижностью, вследствие диффузии между молекулами значительно ослабляют связи между ними [98-100, 235, 277, 285, 295]. Однако, наряду с диффузионными явлениями [235], безусловно имеют место иные сложные взаимодействия: образование новых водородных связей за счет боковых групп, развертывание белковых глобул и т.д. На изотерме сорбции можно выделить шесть характерных участков, которые как и точки перегиба особенно наглядно видны при построении зависимости AK J{UP) в полулогарифмических координатах. В этом случае изотерма \v\Aw ftUp) предстает в виде ломаной линии. Логарифмирование целесообразно и с точки зрения математической интерпретации изотерм [277], кроме того это значительно упрощает математическую обработку, ввиду линеаризации зависимостей.
Так как одной из основных целей изучения гигроскопических свойств сухих веществ являются рекомендации по выбору конечной влажности высушиваемых продуктов, согласно [86, 94, 277, 308] целесообразной для процесса хранения является влажность продукта соответствующая образованию "монослоя" (для «Оволакта» Up = 0,085 кг/кг). При этом значении влага наиболее сильно связана с материалом, биологическая активность микроорганизмов не-значи-тельна.
Здесь можно четко выделить границы характерных участков сорбции, соответствующих изменению преимущественного влияния того или иного механизма сорбции [123, 211, 283]. Анализ логарифмических зависимостей активности воды от равновесной влажности и температуры показывает, что они имеют вид ломаных. Каждый из участков соответствует превалированию определенной формы связи влаги с материалом. В точках перегиба для «Оволакта» (рис. 12) (при равновесной влажности 1%, 3%, 8,5%, 15%, 25%) происходит качественное изменение формы связи удаляемой влаги с добавлением осмотической, иммобилизационной, структурной связи.
Пеноструктурные характеристики продуктов
Безусловно интересно изучение пен, образуемых в вакууме за счет самоиспарения и дегазации растворов, что в настоящее время практически невозможно, ввиду отсутствия достаточно корректных методик и лабораторной техники. В этой связи пришлось ограничиться исследованиями кратности пен, образуемых в реальном процессе при низком давлении, а прочие исследования свойств пенопродуктов проводить на модельных, образованных в атмосферных условиях пеноструктурах, имеющих одинаковую кратность /Ї, а следственно и плотность со вспененными в вакууме растворами. Кратность пены определялась, как j =K, + K (33) V V где Угп Уж- объемы газовой фазы и раствора, пошедшего на образование пены. Эксперименты по определению р при вакуумном вспенивании растворов с использованием и без предварительного пенообразования при различных остаточных давлениях в вакуумной камере, проводились по следующей методике: 1) 50 мл раствора с различными концентрациями помещались в мерных стаканах в вакуумную камеру. Давление в камере постепенно понижалось и поддерживалось на определенных дискретных значениях в течении 10 мин для образования пены. Определяя конечный объем пены, вычисляли /?. Отметим, что до давления в камере P-S0 мм рт. ст. вспенивания вообще не наблюдалось. При F=60 мм рт. ст. в наличии было лишь слабое образование крупноячеистой пены на поверхности продукта. Интенсивное самоиспарение и дегазация раствора резко проявились при Р менее 40 мм рт. ст. и в дальнейшем при понижении давления р увеличилась довольно незначительно. При выдержке в вакууме более 10 мин, пеноструктура разрушалась из-за десорбции парогазовой смеси и стекания межпленочной жидкости; 2) предварительно вспененный миксером раствор подавался через трубку в мерный стакан, находящийся в вакуумной камере при Р = 40 мм рт. ст.; после визуального определения объема поданной пены давление повышалось до атмосферного и определялся объем выделившегося после оседания пены раствора, и далее кратность р.
Повышение р при пенообразовании растворов с предварительным вспениванием обусловлено, по-видимому, расширением газовой фазы (дегазацией) при низком давлении. Увеличение кратности пен с ростом концентрации нехарактерно для пенообразования в атмосферных условиях, где обычно /Ї выше при меньших концентрациях, что связано с изменением физико-химических свойств раствора, главным образом с изменением его поверхностного натяжения [237]. Однако в вакууме иной механизм генерирования пен. Так как вспенивание происходит в основном ввиду интенсивного внутреннего самоиспарения, то при повышении концентрации, по-видимому, увеличивается количество центров парообразования.
В экспериментах содержание св. в рыбном бульоне сохранялось в пределах 28 - 30 %. Варьировали количество бульонной добавки в томатную пасту и содержание в ней св.. Результаты исследований показывают, что увеличение концентрации св. в томатной пасте отрицательно сказывается на пенообра-зуюшей способности смеси (рис 13, а). Аналогичные результаты получены по исследованию стойкости пен смесей (см. рис 13, б). При этом отмечалось некоторое снижение стойкости пен в смесях с 15%-ным содержанием св. в томатной пасте. 20 ХЛ 0 20 Х.%
Отметим, что кратность пены определяется не только дисперсными характеристиками, т.е. размерами пузырьков и их распределением, но и существенно зависит от вида укладки [159] пузырьков, их взаимного расположения, толщины пленок при сферической форме ячеек (как в нашем случае). Сферическая форма может перейти в многогранную вследствие утоньшения пленок при очень высокой кратности (больше 20) или вследствие «старения» пены и стекаиия межпленочной жидкости. Это подтверждается следующими наблюдениями. При «старении» пеноструктуры, ввиду стекаиия жидкости, происходит утоньшение пленок и постепенное выпадение осадка. В итоге через определенное время в бюретке снизу образуется слой невспеиенного продукта, а сверху -слой крупноячеистой (с многогранной формой) неоднородной пены, которая не садится в течение нескольких суток, постепенно обезвоживаясь. Многогранная форма [237] ведёт к равновесному состоянию, однако данная структура пены более стабильна, только в случае стационарных "мягких" условий. Например, при незначительном нагреве или механическом вмешательстве, пена разрушается. В реальной пеноструктуре форма пузырьков несколько отличается от шарообразной, за счет контактов пузырьков разных диаметров.
На основе экспериментальных исследований и литературных данных получены аппроксимирующие зависимости для плотности и кратности продуктов от влажности в реальном процессе сушки при условии незначительной усадки материала в процессе высокоинтенсивной сушки. На основании результатов исследования пеноструктурных характеритик рекомендованы целесообразные диапазоны исходных концентраций для различных продуктов и параметры генерирования пены. Установлена текущая кратность пенослоя или слоя продукта при условии отсутствия усадки и с учетом предварительного вспенивания при пеносушке.
