Введение к работе
Актуальность работы. Среди проблем, стоящих перед перерабатывающей промышленностью, первостепенное значение в последние годы приобретает разработка пищевых продуктов, восполняющих дефицит витаминов и других биололічески активных веществ в рационе питания современного человека. Большие резервы в решении данной проблемы заложены в производстве комбинированных молочных продуктов с различными наполнителями. Комбинирование заключается в добавлении к молоку и молочным продуктам сырья растительного и животного происхождения. Среди всего многообразия наполнителей растительного происхождения концентрированные плодово-ягодные экстракты отличаются высоким содержанием биологически активных веществ и простотой технологии внесения в готовый продукт.
Одним из наиболее простых, дешёвых и доступных способов концентрирования экстрактов является метод выпаривания. При этом для более полного сохранения биологически активных веществ в экстрактах процессы выпаривания водно-спиртового растворителя из них должны проводиться при невысоких температурах и непродолжительное время. Эти требования соблюдаются в вакуумных выпарных аппаратах.
Широкое распространение при производстве ганцентрированных соков и экстрактов получили роторно-плёночные вакуумные выпарные аппараты, обработка продукта в которых производится в условиях сформирования плёночного течения с одновременным перемешиванием плёнки вращающимися лопастями ротора. Однако они характеризуются недостаточно интенсивной турбулизацией паровой и жидкой фаз. Этот недостаток устраняется в роторных распылительных аппаратах (РРА), в которых вращающийся ротор распределяет в объеме контактных элементов жидкость в виде струй и капель, что приводит к образованию развитой и интенсивно обновляющейся поверхности межфазс-вого контакта на обогреваемом корпусе.
РРА отличаются высокой эффективностью тепло - и массообменных процессов и низким гидравлическим сопротивлением (10*30 Па на один контактный элемент) при высокой удельной плотности орошения. Это позволяет интенсифицировать процесс, уменьшить эксплуатационные расходы и габаритные размеры аппарата. Однако недостаточная изученность гидродинамики, тепло - и массолередачи, отсутствие обоснованных методов расчета препятствуют широкому использованию РРА в промышленности.
Поэтому теоретическое и экспериментальное изучение этих вопросов, разработка практических рекомендаций по расчёту и конструированию роторных распылительных
испарителей, предназначенных для деалкоголизации и обезвоживания жидких спиртосодержащих пищевых продуктов и полуфабрикатов, применение роторных испарителей при производстве комбинированных молочных продуктов составляют основное содержание настоящей работы.
Цель работы. Изучение особенностей гидродинамики факела распылённой жидкости и определение путей интенсификации тепло - и массообмена в роторном распылительном аппарате.
Эта цель достигалась комплексным решением следующих задач: исследование отдельных источников брызгоуноса с целью получения математических зависимостей для расчёта условий сепарации и брызгоуноса на контактном элементе; изучение гидравлического сопротивления контактного элемента РРА и разработка методики его расчёта; исследование массоотдачи на контактном элементе РРА и получение расчётной зависимости для определения коэффициента массоотдачи при ударе капель о пластинки пристенного каплеотбойника; изучение теплопередачи в РРА; разработка рекомендаций по расчёту и конструированию роторных распылительных испарителей.
Научная новизна. 1. Исследованы основные параметры, определяющие брызго-унос в РРА с прямоточным закрученным движением газожидкостного потока и разработана математическая модель, описывающая процесс брызгоуноса в широком диапазоне изменения параметров.
2. Показано, что факел распылённой жидкости обладает свойством внутренней
сепарации. Предложена математическая модель, описывающая сепарацию капель е
факеле распылённой жидкости.
3. Исследовано влияние основных конструктивных, режимных и физика
химических параметров на гидравлическое сопротивление контактного элемента, полу
чены расчётные зависимости для определения его отдельных составляющих.
4. Установлены основные закономерности массоотдачи в газовой фазе на кон
тактном элементе РРА Получено эмпирическое уравнение для расчёта коэффициент;
массоотдачи в газовой фазе при ударе капель жидкости о пластинки пристенного капле
- отбойника.
Практическая значимость. 1. Разработана методика расчёта верхней предельное нагрузки по газу (пару) РРА с прямоточным закрученным движением газожидкостного по тока.
2. Разработана методика расчета и рекомендации по расчёту и конструированию
роторных распылительных испарителей.
-
Разработана техдокументация на роторный распылительный испаритель, предназначенный для деалкоголизации и обезвоживания экстрактов из местного растительного сырья на Новокемеровском пивобезалкогольном заводе.
-
Разработана техдокументация на экстракты черноплоднорябиновый и черносмородиновый, полученные с использованием роторного распылительного испарителя. На Кемеровском молочном комбинате опробованы способы получения сливочного мороженого и кисломолочного напитка с использованием полученных экстрактов.
Апробация работы. Результаты работы докладывались на:
2-й международной научно - практической конференции «Реформирование экономики региона: опыт, проблемы, перспективы» (г. Кемерово, 1996 г.);
Российской научно - практической конференции «Образование в условиях реформ: опыт, проблемы, научные исследования» (г. Кемерово, 1997 г.);
Международной научно - практической конференции «Прогрессивные технологии и оборудование для пищевой промышленности» (г. Воронеж, 1997 г.);
Публикации. По теме диссертации опубликовано 12 печатных работ.
Структура и объём работы. Основное содержание диссертационной работы изложено на 136 страницах машинописного текста. Диссертация содержит 33 рисунка, 12 таблиц, состоит из введения, четырёх глав, общих выводов, списка литературы из 134 наименований, 11 приложений.
