Управление процессом ультрозвуковой сушки пищевых материалов

Размещено на http://www.allbest.ru/

УПРАВЛЕНИЕ ПРОЦЕССОМ УЛЬТРОЗВУКОВОЙ СУШКИ ПИЩЕВЫХ МАТЕРИАЛОВ

Кушнерова И.А., Шрейдер М.Ю., канд. техн. наук

Оренбургский государственный университет

Процесс сушки пищевых материалов - это технологический этап, который заключается в удалении или переносе тепла и влаги под действием тепловой энергии и отводе образующихся паров, путем испарения жидкости за счет подведенного тепла.

Овощи и фрукты, вследствие содержания большого количества влаги, быстро подвергаются порче и гниению. Поэтому зачастую для дальнейшего хранения и использования они подвергаются сушке. Высушенные овощи и фрукты входят в состав полуфабрикатов длительного хранения.

Главным фактором, определяющим качество сушки овощей и фруктов, является правильно спланированное и организованное управление этим процессом.

Сегодня управление процессом сушки сводится к поддержанию заданных по времени параметров сушильного агента - температурой подаваемого воздуха, скоростью потока, временем сушки.

Наиболее распространенный способ сушки заключается в удалении или переносе тепла и влаги под действием тепловой энергии и отводе образующихся паров, путем испарения жидкости за счет подведенного тепла. Однако в случае сушки овощей и фруктов происходит значительное снижение качества продукта, за счет разрушения витаминов, содержащихся в них.

Решить данную проблему возможно при использовании ультразвукового метода, заключающегося в устранении влажности из материалов под воздействием усиленных звуковых колебаний.

Ультразвуковая сушка - устранение влажности из материалов под воздействием усиленных звуковых колебаний. В значимом пределе результативность ультразвуковой сушки сопряжена с ускорением процессов теплообмена в ультразвуковой области.

Достоинствами данного метода являются:

- высокая интенсивность процесса сушки (по данным экспериментов, может вырасти в 5 и более раз);

- возможность обеспечения качественного и эффективного сушки при низких температурах, или принципиально без повышения температуры (что исключает разрушение структуры, сохранения всхожести зерна и т.п.);

- снижение энергозатрат (эксперименты позволяют утверждать, что энергозатраты можно уменьшить в 1,5-2 и более раз);

- возможность сушки практически всех материалов без существенного изменения конструкции сушилки;

- экологичность технологии благодаря отсутствию продуктов горения топлива.

Для осуществления данного процесса разработана установка УЗС-1,2/27-О, представленная на рисунке 1.

Особенность ультразвуковой сушки обусловлена достаточно высокой стоимостью используемой энергии и низким КПД (20-25%) излучателей, работающих в газовых средах.

Процесс сушки в ультразвуковой сушилке обеспечивает интенсификацию процесса сушки продуктов, не допускающих повышение температуры при сушке. С ее помощью можно регулировать температурный режим, что позволяет осуществлять сушку без нагрева [1].

Система влияния упругих волн на влагу находится в зависимости с агрегатным состоянием материала, его влаги, объема элементов высушиваемого материала, вида взаимосвязи влажности с ним и данных акустического поля [2].

Первый этап сушки, характеризуется постоянством скорости сушки. В свою очередь различия состоят в том, что влага, которая удаляется с поверхностей высушиваемых материалов, постоянно восполняется прибывающей влагой из его внутренних слоев. Быстрота сушки определяется в этой стадии градиентом концентрации жидкости в диффузном пограничном слое [3].

Рисунок 1 - Ультразвуковая сушилка

Под воздействием ультразвука процесс улетучивания жидкости с поверхности стремительно ускоряется, так как во влажной поверхности возникают акустические потоки, которые вызывают деформацию диффузионного пограничного слоя при этом он, делается более тонким, градиент концентрации увеличивается, что и приводит к ускорению удаления влаги с поверхности. Существенное воздействие акустических потоков в первый промежуток сушки сопряжено со сравнительно небольшой толщиной их пограничного слоя.

Второй этап сушки, обозначаемый как промежуток падающей скорости, характеризуется небольшой влажностью материала и слабым поступлением воды изнутри, в связи с чем, не восполняется ее убыль на поверхности и воздействие акустических колебаний сводится к увеличению коэффициента диффузии жидкости в результате ее нагрева при поглощении ультразвука в микрокапиллярах и порах. Однако нагрев материала в звуковом поле не слишком велик и повышение коэффициента диффузии никак не превосходит и существенного ускорения сушки на этой стадии не прослеживается.

Сегодня управление процессом сушки сводится к поддержанию заданных по времени параметров, при этом никак не учитывается влияние этих параметров на качество конечного продукта.

Таким образом, существует необходимость разработки математической модели, на основе которой будет осуществляться управление процессом сушки пищевых материалов с учетом всех критериев качества.

сушка пищевой энергия ультразвук

Список литературы

1. Ультразвуковая сушилка / U-sonic [Официальный сайт] - Режим доступа:http://usonic.ru/catalog/apparaty_spetsializirovannogo_promyshlennogo_naznacheniya/drying/

2. Управление сушильной камерой / Сушильные камеры от производителя [Официальный сайт] - Режим доступа: http://www.scron.ru/sushka_drevesiny/control.html

3. Хмелев В.Н. Ультразвуковые многофункциональные и специализированные аппараты для интенсификации технологических процессов в промышленности [Текст] / В.Н. Хмелев, А.В. Шалунов [и др.]. - Барнаул: АлтГТУ, 2007. - 416 с.

4. Физические основы ультразвуковой технологии [Текст] / под ред.

Л.Д. Розенберга. - М.: Наука, 1969. - 689c.

5. Ультразвук / Под ред. И.П. Голяминой. - М.: Советская Энциклопедия, 1979.

Размещено на Allbest.ru