Кінетика комбінованих процесів виробництва екстрактів кави в мікрохвильовому полі
Вантажиться...
Дата
2013
Автори
Назва журналу
Номер ISSN
Назва тому
Видавець
ОНАХТ
Анотація
Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.18.12 – процеси та обладнання харчових, мікробіологічних та фармацевтичних виробництв.
У дисертації розглянуті можливості використання МХ випромінювання під час екстрагування кавових зерен, визначені залежності впливу теплових і гідродинамічних умов у екстракторі на кінетику процесу екстрагування, розроблено спосіб отримання кавових екстрактів з кавового шламу, що дозволяє збільшити вихід готової продукції і, таким чином, скоротити норми витрат кавової сировини, та запропоновано методику розрахунку таких екстракторів. Наведено результати експериментальних досліджень, спрямованих на вивчення кінетики комбінованих процесів екстрагування з кавового шламу. Складено узагальнений алгоритм перевірочного розрахунку мікрохвильового екстрактора, вхідними параметрами якого є початкові параметри екстрагента і кавового шламу, витратні та енергетичні параметри процесу, з метою визначення концентрації на виході з екстрактора при різному сполученні вхідних конструктивних і технологічних параметрів. Для синтезу енергоефективного апарату проведена оптимізація конструктивних і режимних параметрів МХ установки. Цільова функція враховує річне споживання енергії установкою, вартість енергії споживаної установкою; вартість установки і кількість сировини заощадженої за рахунок додаткового вилучення зі шламу кави. За підсумками оптимізації розроблений типорозмірний ряд мікрохвильових екстракторів безперервної дії для екстрагування шламу продуктивністю 6...96 кг/год., потужність, що підводиться електромагнітними інтенсифікаторами становить до 26 кВт . При цьому термін окупності запропонованих установок не перевищує - 0,5 року. Пропонується апаратурне оформлення для здійснення способу додаткового вилучення водорозчинних речовин з твердої і рідкої частин кавового шламу, що дозволяє збільшити вихід готової продукції і, таким чином, скоротити норми витрати кавової сировини. Результати роботи впроваджено у виробництво на підприємстві ПАТ «Енні Фудз» м. Одеса.
Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.18.12 – процессы и оборудование пищевых, микробиологических и фармацевтических производств. В диссертации рассмотрены возможности использования микроволнового (МВ) излучения при экстрагировании кофейных зерен, определены зависимости влияния тепловых и гидродинамических условий в экстракторе на кинетику процесса экстрагирования, разработан способ получения кофейных экстрактов из кофейного шлама и предложена методика расчета таких экстракторов. В результате анализа литературных данных показаны особенности протекания процессов в условиях МВ нагрева, преимущества использования этого источника энергии по сравнению с традиционными способами нагрева. Обоснована перспективность комбинированных процессов, в которых с помощью микроволнового воздействия возможна значительная интенсификация процесса массопереноса. Показана перспективность дополнительной переработки кофейного шлама. Показано противоречие между конструктивными решениями, технологическими аспектами и эффективностью использования сырья и показана физическая схема и механизм процесса. Записаны кинетические зависимости внутренней и внешней задачи массопереноса с учетом бародиффузионного потока. На основании теории размерностей получен общий вид критериального уравнения для определения эффективного коэффициента массоотдачи, учитывающего внутри-, внешне- и бародифузийные процессы. Разработаны методики определения коэффициентов массоотдачи и обобщения результатов экспериментов. Приведены результаты экспериментальных исследований, направленных на изучение кинетики комбинированных процессов экстрагирования из кофейного шлама. В результате гидравлических испытаний установлена рациональная конструкция кассеты и технологические факторы, обеспечивающие стабильные параметры массообменного модуля, на котором проводились опыты, направленные на изучение кинетики экстрагирования из кофейного шлама. Составлен обобщенный алгоритм проверочного расчета микроволнового экстрактора, входными параметрами которого являются начальные параметры экстрагента и кофейного шлама, расходные и энергетические параметры процесса, с целью определения концентрации на выходе из экстрактора при различном сочетании входных конструктивных и технологических параметров. По результатам проведенных исследований был разработан экспериментально-промышленный образец МВ экстрактора непрерывного действия. Предлагается аппаратурное оформление для осуществления способа дополнительного извлечения водорастворимых веществ из твердой и жидкой частей кофейного шлама, позволяющее увеличить выход готовой продукции и, таким образом, сократить нормы расхода кофе - сырья. Результаты работы внедрены в производство на предприятии ПАО «Енни Фудз» г. Одесса.
The candidate’s thesis in technical sciences, specialty 05.18.12 – processes and equipment of food, microbiological and pharmaceutical productions. The dissertation examined the possibility of using microwave radiation of coffee bean extracting depending influence of thermal and hydrodynamic conditions in the extractor on the kinetics of the extraction process, a process for producing coffee extracts from coffee slurry that can increase the output of finished product and thus reduce the expense we nor coffee raw materials, and proposed a method of calculation of such extractors. The results of experimental studies aimed at studying the kinetics of the combined processes of extraction of coffee sludge. Done generalized algorithm testing calculation microwave extractor, input parameters which are initial settings extracting and coffee sludge, consumables and energy parameters of the process, in order to determine the concentration at the outlet of the extractor with various combinations of input design and process parameters. For the synthesis of energy-efficient device design and the optimization of microwave installation operational parameters. The objective function takes into account the annual energy consumption of the installation, the cost of energy consumed by the plant, the cost of installing and raw material savings due to the additional removal of sludge coffee. As a result of optimizing the number of dimension designed microwave extractors continuous extraction for sludge capacity 6...96 kg/h. The power supplied by electromagnetic intensifiers up to 26 kW. In this case, the payback period of the proposed plant does not exceed - 0.5 years. Equipment design is proposed for carrying out the method further removal of water-soluble substances from the solid and liquid parts of the coffee sludge, thus increasing the yield of finished products and thus reduce the rates of consumption of raw coffee. The results of the work put into production at the company PAO Enny Foods (Enny Foods, PLC) Odessa.
Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.18.12 – процессы и оборудование пищевых, микробиологических и фармацевтических производств. В диссертации рассмотрены возможности использования микроволнового (МВ) излучения при экстрагировании кофейных зерен, определены зависимости влияния тепловых и гидродинамических условий в экстракторе на кинетику процесса экстрагирования, разработан способ получения кофейных экстрактов из кофейного шлама и предложена методика расчета таких экстракторов. В результате анализа литературных данных показаны особенности протекания процессов в условиях МВ нагрева, преимущества использования этого источника энергии по сравнению с традиционными способами нагрева. Обоснована перспективность комбинированных процессов, в которых с помощью микроволнового воздействия возможна значительная интенсификация процесса массопереноса. Показана перспективность дополнительной переработки кофейного шлама. Показано противоречие между конструктивными решениями, технологическими аспектами и эффективностью использования сырья и показана физическая схема и механизм процесса. Записаны кинетические зависимости внутренней и внешней задачи массопереноса с учетом бародиффузионного потока. На основании теории размерностей получен общий вид критериального уравнения для определения эффективного коэффициента массоотдачи, учитывающего внутри-, внешне- и бародифузийные процессы. Разработаны методики определения коэффициентов массоотдачи и обобщения результатов экспериментов. Приведены результаты экспериментальных исследований, направленных на изучение кинетики комбинированных процессов экстрагирования из кофейного шлама. В результате гидравлических испытаний установлена рациональная конструкция кассеты и технологические факторы, обеспечивающие стабильные параметры массообменного модуля, на котором проводились опыты, направленные на изучение кинетики экстрагирования из кофейного шлама. Составлен обобщенный алгоритм проверочного расчета микроволнового экстрактора, входными параметрами которого являются начальные параметры экстрагента и кофейного шлама, расходные и энергетические параметры процесса, с целью определения концентрации на выходе из экстрактора при различном сочетании входных конструктивных и технологических параметров. По результатам проведенных исследований был разработан экспериментально-промышленный образец МВ экстрактора непрерывного действия. Предлагается аппаратурное оформление для осуществления способа дополнительного извлечения водорастворимых веществ из твердой и жидкой частей кофейного шлама, позволяющее увеличить выход готовой продукции и, таким образом, сократить нормы расхода кофе - сырья. Результаты работы внедрены в производство на предприятии ПАО «Енни Фудз» г. Одесса.
The candidate’s thesis in technical sciences, specialty 05.18.12 – processes and equipment of food, microbiological and pharmaceutical productions. The dissertation examined the possibility of using microwave radiation of coffee bean extracting depending influence of thermal and hydrodynamic conditions in the extractor on the kinetics of the extraction process, a process for producing coffee extracts from coffee slurry that can increase the output of finished product and thus reduce the expense we nor coffee raw materials, and proposed a method of calculation of such extractors. The results of experimental studies aimed at studying the kinetics of the combined processes of extraction of coffee sludge. Done generalized algorithm testing calculation microwave extractor, input parameters which are initial settings extracting and coffee sludge, consumables and energy parameters of the process, in order to determine the concentration at the outlet of the extractor with various combinations of input design and process parameters. For the synthesis of energy-efficient device design and the optimization of microwave installation operational parameters. The objective function takes into account the annual energy consumption of the installation, the cost of energy consumed by the plant, the cost of installing and raw material savings due to the additional removal of sludge coffee. As a result of optimizing the number of dimension designed microwave extractors continuous extraction for sludge capacity 6...96 kg/h. The power supplied by electromagnetic intensifiers up to 26 kW. In this case, the payback period of the proposed plant does not exceed - 0.5 years. Equipment design is proposed for carrying out the method further removal of water-soluble substances from the solid and liquid parts of the coffee sludge, thus increasing the yield of finished products and thus reduce the rates of consumption of raw coffee. The results of the work put into production at the company PAO Enny Foods (Enny Foods, PLC) Odessa.
Опис
Макієвська, Т. Л. Кінетика комбінованих процесів виробництва екстрактів кави в мікрохвильовому полі : автореф. дис. ... канд. техн. наук : спец. 05.18.12 "Процеси та обладнання харчових, мікробіологічних та фармацевтичних виробництв" / Макієвська Тетяна Леонідівна ; наук. кер. О. Г. Бурдо ; Одес. нац. акад. харч. технологій. – Одеса : ОНАХТ, 2013. – 20 с.
Ключові слова
кавовий шлам, екстракція, кінетика, масообмін, бародифузія, мікрохвильове поле, моделювання, кофейный шлам, экстракция, кинетика, массообмен, микроволновое поле, моделирование, coffee sludge, kinetics extraction, mass transfer intensity, diffusion factor, microwave field