Науково-технічні основи процесів низькотемпературного розділення рідких систем харчових виробництв
Вантажиться...
Дата
2007
Автори
Назва журналу
Номер ISSN
Назва тому
Видавець
ОНАХТ
Анотація
Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора технічних наук за спеціальністю 05.18.12 – процеси та обладнання харчових, мікробіологічних та фармацевтичних виробництв
Дисертаційна робота присвячена розробці теоретичних і практичних основ, спрямованих на розвиток в Україні низькотемпературних технологій та підвищення ефективності роботи виморожуючих установок. Розроблена структура комплексного показника якості виморожуючих установок, який враховує вплив температурного режиму роботи установки на її техніко-економічні параметри та якість розчину і дозволяє оптимізувати режимні та конструктивні параметри. Вдосконалена математична модель процесу виморожування води із розчинів шляхом доповнення її рівняннями для розрахунку: температури на границі розділу фаз для умов змінної температури і масової частки розчинних речовин у розчині; масової частки розчинних речовин у розчині в залежності від різниці температур між температурою на фронті кристалізації і температурою розчину; критеріальних рівнянь для розрахунку
тепло- і масовіддачі в розчині; рівноважної температури розчину при фазовому перетворенні “розчин→лід+розчин” в залежності від хімічного складу розчину та активності води у рідкій і вимороженій фазі; коефіцієнту теплопровідності вимороженої фази в залежності від масової частки розчинних в ній речовин. З використанням отриманої математичної моделі виконаний розрахунок кінетики процесів тепло- і масопереносу та розрахований параметричний ряд виморожуючих установок. В результаті проведеної оптимізації по комплексному показнику якості отримані оптимальні конструктивні та режимні параметри виморожуючої установки. Для оптимальних умов розраховані техніко-економічні характеристики виморожуючих установок з потужністю по вихідній сировині від 0,2 до 10 т за цикл. Техніко-економічним обґрунтуванням та промисловою апробацією зразків обладнання та продукції підтверджена ефективність застосування виморожуючих установок в харчових виробництвах.
Диссертация на получение научной степени доктора технических наук по специальности 05.18.12 – процессы и аппараты пищевых, микробиологических и фармацевтических производств Диссертационная работа посвящена разработке теоретических и практических основ, направленных на развитие в Украине низкотемпературных технологий и повышение эффективности работы вымораживающих установок. Разработана структура комплексного показателя качества вымораживающих установок, которая учитывает влияние температурного режима работы установки на ее технико-экономические параметры и качество раствора. Такой показатель позволяет оптимизировать режимные и конструктивные параметры установки, а также позволяет оценивать эффективность технологий, использующих различные способы разделения раствора на условно чистую воду и концентрированный остаток. Усовершенствованна математическая модель процесса вымораживания воды из растворов на поверхности вертикальных труб и с формированием твердой фазы виде блоков льда. Характерным для предложенной модели является разделение твердой фазы на ряд прослоек (внутренних и фронтальную), которые отличаются теплофизическими свойствами из-за разной температуры прослоек и разного содержания растворенных веществ. Кроме этого, для фронтальной прослойки характерным является то, что в ней кристаллизация воды осуществляется по всему объему и при температуре, которая равна температуре фазового превращения раствора. Представлены, полученные аналитическим путем, уравнения для расчета температуры на границе раздела фаз для условий изменяющихся температуры и массовой доли растворенных веществ в растворе, а также для расчета коэффициента теплопроводности вымороженной фазы. Разработаны структуры критериальных уравнений для обобщения экспериментальных данных по тепло- и массоотдаче в растворе. Представлены принципиальные схемы использования вымораживающих установок в пищевых производствах. Определенны способы и обоснованны механизмы интенсификации процессов тепло- и массообмена в вымораживающей установке.Представлены результаты апробации образцов вымораживающих установок и продукции на предприятиях отрасли, рассчитаны экономические эффекты от их внедрения и определенна социально-практическая значимость результатов выполненных диссертационных исследований.
Dissertation for scientific degree of Doctor of technical science on speciality 05.18.12 – processes and equipment of food, microbiological and pharmaceutical productions The dissertation is devoted to working out of the theoretical and practical bases, designed for development of low-temperature technologies and increase of efficiency of freezing installations operations in Ukraine. The structure of the complex index of the freezing installations quality, which takes into account influence of temperature conditions of the installation operation on its technical and economical parameters and the solution quality and allows to optimize mode and construction parameters, has been worked out. The improved mathematical model of the process of water freezing from solutions by addition to it the equations has been given for calculation: temperature on the movable boundary of phase division for conditions of changing temperature and mass share of soluble substances in the solution; mass share of soluble substances in the solution depending on temperature gradient between temperature on crystallization front and solution temperature; criterion equations for calculation heat- and mass output in the solution; equilibrium temperature of the solution during phase transition “solution – ice” depending on the solution chemical composition and water activity in the freezing out phase; coefficient of thermal conductivity of the freezing out phase depending on mass share of the soluble substances in its melt. The calculation of kinetics of heat- and mass transfer processes with application of the obtained mathematical model has been carried out; parametric series of the freezing installations has been calculated. As s results of the carried out optimization, according to the quality complex index, the optimum construction and mode parameters of the freezing installation have been obtained. Technical and economical characteristics of the freezing installation with power on initial raw material from 0.2 to 10 t per cycle have been calculated for optimum conditions. The efficiency of freezing installations has been corroborated by technical and economic grounds and industrial approbation of equipment and production samples.
Диссертация на получение научной степени доктора технических наук по специальности 05.18.12 – процессы и аппараты пищевых, микробиологических и фармацевтических производств Диссертационная работа посвящена разработке теоретических и практических основ, направленных на развитие в Украине низкотемпературных технологий и повышение эффективности работы вымораживающих установок. Разработана структура комплексного показателя качества вымораживающих установок, которая учитывает влияние температурного режима работы установки на ее технико-экономические параметры и качество раствора. Такой показатель позволяет оптимизировать режимные и конструктивные параметры установки, а также позволяет оценивать эффективность технологий, использующих различные способы разделения раствора на условно чистую воду и концентрированный остаток. Усовершенствованна математическая модель процесса вымораживания воды из растворов на поверхности вертикальных труб и с формированием твердой фазы виде блоков льда. Характерным для предложенной модели является разделение твердой фазы на ряд прослоек (внутренних и фронтальную), которые отличаются теплофизическими свойствами из-за разной температуры прослоек и разного содержания растворенных веществ. Кроме этого, для фронтальной прослойки характерным является то, что в ней кристаллизация воды осуществляется по всему объему и при температуре, которая равна температуре фазового превращения раствора. Представлены, полученные аналитическим путем, уравнения для расчета температуры на границе раздела фаз для условий изменяющихся температуры и массовой доли растворенных веществ в растворе, а также для расчета коэффициента теплопроводности вымороженной фазы. Разработаны структуры критериальных уравнений для обобщения экспериментальных данных по тепло- и массоотдаче в растворе. Представлены принципиальные схемы использования вымораживающих установок в пищевых производствах. Определенны способы и обоснованны механизмы интенсификации процессов тепло- и массообмена в вымораживающей установке.Представлены результаты апробации образцов вымораживающих установок и продукции на предприятиях отрасли, рассчитаны экономические эффекты от их внедрения и определенна социально-практическая значимость результатов выполненных диссертационных исследований.
Dissertation for scientific degree of Doctor of technical science on speciality 05.18.12 – processes and equipment of food, microbiological and pharmaceutical productions The dissertation is devoted to working out of the theoretical and practical bases, designed for development of low-temperature technologies and increase of efficiency of freezing installations operations in Ukraine. The structure of the complex index of the freezing installations quality, which takes into account influence of temperature conditions of the installation operation on its technical and economical parameters and the solution quality and allows to optimize mode and construction parameters, has been worked out. The improved mathematical model of the process of water freezing from solutions by addition to it the equations has been given for calculation: temperature on the movable boundary of phase division for conditions of changing temperature and mass share of soluble substances in the solution; mass share of soluble substances in the solution depending on temperature gradient between temperature on crystallization front and solution temperature; criterion equations for calculation heat- and mass output in the solution; equilibrium temperature of the solution during phase transition “solution – ice” depending on the solution chemical composition and water activity in the freezing out phase; coefficient of thermal conductivity of the freezing out phase depending on mass share of the soluble substances in its melt. The calculation of kinetics of heat- and mass transfer processes with application of the obtained mathematical model has been carried out; parametric series of the freezing installations has been calculated. As s results of the carried out optimization, according to the quality complex index, the optimum construction and mode parameters of the freezing installation have been obtained. Technical and economical characteristics of the freezing installation with power on initial raw material from 0.2 to 10 t per cycle have been calculated for optimum conditions. The efficiency of freezing installations has been corroborated by technical and economic grounds and industrial approbation of equipment and production samples.
Опис
Коваленко, О. О. Науково-технічні основи процесів низькотемпературного розділення рідких систем харчових виробництв [Текст] : автореф. дис. ... д-ра техн. наук : спец. 05.18.12 "Процеси та обладнання харчових, мікробіологічних та фармацевтичних виробництв" / Коваленко Олена Олександрівна ; наук. консультант О. Г. Бурдо ; Одес. нац. акад. харч. технологій. – Одеса : ОНАХТ, 2007. – 36 с.
Ключові слова
низькотемпературне розділення, рідкі системи харчових виробництв, виморожуючі установки, комплексний показник якості, математичне й експериментальне моделювання, оптимізація, апробація, низкотемпературное разделение, жидкие системы пищевых производств, вымораживающие установки, комплексный показатель качества, математическое и экспериментальное моделирование, оптимизация, апробация, low-temperature separation, liquid system of food productions, freezing installations complex index of quality, mathematical and experimental modelling, optimization