Расчет продолжительности сушки
Г.К. Филоненко разработал метод приведенной скорости для расчета продолжительности сушки. На основе анализа данных экспериментального исследования он позволяет установить связь между скоростью сушки и влагосодержанием материала, исключить влияние параметров сушильного агента. Зависимость метода приведенной скорости сушки только от физико-химических свойств материала и энергии связи влаги с материалом позволяет использовать уравнение продолжительности сушки, полученное в результате исследования процесса сушки на опытных стендах, в инженерных расчетах сушильных установок любой производительности.
Продолжительность сушки t в (мин)
, (8.16)
Показатель степени m является постоянной величиной для данного материала, не зависит от формы и размера частиц, влагосодержания, способа и параметров процесса сушки. Он характеризует энергию связи влаги с материалом, физико-химические свойства материала. При испарении свободной воды в периоде постоянной скорости сушки m=0.
m = 0,5 для рыбы, m = 1 для кальмара.
При известных значениях показателя степени m уравнения (35) имеют вид: при m=0,5
t = ], (8.17)
при m=1
, (8.18)
В уравнениях 14.8 и 14.9 N - скорость постоянного периода сушки, % /мин.
W1, Wк,W2,Wр - влагосодержание материала начальное, критическое, конечное и равновесное, %;
A и b - массообменные коэффициенты, определяющие перемещение влаги внутри материала.
Величины этих коэффициентов для данного материала зависят как от размера и формы частиц т.е. от длины пути перемещения влаги внутри частицы, так и от фазового состояния перемещаемой влаги, т.е. от температуры и потенциала сушки воздуха.
Коэффициенты A и b можно рассчитать по уравнениям
А= с - dEср , (8.19)
b = еЕср - f, (8.20)
В этих уравнениях Еср - среднеинтегральное значение потенциала сушки воздуха: Eср =(tc - tм )ср. Критическое влагосодержание материала Wк рассчитывают по уравнению
Wк = k - eEср , (8.21)
Скорость постоянного периода сушки
N = a + bEcр ur(F/Мс), (8.22)
где ur - массовая скорость воздуха, кг/(м2с);
при сушке в неподвижном слое нужно подставить ,
F/Мс - величина, обратная удельная нагрузке материала, м2/кг.
Значения коэффициентов c,d,e,f.
Таблица 5
Материал | Размеры, мм | с | d | e | f |
кальмар | 8x8x8 | 4,83 | 0,0191 | 2,2 | |
рыба | 20х20х20 | 2,28 | 0,126 | 16,55 |
Значения коэффициентов k и l.
Таблица 6
Материал | Размеры, мм | Коэффициент | |
k | l | ||
Кальмар | 8Х8Х8 | 1,1 | |
Рыба | 20Х20Х20 |
Значения равновесного влагосодержания Wр в уравнениях следует принимать в зависимости от температуры сушильного агента: при 100°С и выше Wр =0; при 90°С - Wр = 1; при 80°С - Wp=3; при 60-70°С-Wр=5.
Полученные зависимости позволяют относительно быстро и достаточно точно рассчитать продолжительность сушки пищевых материалов.
Для расчета периода прогрева материала вводится понятие условного влагосодержания Wу, которое больше начального W1 , если начальная температура материала to меньше температуры материала t1 в период постоянной скорости сушки. За счет тепла, затраченного на подогрев материала от t0 до t1 , можно было бы понизить влагосодержание материала от Wу до W1 :
Mc , (8.23)
Wу = W1+h(100 cс.в. + W1)( ), (8.24)
где h - коэффициент, зависящий от вида и теплопроводности материала (для рыбы h = 0,60).
Величины коэффициентов a и b
Таблица 7
Материал | Размеры, мм | Коэффициент | |
a | b | ||
кальмар | 8Х8Х8 | 5,4 | 0,54 |
рыба | 20Х20Х20 | 8,2 | 0,174 |
Задание № 11
11.1. Рассчитать продолжительность сушки кальмара, если его начальная влажность 72%, а конечная - 24 %. Удельная нагрузка составляет 6 кг/м2 , а процесс осуществляется воздухом с температурой 90°С.
11.2. Рассчитать продолжительность сушки рыбы, если ее начальная влажность 78%, а конечная - 18%. Удельная нагрузка составляет 7 кг/м2 , а процесс осуществляется воздухом с температурой 80°С.
Практическое занятие № 9
Проектирование плана цеха
После выполнения всех предыдущих заданий студент обязан уметь построить план цеха (пример см. рис.3) с размещением в нем линии производства пищевой продукции.
Для этого необходимо выполнить в одном масштабе элементарные рисунки всего подобрано производственного оборудования (вид сверху) на плотной бумаге, вырезать их и пронумеровать в соответствии со спецификацией. Затем разложив картинки машин в приемлемом (по вашему мнению) технологическом порядке, определить площадь, занимаемую технологическим оборудованием.
Теперь, зная площадь, которую займет производственный участок, по условиям СНИПа определяются площади вспомогательных участков, складов, бытовых и рабочих помещений. После суммирования всех площадей определяется необходимая площадь цеха и его архитектурный вид.
На листе «ватмана» ф.А1 чертится план цеха в выбранном масштабе в соответствии с требованиями СНиПа со всеми необходимыми архитектурными деталями (колонны, окна, двери и т.п.) и на этом плане уже окончательно располагаются картинки производственного оборудования. И далее, окончательно выполняется чертеж плана цеха предназначенного для производства определенного вида пищевой продукции.
Задание № 12
12.1. Выполнить план цеха по условиям задания № 2.1.
12.2. Выполнить план цеха по условиям задания № 2.2.
12.3. Выполнить план цеха по условиям задания № 2.3.
12.4. Выполнить план цеха по условиям задания № 2.4.
К экзамену допускаются студенты выполнившие и защитившие все указанные преподавателем задания, но не менее чем по одному из всех 13-ти заданий.
Приложение 1
Термины, обозначения и их показатели, используемые в методических указаниях
Показатель | Обозначение | Параметры | Величина |
Теплоемкость сухих веществ продукта | Сс.в. | кДж/(кг К) | 1,35…1,65 |
продукта (при t0 C, 0…90) | C0 | кДж/(кг К) | 1,67+0,0253W0 |
воды | Cв | «-« | 4,19 |
воздуха | Cвозд | «-« | 1,01 |
льда | Cл | «-« | 2,1 |
Теплопроводность: | |||
продукта (при t0 C, 0…90) | l0 | Вт/(м К) | 0,298+0,00029 W0 |
воздуха | lв | «-« | 2,44+0,008 t0C |
Температуропроводность: продукта (при t0 C, 0…90) | а | м2/с | (14,7-0,02 W0)10-8 |
Коэффициент кинематической вязкости: | |||
Воздуха | gвозд. 106 | м2/с | 13,28+0,09t0C |
Воды при 00 С | lв 106 | м2/с | 1,79 |
Воды при 100 С | «-« | «-« | 0,3 |
Воды при 200 С | «-« | «-« | 1,01 |
Воды при 400 С | «-« | «-« | 0,66 |
Воды при 1000 С | «-« | «-« | 0,3 |
Плотность воздуха | rвозд. | кг/м3 | 1,3+0,0038t0 C |
Воды при 100 С | «-« | «-« | 0,3 |
Энтальпия: Рыбы тощей (при t0 C, 0…90) | iпрод. | кДЖ/кг | 275+0,9t0C |
Жирной (при t0 C, 0…90) | «-« | «-« | 250+0,9t0C |
Пара при 1000 С | iп | «-« | |
Число Фурье | F | - | 0,04 |
Коэффициент при охлаждении | Q | - | 0,83 |
Коэффициент формы продукта: | |||
Пластина | ![]() | - | 1,0 |
Цилиндр | - | 0,5 | |
шар | - | 0,33 |
Литература
1. Быкова В.М., Белова З.И. Справочник по холодильной обработке рыбы. - М.: Агропромиздат, 1986 г. - 208с.
2. Голянд М.М. и др. Сборник примеров, расчетов и лабораторных работ по курсу “Холодильное технологическое оборудование”. - М.: Пищевая промышленность, 1981 г. - 168с.
3. Гришин М.А. и др. Установки для сушки пищевых продуктов. – М.: ВО «Агропромиздат», 1989г. – 216с.
4. Дикис М.Я., Мальский А.Н. технологическое оборудование консервных заводов. - М.: Пищевая промышленность, 1969 г. - 780 - с.
5. Жилин Н.И. Линейные и технические характеристики промысловых рыб и мидий. - Керчь.: КМТИ, 1994 г. - 60 с.
6. Кан А.В., Матвеев В.И. Установки и аппараты для замораживания рыбы и рыбопродуктов. - М. : Пищевая промышленность, 1967г. - 237 с.
7. Карпов В.И. Технологическое оборудование рыбообрабатывающих предприятий. - М.: Колос, 1993г. - 304с.
8. Кондрашова Н.Г. Холодильное и технологическое оборудование рыбопромысловых судов. – М.: пищ. пром-ть, 1971г. – 320с.
9. Мещеряков Ф.Е. Основы холодильной технологии. – М.: Пищевая пром-ть, 1975г. 560с.
10. Поспелов Ю.В. Механизированные разделочные линии рыбообрабатывающих производств. - М.: Агропромиздат,1987 г. -192с.
11. Родин Е.М. Холодильная технология рыбных продуктов. - М.: Пищевая промышленность, 1979 г. - 200 с.
12. Ситников Е.Д. Практикум по технологическому оборудованию консервных заводов. - М.: Агропромиздат,1989 г. -136 с.
13. Чупахин В.М. Технологическое оборудование рыбообрабатывающих предприятий. - М.: Пищевая промышленность, 1976 г. - 472 с.
14. Шиф И.Г. Тепловое оборудование рыбообрабатывающих предприятий. - М.: Легкая и пищевая промышленность, 1981 г. - 224 с.
15. Явнель Б.К. Курсовое и дипломное проектирование холодильных установок и систем кондиционирования воздуха. - М.: ВО “Агропромиздат”, 1989 г. - 224с.
© Звегинцев Александр Иванович
Карнаушенко Юлия Викторовна