DOI: https://doi.org/10.31866/2616-7468.2.2.2019.188206

Дослідження теплообміну в процесі уварювання овочевого соку

Oleksandr Cherevko, Olga Mayak, Stanislav Kostenko, Aziz Sardarov

Анотація


Метою дослідження є вдосконалення теплообмінного обладнання для виробництва концентратів з овочевої сировини, а саме вакуум-випарного апарату з перемішуючим пристроєм Інструментом для визначення переваг запропонованих технічних рішень обрано системний аналіз, а саме імітаційне моделювання.

Методи дослідження. Запропоновано новий спосіб концентрування овочевої сировини, а саме розділення на фракції – сік та вичавки, та їх окрема переробка з подальшим поєднанням в різному співвідношенні. Уварювання соку в випарному апараті з мішалкою під вакуумом є основним процесом теплообміну в запропонованому способі переробки. Мішалка являє собою спіральний порожнистий вал з можливістю підведення в порожнину теплоносія, в данному випадку – пари. У результаті проведених експериментів було досліджено залежність коефіцієнта тепловіддачі від числа обертів розробленої мішалки. Аналіз отриманих залежностей дозволив визначити ефективність запропонованих технічних рішень. Експериментальні дослідження стали підґрунтям для системного аналізу процесу, а саме імітаційного моделювання зміни температурного поля в процесі уварювання овочевого соку.

Результати. Запропоновано новий спосіб переробки овочевої сировини. Для його реалізації розроблений вакуум-випарний апарат з удосконаленим перемішуючим пристроєм. Проведені експериментальні дослідження з визначення коефіцієнту тепловіддачі під час концентрування соку. Здійснено імітаційне моделювання змін температурного поля в апараті та загального робочого циклу випарного аппарату періодичної дії. Системно-динамічне моделювання виконувалося в середовищі програмного комплексу Vensim. Кінетика температури в процесі нагрівання контролювалася в експериментальному вакуум-випарному апараті.

Висновки та обговорення. Визначено залежність коефіцієнта тепловіддачі від числа обертів мішалки під час уварювання овочевого соку в розробленому вакуум-випарному апараті. Створена системно-динамічна модель процесу тепловіддачі, а саме визначено кінетику температури в апараті, що робить можливим подальше комп’ютерне експериментування на підґрунті визначених практичним дослідженням зв’язків складної системи теплообміну.

Ключові слова


концентрований сік; вакуум-випарний апарат; кінетика температури; мішалка; теплообмін; імітаційне моделювання; системний аналіз

Повний текст:

PDF

Посилання


Mamontov, M.V. (2009). Razrabotka i issledovanie sushki tonko izmelchennoi morkovi pri kompleksnoi ee pererabotke [Development and research of drying finely chopped carrots in its complex processing]. (Candidate’s thesis). Voronezhskaia gosudarstvennaia tekhnologicheskaia akademiia, Voronezh [in Russian].

Merkulova, T.V., Bitkova, T.V., & Kononova, E.Iu. (2011). Ekonomiko-matematicheskoe modelirovanie [Economic and mathematical modeling: a training manual] (2nd ed.) Kharkov: Kharkovskii natcionalnyi universitet imeni V. N. Karazina [in Russian].

Osetskyi, A.I., Holtsev, A.M., & Sevastianov, S.S. (2019). Sushinnia biolohichnoi syrovyny v rezhymi kriosublimatsiinoho fraktsionuvannia [Drying of biological raw materials in the mode of cryo sublimation fractionation]. In Problemy enerhoefektyvnosti ta yakosti v protsesakh sushinnia kharchovoi syrovyny [Problems of energy efficiency and quality in the drying of food raw materials], Proceedings of the VI All-Ukrainian Conference (pp. 29–31). Kharkiv [in Ukrainian].

Panfilov, V.A. (Red.). (2001). Mashiny i apparaty pishchevykh proizvodstv [Machines and equipment for food production]. Moscow: Vysshaia shkola [in Russian].

Petrova, Zh.A. (2010). Sokhrannost karotinoidov v zavisimosti ot metodov i rezhimov sushki [Preservation of carotenoids depending on drying methods and modes]. In Zbirnyk naukovykh prats Vinnytskoho derzhavnoho ahrarnoho universytetu (Issue 42, Vol. 2: Materialy Mizhnarodnoi naukovo-tekhnichnoi konferentsii "Zemlia Ukrainy – potentsial enerhetychnoi ta ekolohichnoi bezpeky derzhavy", pp. 70–77). Vinnytsia [in Russian].

Potapov, V., & Kostenko, S. (2016). "System-dynamic Modeling of Complex Assessment of ARJM-0.07-1 Apparatus". Prohresyvni tekhnika ta tekhnolohii kharchovykh vyrobnytstv restorannoho hospodarstva i torhivli, 2(24), 218–225. Retrieved from: elib.hduht.edu.ua/bitstream/123456789/1175/1/2.3.pdf [in English].

Potapov, V.O., Kostenko, S.M, & Pedorych, I.P (2018). Imitatsiine modeliuvannia protsesiv ta aparativ infrachervonoho zharennia m’iasnykh napivfabrykativ [Simulation modeling of processes and devices of infrared frying of meat products]. Visnyk Natsionalnoho tekhnichnoho universytetu "KhPI", 35, 71–77. Retrieved from: http://repository.kpi.kharkov.ua/bitstream/KhPI-Press/39364/1/vestnik_KhPI_2018_35_Potapov_Imitatsiine_modeliuvannia.pdf [in Ukrainian].

Promtov, M.A. (2004). Mashiny i apparaty s impulsnymi energeticheskimi vozdeistviiami na obrabatyvaemye veshchestva [Machines and apparatus with pulsed energy effects on processed substances]. Moscow: Mashinostroenie-1 [in Russian].

Safonova, O.N., Pertcevoi, F.V., Grinchenko, O.A., Foshchan, A.L., Pivovarov, P.P., Bogomolov, A.V.…Garntcarek, B.Ch. (2000). Sistemnye issledovaniia tekhnologii pererabotki produktov pitaniia [System studies of food processing technologies]. Kharkov [in Russian].

Zagorulko, А., Zahorulko, A., Kasabova, K., Chervonyi, V., Omelchenko, O., Sabadash, S. … Peniov, O. (2018). Universal multifunctional device for heat and mass exchange processes during organic raw material processing. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, Vol. 6, 1 (96), 47–54. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2018.148443 [in English].


Пристатейна бібліографія ГОСТ






Copyright (c) 2019 Oleksandr Cherevko, Olga Mayak, Stanislav Kostenko, Aziz Sardarov

Creative Commons License
Ця робота ліцензована Creative Commons Attribution 4.0 International License.

© Copyright    |   Керівництва для авторів   |   Редакційна політика   |   Редакційний штат   |   Контакти   |