Дипломы, курсовые, рефераты, контрольные...
Срочная помощь в учёбе

Интенсификация процесса получения комбинированных продуктов в роторно-пульсационном аппарате

Диссертация: Интенсификация процесса получения комбинированных продуктов в роторно-пульсационном аппарате
ДиссертацияПомощь в написанииУзнать стоимостьмоей работы

Для производства жидких комбинированных продуктов питания используют роторно-пульсационные аппараты, в которых совмещены процессы гомогенизации и диспергирования. Гомогенизаторы, используемые на большинстве пищевых предприятиях морально физически устарели, металло — и энергоемки и во многих случаях не способны обеспечить заданное качество продуктов. Поэтому, для интенсификации процессов… Читать ещё >

Содержание

  • Введение и постановка задач исследований
  • Глава 1. Основы процесса гомогенизации и его аппаратной реализации
    • 1. 1. Общие представления о процессе гомогенизации
    • 1. 2. Основные направления математического моделирования процесса гомогенизации
    • 1. 3. Гомогенизаторы, используемые в пищевой промышленности
      • 1. 3. 1. Гомогенизаторы клапанного типа
      • 1. 3. 2. Ультразвуковые колебания
      • 1. 3. 3. Центробежный гомогенизатор
      • 1. 3. 4. Гомогенизаторы-смесители
      • 1. 3. 5. Роторно-пульсационные аппараты
    • 1. 4. Интенсификация процесса гомогенизации в РПА
  • Выводы по главе 1
  • Глава 2. Теоретическое исследование процесса гомогенизации в роторно-пульсационных аппаратах
    • 2. 1. Пропускная модуляция в роторно-пульсационных аппаратах
    • 2. 2. Исследование кинетики гомогенизации в РПА на основе уравнения Колмогорова-Фоккера-Планка
    • 2. 3. Энтропия как мера неопределенности фракционного состава
    • 2. 4. Энтропийный критерий качества эмульсий
    • 2. 5. Стохастический подход к моделированию процесса гомогенизации в РПА
  • Выводы по главе 2
  • Глава 3. Аппаратурное и методическое обеспечение экспериментальных исследований
    • 3. 1. Описание экспериментально-исследовательского стенда
    • 3. 2. Описание исследуемой конструкции РПА для интенсификации процессов гомогенизации и диспергирования
    • 3. 3. Методика обработки данных гидродинамического эксперимента для определения напорных и энергетических характеристик РПА
    • 3. 4. Методика анализа дисперсионного состава готовой смеси на основе компьютерного анализа микрофотографий
  • Выводы по главе 3
  • Глава 4. Результаты экспериментальных исследований роторно-пульсационного аппарата с направляющими лопастями
    • 4. 1. Сопоставление теоретических результатов стохастического моделирования с экспериментальными данными
    • 4. 2. Результаты экспериментальных исследований гидродинамических характеристик роторно-пульсационного аппарата
      • 4. 2. 1. Результаты исследования энергопотребления аппаратов при обработке ньютоновских жидкостей
    • 4. 3. Результаты исследования напорно-расходной характеристики роторно-пульсационного аппарата
    • 4. 4. Разработка технологических аспектов аппаратурного оформления стадий гомогенизации и диспергирования при получении кисломолочных десертов с ягодными наполнителями
    • 4. 5. Методика расчета роторно-пульсационного аппарата
    • 4. 6. Пример расчета параметров роторно-пульсационного аппарата на заданную производительность
  • Выводы по главе 4
  • Основные результаты работы и
  • выводы

Интенсификация процесса получения комбинированных продуктов в роторно-пульсационном аппарате (реферат, курсовая, диплом, контрольная)

Актуальность работы. Одним из главных направлений развития пищевой промышленности является повышение качества пищевых продуктов и соответствие их медико-биологическим требованиям. В связи с этим, научные исследования должны быть направлены на создание и модернизацию энергетически выгодных технологий, обеспечивающих безотходную переработку сырья, и производство экологически безопасных продуктов питания.

Среди существующих способов получения гомогенных систем (суспензий, эмульсий) наиболее предпочтительным, в современных условиях, является непрерывный поточный способ, который реализуется в роторно-пульсационных аппаратах (РПА). Гомогенизаторы такого типа в качестве составного звена входят в непрерывные поточные технологические линии, которые обладают достаточно большой производительностью и могут быть полностью автоматизированы. Обзор существующих конструкций гомогенизаторов позволяет сказать, что каждый из довольно широкой гаммы аппарат не удовлетворяет всем требованиям, предъявляемым к устройствам такого рода. Но при всех прочих равных условиях использование пульсационных аппаратов роторного типа рассматривается наиболее предпочтительным. Данные аппараты, имеющие высокую производительность при малых габаритах и энергоемкости, позволяют получать жидкие смеси хорошего качества при достаточно малой флуктуации входных потоков. Возможность усовершенствования имеющихся конструкций открывает широкие перспективы для повышения эффективности. Совершенствование технологий требует интенсификации процесса гомогенизации, которая приводит к уменьшению проектируемой аппаратуры и увеличению производительности действующей.

Для производства жидких комбинированных продуктов питания используют роторно-пульсационные аппараты, в которых совмещены процессы гомогенизации и диспергирования. Гомогенизаторы, используемые на большинстве пищевых предприятиях морально физически устарели, металло — и энергоемки и во многих случаях не способны обеспечить заданное качество продуктов. Поэтому, для интенсификации процессов гомогенизации и диспергирования, необходимо использовать такие пути и подходы, которые позволяли бы увеличить турбулизацию и циркуляцию потоков при одновременном снижении энергопотребления и металлоемкости. В роторно-пульсационных аппаратах интенсивность процессов диспергирования и гомогенизации достигается за счет создания звуковых (акустических) колебаний, гидромеханических процессов, кавитационных явлений. Большой вклад в развитие теории и практики гидромеханического перемешивания внесли: В. И. Биглер, М. А. Барам, Л. Г. Базадзе, Г. Ю. Будко, А. И. Зимин, В. Ф. Юдаев и многие другие. Однако, вопросы математического описания гидродинамики вихревых потоков в рабочих зонах РПА изучены недостаточно.

Анализ приведенной классификации математических моделей показывает, что на сегодня нет какой-либо универсальной модели, достоверно описывающей процесс гомогенизации в любом из существующих видов гомогенизаторов. Все рассмотренные модели имеют ряд преимуществ и недостатков. Однако наиболее перспективными можно считать вероятностные или стохастические модели, использование которых требует знания кинетики движения обрабатываемых материалов в конкретном исследуемом аппарате.

Поэтому, исследование эффективности применения РПА в производстве жидких комбинированных продуктов с целью интенсификации и диспергирования процессов является актуальной задачей для пищевой и других отраслей промышленности.

Цель и задачи исследований. Цель работы состоит в интенсификации процессов гомогенизации и диспергирования в новой конструкции роторно-пульсационного аппарата при получении жидких комбинированных продуктов на основе анализа результатов стохастического моделирования и экспериментальных исследований.

В соответствии с поставленной целью в диссертации решались следующие основные задачи:

• - математическое описание гидродинамики потоков в рабочих зонах роторно-пульсационного аппарата на основе стохастического подхода;

• - создание новой конструкции РПА;

• - исследование напорных и энергетических характеристик новой конструкции при различных режимах работы и конструктивных параметрах;

• - проверка математической модели на адекватность.

Научная новизна. — Разработана математическая модель роторно-пульсационного аппарата на основе стохастического подхода, позволяющая определить энтропию исследуемой среды и оценить качество продукта по степени идеальности;

— получены напорные и энергетические характеристики аппарата при различных режимах его работы и конструктивных параметрахдоказана адекватность математической модели на основе сопоставления степени дисперсности, рассчитанной по экспериментальным данным, и теоретической степени идеальности.

Практическая значимость. По результатам теоретических и экспериментальных исследований процессов гомогенизации и диспергирования жидких продуктов разработана новая конструкция РПА, техническая новизна которого защищена патентом РФ № 2 309 791.

Предложена рецептура производства кисломолочного десерта, получаемого на разработанной установке.

Автор защищает- - новую конструкцию роторно-пульсационного аппарата для проведения процессов гомогенизации и диспергирования жидких системматематическое описание гидродинамики процессов гомогенизации и диспергирования на основе стохастического подхода, позволяющую оценить качество продуктов с помощью энтропии и степени идеальности, с учетом конструктивных и технологических параметроврезультаты исследований напорных и энергетических характеристик аппарата.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ И ВЫВОДЫ.

1. Разработана математическая модель роторно-пульсационного аппарата на основе стохастического подхода, оценивающая степень идеальности процесса гомогенизации с учетом конструктивных и технологических параметров. Теоретические результаты стохастического моделирования на основе энтропийного подхода подтверждены экспериментально путем сравнения теоретической степени идеальности и степени диспергирования, полученной на основе обработки экспериментальных данных.

2. Разработана новая конструкция роторно-пульсационного аппарата с направляющими лопастями, техническая новизна которого защищена патентом РФ № 2 309 791. Предложена методика конструктивного расчета роторно-пульсационного аппарата.

3. Проведена оценка энергопотребления РПА с помощью экспериментальных зависимостей критерия мощности от числа Рейнольдса при различных величинах межцилиндрового зазора в ламинарном и турбулентном режимах. При сравнении опытных и расчетных характеристик погрешность не превышает 15%.

4. Получены напорно-расходные характеристики РПА в виде экспериментальных зависимостей критерия Эйлера от параметра закрутки, характеризующим влияние циркуляционного потока на НРХ аппарата, при различных величинах зазора. Сравнение опытных и теоретических данных показало, что средневквадратическое отклонение не превышает 15−20%.

5. Показана целесообразность использования аппарата для получения жидких продуктов продуктов питания с добавками ягодных компонентов.

Показать весь текст

Список литературы

  1. , А. А. Исследование процесса смешения и разработка аппаратуры для приготовления композиций, содержащих твердую фазу: автореф. дис. д-ра техн. наук. — Казань, 1977.-48с.
  2. А. с. 280 441 СССР. Ротационный аппарат для взаимодействия жидкости с жидкостью, газом или порошкообразным телом/ О. А. Кремнев и др. Опубл., Бюл. № 28.
  3. А. с. 230 090 СССР. Ротационный аппарат для взаимодействия жидкости с жидкостью, газом или порошкообразным телом/ М. А. Балабудкин и др. Опубл., Бюл. № 34.
  4. , Ф. Г. Моделирование кинетики процессов смешения композиций, содержащих твердую фазу/ Ф. Г. Ахмадиев // Изв. ВУЗов. Химия и химическая технология.- 1984.- Т. 27.- № 9.-С.1087−108.
  5. А. с. 286 974 СССР. Роторно-пульсационный аппарат/ М. А. Балабудкин и др. Опубл., Бюл. № 35.
  6. А. с. 288 887 СССР. Ротационный аппарат/ А. А. Барам, А. Балабудкин. Опубл., Бюл.№. 35.
  7. А. с. 462 602 СССР. Ротационный аппарат/ А. А. Барам. Опубл., Бюл. №. 39
  8. А. с. 488 504 СССР. Роторно-пульсационный аппарат/ М. А. Балабудкин и др. Опубл., Бюл. № 39.
  9. А. с. 488 604 СССР. Роторно-пульсационный аппарат/ М. А. Балабудкин и др. -Опубл., Бюл. № 9.
  10. А. с. 511 093 СССР, B01 °F 5/12.
  11. А. с. 554 846 СССР, А011 11/16.
  12. А. с. 576 998 СССР, АО 11 11/16.
  13. А. с. 581 911 СССР, А011 11/16
  14. А. с 599 773 СССР, А011 11/16.
  15. А. с. 631 188 СССР Центробежный РПА /В.Н. Иванец, В. А.
  16. , С. И. Лазарев. Опубл., Бюл. № 41.
  17. А. с. 644 518 СССР. Центробежный смеситель непрерывного действия/ И. И. Багринцев. Опубл., Бюл. № 3.
  18. А. с. 646 957 СССР, А011 11/16.
  19. А. с. 675 638 СССР, АО 11 11/16.
  20. А. с. 725 691 СССР. Роторно-пульсационный аппарат.
  21. А. с 965 493 СССР. Роторно-импульсный аппарат/ В. Р. Боровский и др. -Опубл., Бюл. № 38.
  22. А. с. 940 825 СССР. Центробежный РПА /В. Н. Иванец и др. Опубл., Бюл. № 25.
  23. А. с. 988 322 СССР. Роторно-пульсационный аппарат/ В. Р. Боровский и др.-Опубл., Бюл. № 2.
  24. , Ю. В. Газожидкостные хемосорбционные процессы. Кинетика и моделирование/ Ю. В. Аксельрод.- М.: Химия, 1989.-240с.
  25. , А. А. Исследование процесса смешивания и разработка аппаратуры для приготовления композиций, содержащих твердую фазу: автореф. дис. д-ра техн. наук. Казань, 1976. — 8с.
  26. , С. Н. Разработка многоцелевого газожидкостного аппарата для интенсификации стадии перемешивания в производствах молочных комбинированных продуктов: дис. канд. техн. наук: защищена 15.04.99 / Альбрехт С. Н. Кемерово, 1999.- 172с.
  27. , С. Н. Сравнение разных типов аппаратов для процессов, протекающих в системе газ-жидкость / С. Н. Альбрехт // Сб. тез. докл. научн.-практ. конф. «Интеграция науки, производства и образования: состояние и перспективы». Юрга, 1999. — С.23−25.
  28. , В. В. Интенсификация процессов гомогенизации и диспергирования при получении жидких комбинированных продуктов: дис. канд. техн. наук: защищена 20.05.04 / Артемасов В. В. Кемерово, 2004.-227с.
  29. , В. В. Описание конструкции и принципа работы роторно-пульсационного аппарата/ В. В. Артемасов, М. М. Афанасьева // Биотехнология и процессы пищевых производств: сб. науч. тр. — Кемерово, 2000.-С.96.
  30. Влияние обработки в роторно-пульсационном аппарате на физиологические и биохимические показатели пивных дрожжей/ В. В. Артемасов, Е. А. Сафонова, Г. Е. Иванец, В. А. Плотников //Пища. Экология. Человек. -М., 2001.- С. 26.
  31. , С. Ю. Моделирование и оптимизация процесса измельчения зернистых материалов: автореф. дис. канд. техн. наук. М, 1982. — 24с.
  32. , Ф. Г. Моделирование и реализация способов приготовления смесей/ Ф. Г. Ахмадиев, А. А. Александровский // Журн. Всесоюз. хим. общ-ва. им. Д. И. Менделеева. 1988.- Т.ЗЗ.- № 4. С.448−453.
  33. Бай, Ши-И. Турбулентное течение жидкостей и газов: пер. с англ. / Ш.-И. Бай- под ред. К. Д. Воскресенского.- М.: ИЛ, 1962.- 344 с.
  34. , М. В. Разработка и исследование непрерывнодействующего агрегата вибрационного типа для получения комбинированных продуктов питания : дис. канд. техн. наук: защищена 10.05.01/ Баканов М.В.- Кемерово, 2001.-224с.
  35. , М. А. О закономерностях гидромеханических явлений в
  36. РПА/ М. А. Балабудкин // ТОХТ.- 1968.- № 4.- С. 2.
  37. , М. А. О закономерностях гидромеханических явлений в РПА/ М. А. Балабудкин, А. А. Барам // ТОХТ,-1968.- № 4.- С. 2.
  38. , М. А./ М. А. Балабудкин, А. А. Барам // Изв. ВУЗов СССР. Химия и хим. технология.-1970.-№ 11.-С.13- № 11, 1970.-№ ц. С.15- 1972.-№ 6.
  39. А.с. 230 090 СССР 230 090./ М. А. Балабудкин, А. А. Барам, А. А. Бершицкий. Опубл., Бюл. № 34.
  40. , М. А. О закономерностях гидромеханических явлений в роторно-пульсационных аппаратах/ М. А. Балабудкин // ТОХТ.- 1975.-№ 5.- С. 783−788.
  41. , М. А. РПА в химико-фармацевтической промышленности/ М. А. Балабудкин. М.: Медицина, 1983.-287с.
  42. , А. М. Гидромеханическое диспергирование/ А. М. Балабышко, А. И. Зимин, В. П. Ружицкий. М.: Наука, 1998.- 331с.
  43. , В. С. Экспериментальное определение динамических характеристик промышленных объектов управления/ В. С. Балакирев, Е. Г. Дудников, А. М. Цирлин.- М.: Энергия, 1967.-720 с.
  44. , Т. А. Исследование и разработка технологии эмульгированных продуктов на молочно-соевой основе: автореф. дис. канд. техн. наук.-Кемерово, 1998.- 16 с.
  45. , В. М. О размере пузырей при перемешивании газожидкостных систем/ В. М. Барабаш // II Всесоюзная конференция «Теория и практика перемешивания в жидких средах».- Черкассы, 1973.- С. 15.
  46. , А. А. Диспергирование в системе жидкость-жидкость в аппарате роторно-пульсационного типа/ А. А. Барам // ТОХТ.- 1988.- Т. 22. № 5.-С. 655−660.
  47. , А. А. Гидродинамические закономерности аппаратов роторнопульсационного типа/ А. А. Барам, О. А. Лошакова // ТОХТ.- 1978.-Т.12.- № 2.- С. 231−240.48. / А. А. Барам и др.// Хим. и нефт. машиностроение.- 1978.- № 4.- С.5−6.
  48. , Е. А. Исследование процессов непрерывного смешения сыпучих материалов и разработка метода их расчета на основе теории цепей Маркова: дис. канд. техн. наук / Баранцева Е. А.-Иваново: ИГЭУ, 2003.-108 с.
  49. Бай, Ши И. Турбулентное течение жидкостей и газов: пер. с англ. / Ш.-И. Бай- под ред. К. Д. Воскресенского. М., 1962.-344 с.
  50. , Л. М. Математические методы в химической технологии/ Л. М. Батунер, М. Е. Позин. Л.: Химия, 1979. — 248с.
  51. Эффективные малообъемные смесители/ В. В. Богданов и др.- Л.: Химия, 1989.-305с.
  52. , Д. Временные ряды/ Д. Бриллиндждер. М.: Мир, 1980.-536с.
  53. , Л. Н. Перемешивание в жидких средах: физические основы и инженерные методы расчета/ Л. Н. Брагинский, В. И. Бегачев, В. М. Барабаш.- Л.: Химия, 1984.- 637с.
  54. , Е. В. Разработка и исследование технологии производства кисломолочных напитков с бета-каротином: автореф. дис. канд. техн. наук.- Кемерово, 1998.-16 с.
  55. Обработка пивных дрожжей в роторно-пульсационном аппарате и выбор оптимальных параметров для их активации/ В. В. Артемасов, Е. А. Сафонова, В. А. Плотников, С. Г. Козлов.-М., 2001.-14с. // Деп. в ВИНИТИ 29.12.01, № 2709 В2001.
  56. , Ю. Д. Дозаторы непрерывного действия / Ю. Д. Видинеев. -М.: Энергия, 1981.- 273 с.
  57. , Ю. Д. Современные методы оценки качества непрерывного дозирования / Ю. Д. Видинеев // Журн. ВХО им. Менделеева.- 1988.59.
Заполнить форму текущей работой

Заказал и сдал!