Моделирование управляемого процесса замораживания термолабильных продуктов
Диссертация
Экономия топливно-энергетических ресурсов рассматривается в Федеральной программе «Энергетическая стратегия России до 2020 года» в качестве основного фактора повышения конкурентоспособности отечественной продукции и минимизации техногенного воздействия на окружающую среду. Значительные резервы экономии энергии имеются в различных технологических процессах, в том числе в процессах… Читать ещё >
Содержание
- Основные термины, обозначения и сокращения
- Глава 1. Обзор современного состояния теории и техники замораживания термолабильного сырья растительного происхождения
- 1. 1. Тенденции производства и потребления быстрозамороженных продуктов
- 1. 2. Эффективность быстрого замораживания растительных продуктов
- 1. 3. Методы быстрого замораживания растительных продуктов
- 1. 4. Перспективные направления совершенствования процесса и оборудования быстрого замораживания растительных продуктов
- 1. 5. Оборудование для быстрого замораживания растительных продуктов
- 1. 5. 1. Воздушные аппараты
- 1. 5. 2. Аппараты замораживания в некипящей жидкости
- 1. 5. 3. Скороморозильные аппараты с безмашинной проточной системой хладоснабжения
- 1. 6. Анализ существующих математических решений задачи о замораживании
- 1. 6. 1. Задача Стефана в классической и обобщенной постановке. Ее простейшие решения
- 1. 6. 2. Продолжительность замораживания
- 1. 7. Цели и задачи исследований
- Глава 2. Исследование процесса замораживания частиц сферической формы в среде жидкого и газообразного азота
- 2. 1. Экспериментальная установка и методика проведения экспериментов
- 2. 1. 1. Исследование процесса замораживания сферических частиц в неподвижном слое
- 2. 2. Результаты экспериментальных исследований для одной частицы
- 2. 2. 1. Изменение толщины промёрзшего слоя частицы картофеля во времени при замораживании её в жидком азоте
- 2. 2. 2. Изменение температуры в центре частиц картофеля, находящихся в слое шаровой загрузки
- 2. 2. 3. Описание установки для замораживания частиц в неподвижном слое
- 2. 3. Замораживание частиц термолабильных продуктов в псевдоожиженном слое
- 2. 3. 1. Методика проведения экспериментов
- 2. 1. Экспериментальная установка и методика проведения экспериментов
- 3. 1. Численное решение задачи о замораживании частиц
- 3. 1. 1. Постановка задачи
- 3. 1. 2. Конечно-разностный аналог дифференциального уравнения и граничных условий
- 4. 1. Разработка способа и конструкции установки для замораживания термолабильного сырья
- 4. 2. Метод инженерного расчёта и проектирования установки для замораживания термолабильного материала в псевдоожиженном слое
Список литературы
- Айнштейн В.Г. Скорости начала псевдоожижения и витания сферических частиц В.Г. Айнштейн Химия и хим. технология. 1996. 6. 96 103-
- Александрова H.A. и др. Применение криогенного замораживания в пищевой промышленности и за рубежом. М.: ЦНИИТЭИмясомолпром, 1970.-64с.
- Александрова H.A., Шерман М. Б., Ласкина Л. А. Использование криогенных хладагентов для замораживания и транспортировки пищевых продуктов за рубежом // ЦНИИТЭИМясомолпром, 1980. 35 с.
- Алмаши Э. и др. Быстрое замораживание пищевых продуктов: пер. с венгр. O.A. Воронова /Под ред. А. Ф. Наместникова М.: Легкая промышленность, 1981.-408с.
- Алямовский И.Г. Теплофизические характеристики пищевых продуктов при замораживании. / Холодильная техника, 1968, № 5, с. 35 36.
- Антонов A.A., Венгер К. П., Касаткин СВ. Криогенный аппарат для быстрого замораживания пищевых продуктов.// Сборник докладов международной конференции и"Инже-нерная защита окружающей среды", М., 2002, с.42−44.
- Арбузов СН. Разработка процесса и принципов аппаратурного оформления проточной азотной системы для холодильной обработки пищевых продуктов.// Автореф. дисс. .к.т.н., М., 2000, 30с.
- Аэров М.Э. Гидравлические и тепловые основы работы аппаратов со стационарным и кипящим зернистым слоем М.Э. Аэров, О. М. Тодес. Л.: Химия, 1968.-512 с.
- Бакластов, A.M. Проектирование, монтаж и эксплуатация теп-ломассообменных установок/ A.M. Бакластов, В. А. Горбенко, П. Г. Удыма. -М.: Энергоиздат, 1981. 336 с.
- Бажан, П.И. Справочник по теплообменным аппаратам / П. И. Ба-жан, Г. М. Каневец, В. М. Селиверстов. М.: Машиностроение, 1989. 366 с.
- Беранек Я. Техника псевдоожижения Я. Беранек, Д. Сокол. М.: Гостоп-техиздат, 1962. 160 с.
- Богатырев А.И., Куцакова В. Е. Консервирование холодом. Новосибирск, 1992.-162 с.
- Богданов С.Н., Бучко И. А., Гуйго Э. И. Теоретические основы хладотех-ники. Тепломассобмен. М.: Агропромиздат. 1986. 320 с.
- Боттерилл Дж. Теплообмен в псевдоожиженном слое: Гидродинамические характеристики псевдоожиженного газом слоя и их влияние на его теплообменные свойства/ Дж. Боттерилл. М.: Энергия, 1980. 344 с.
- Бусройд Р. Течение газа со взвешенными частицами Р. Бусройд. М.: Мир, 1975.-378 с
- Вейник А.И. Приближенный расчет теплопроводности. М. — Л.: Гос-энергоиздат, 1959. — 184 с.
- Венгер К.П. Научные основы создания техники быстрого замораживания пищевых продуктов.//Автореф.дисс. .д.т.н., М., 1992, 38с
- Гельперин Н.И. Основы техники псевдоожижения Н.И. Гельперин, В. Г. Айнштейн, В. Б. Кваша. М.: Химия, 1967. 664 с.
- Гиндлин И.М., Данилин В. И. Тенденции производства быстрозамороженных продуктов.// Холодильная техника. 1991.№ 9. с. 31 — 34
- Гинзбург A.C., Громов М. А., Красовская Г. И. Теплофизические характеристики пищевых продуктов: Справочник. М.: Агропромиздат, 1990.-287 с.
- Гинзбург A.C. Массовлагообменные характеристики пищевых продуктов A.C. Гинзбург, ИМ. Савина -М.: Легкая и пищевая пром-сть, 1982. 280 с.
- Головкин H.A., Чернышев В. М. О некоторых закономерностях процесса кристаллизации льда в растительной ткани. / Холодильная техника, 1967, № 2, с. 29 35.
- Гольдштик М.А. Элементарная теория кипящего слоя/ М. А. Гольдштик Прикл. математика и теорет. физика. 1972. 6. 106−112.
- Горшунова Г. Б. Современное состояние способов охлаждения и замораживания растительного сырья. Обзор. М.: 1977. — 40 с.
- Грубы Я. Производство замороженных продуктов: пер. с чешек./ Под ред. Бугаенко И. Ф. М.: Агропромиздат, 1990. — 336 с.
- Демиденко И.Д. Моделирование и оптимизация тепломассообменных процессов в химической технологии Н.Д. Демиденко.- М.: Наука, 1991.-240с.
- Дэвидсон И. Псевдоожижение твердых частиц И. Дэвидсон, Д. Харрисон. М.: Химия, 1965. 184 с.
- Жучков A.B. Численное моделирование процесса замораживания фармацевтического сырья. / Махотин Н. В., Шабанов И. Е. // Вестник ВГТА 2007./ Воронеж. ВГТА, 2007.
- Жучков A.B. Численный анализ и экспериментальное исследование процесса замораживания фармацевтического сырья в псевдоожиженном слое. / Махотин Н. В., Шабанов И. Е. // Вестник ВГТА 2011./ Воронеж. ВГТА, 2011.
- Жучков A.B. Численное моделирование процесса замораживания фармацевтического сырья. / Махотин Н. В., Шабанов И. Е. // Вестник ВГТУ 2007./ Воронеж. ВГТУ том 3 № 6,2007.
- Жучков A.B. Математическое моделирование процесса замораживания растительного сырья в азотном морозильном аппарате. / Махотин Н. В., Шабанов И. Е. // Тепловые процессы в технике / Москва, том 1 № 9, 2009.
- Забродский С. Гидродинамика и теплообмен в псевдоожиженном. (кипящем) слое С. Забродский. M.-JI.: Госэнергоиздат, 1963. 488 с.
- Забродский С. Основные закономерности переноса тепла псевдоожижен-ным слоем С. Забродский Инж.-физ. ж. 1958. Т. 1.3. 40−51.
- Илюхин В.В. Зарубежное оборудование для быстрого замораживания пищевых продуктов: Обзор. М.: ЦНИИТЭИлегпищемаш, 1970. — 44с. д
- Исаченко, В. П. Теплопередача: учебник для вузов / В. П. Исаченко, В. А. Осипова, А. С. Сукомел- 4-е изд., перераб. и доп. М.: Энергоатомиздат, 1981.-416 с.
- Кафаров, В. В. Оптимизация тепломассообменных процессов и систем / В. В. Кафаров, В. П. Мешалкин, JI. В. Гурьева. М.: Энергоатомиздат, 1988.- 192 с.
- Кафаров, В.В. Математическое моделирование основных процессов химической технологии / В. В. Кафаров, М. Б. Глебов. М.: Высшая школа, 1991.-399 с.
- Кириллов, П.Л. Справочник по теплогидравлическим расчетам/П.Л. Кириллов, Ю. С. Юрьев, В. П. Бобков М.: Энергоатомиздат, 1984. -296 с.
- Куликов В.М. Исследование механизма теплообмена в неоднородном псевдоожиженном слое. В. М. Куликов, В. Н. Королев, Н. И. Сыромятников Инж.-физ. ж. 1975. Т. 29. 2. 220−224
- Кулинченко В.Р. Справочник по теплообменным расчетам/В.Р. Кулин-ченко Киев: Техника, 1990. 165 с.
- Куний Д. Промышленное псевдоожижение Д. Куний,. О. Левеншпиль, М.: Химия, 1976. 448 с.
- Куцакова В.Е., Филиппов В. И., Фролов C.B. Консервирование пищевых продуктов холодом (Теплофизические основы). С.П., 1996. 211с.
- Лабораторный практикум по общей технологии пищевых производств. / Под ред. А. П. Ковальской. М.: Агропромиздат, 1991. — 335с.
- Латышев В.П. Развитие теплофизических основ холодильной обработки и хранения пищевых продуктов. М.: АгроНИИТЭИММП, 1993. — 30с.
- Лева М. Псевдоожижение /М. Лева.-ML: Гостоптехиздат, 1961.- 400 с.
- Левин Д.М. Термодинамическая теория и расчет сушильных установок Д.М: Левин. М.: Пищепромиздат, 1958. 167 с.
- Лыков A.B. Теория теплопроводности. М.: Высшая школа., 1967. 599с.
- Лыков A.B. Тепломассобмен. Справочник. М.: изд. Энергия, 1972. -585с.
- Лыков A.B., Михайлов Ю. А. Теория тепло- и массопереноса. М.: Гос-энергоиздат, 1963. 577 с.
- Любов Б .Я., Сапожников Б. А. Рост и дефекты металлических кристаллов. Сборник./ Наукова думка Киев, 1972. — 23с.
- Любов Б .Я. Теория кристаллизации в больших объемах. М.: Наука, 1975.-256с.
- Махотин Н.В. Численный анализ процесса замораживания фармацевтического сырья в псевдоожиженном слое. / Жучков A.B., Шабанов И. Е. // Вестник ВГТУ 2010./ Воронеж. ВГТУ, 2010.
- Михеев М.А. Основы теплопередачи. М.: Энергия, 1956. — 392 с.
- Морозова Н.Ю. Перспективы развития оборудования для замораживания пищевых продуктов (Обзор). М.: ЦНИИТЭИлегпищемаш, 1978. — 70 с.
- Муштаев В.И. К теории углубления зоны испарения при сушке капиллярно-пористых материалов В.И: Муштаев, А. С Тимонин, В. М: Ульянов Теор. основыхим. технол, — 1983.-Т. 17.-№ 6 С 740−744.
- Осецкий А.И., Грищенко В. И., Снурников A.C. и др. Криосублимацион-ное фракционирование биологических материалов // Пробл. криобиологии, — 2006, — Т. 16, № 2.-С. 230−240.
- Пасконов, В.М. Численное моделирование процессов тепло- и массооб-мена / В. М. Пасконов, В. И. Полежаев, Л. А. Чудов. -М.: Наука, 1984.-288 с.
- Патанкар С. Численные методы решения задач теплообмена и динамики жидкости. М.: Энергоатомиздат., 1984. 150с.
- Патент на изобретение № 2 350 393 «Устройство криоизмельчения», авторы Жучков A.B., Шабанов И. Е., Махотин Н. В., Соколов K. JL, Каледин A.C., Перепелов A.C. Заявлено 26.11.2007, опубликовано 27.03.2009 Бюл. № 9.
- Патент на изобретение № 2 384 279 «Установка криозамораживания в псевдоожиженном слое», авторы Жучков A.B., Шабанов И. Е., Махотин Н. В. Заявлено 09.01.2008, опубликовано 20.03.2010 Бюл. № 8.
- Подольский А.Г., Осецкий А. И. Современные криобиологические технологии переработки растительного сырья: Справ, пособие Харьков: НТУ «ХПИ», 2001.-311 с.
- Постольски Я., Груда 3. Замораживание пищевых продуктов / Пер. с польск., 1978.-606 с.
- Применение холода в пищевой промышленности. Справочник./ Сост. И. Я. Берулин, В. И. Бондарев, О. М. Высоцкая и др. М.: Пищ. промышленность, 1979. — 151 с.
- Приходько, A.A. Компьютерные технологии в аэрогидродинамике и тепломассообмене / A.A. Приходько. Киев: Наукова Думка, 2003. 379 с.
- Расчеты аппаратов кипящего слоя: Справочник Под ред. И. П. Мухленова, Б. С. Сажина, В. Ф. Фролова. Д.: Химия, 1986- 352 с.
- Самарский A.A., Николаев Е. С. Методы решения сеточных уравнений. -М.: Наука. 1978.-592 с.
- Систер, Г. В. Принципы повышения эффективности тепломассо-обменных процессов / В. Г. Систер, Ю. В. Мартынов. — Калуга: Издательство Н. Бочкаревой. 1998. 508 с. ISBN 5 — 89 552 — 036 — 7.
- Тепло- и массообмен. Теплотехнический эксперимент: Справочник / Е. В. Аметистов, В. А. Григорьев, Б. Т. Емцев и др.- под общ. ред. В. А. Григорьева, В. М. Зорина. М.: Энергоиздат, 1982. 512 с.
- Торможение жизнедеятельности клеток./ Под ред. Беккера М. Е. Рига: Зинатне, 1987.-240с.
- Уонг, X. Основные формулы и данные по теплообмену для инженеров. Справочник / X. Уонг. М.: Атомиздат, 1979. 265 с.
- Физико-технические основы холодильной обработки пищевых продуктов /Т.Д. Аверин, И. К. Журавсксая, Э. И. Каухчешвили и др. М.: Агропромиздат, 1985.-255с.
- Фролов С.В., Куцакова В. Е., Кипнис B.JI. Тепло- и массообмен в расчетах процессов холодильной технологии пищевых продуктов. М.: Колос-пресс., 2001. 143с.
- Хаузен, X. Теплопередача при противотоке, прямотоке и перекрестном токе/Х. Хаузен М.: Энергоиздат, 1981.-384 с.
- Хейлигенштедт, В. Теплотехнические расчеты/В. Хейлигенштедт М.: ОНТИ, 1937. 432 с.
- Хоблер, Т. Теплопередача и теплообменники / Т. Хоблер, М. Тадеуш Пер. с польского A.B. Плиса. Под ред. П. Г. Романкова.- JL: Госхимиз-дат" 1961.-820 с.
- Холодильная обработка и хранение скоропортящихся продуктов при близкриоскопических температурах. Обзорная информация. Серия: Холодильная промышленность и транспорт, № 1. — М.: 1974.
- Холодильная техника (Энциклопедический справочник). М.: Госторгиз-дат, 1961. Т.2.-199 с.
- Чалмерс Б. Теория затвердевания. Перев. с англ./ Под ред. М.В. Придан-цева. М. Металлургия, 1968. — 288с.
- Чумак И.Г., Чепуренко В. П., Чуклин С. Г. Холодильные установки. М.: Легкая и пищевая промышленность, 1981. — 344 с.
- Чижов Г. Б. Вопросы теории замораживания пищевых продуктов. М.: Пищепромиздат, 1956.- 142с.
- Чижов Г. Б. и др. Формирование кристаллов льда в пищевых продуктах при их замораживании. М.: ЦНИИТЭИ, 1970. — 16 с.
- Чижов Г. Б. Теплофизические процессы в холодильной технологии пищевых продуктов. М.: Пищевая промышленность, 1972. — 385 с.
- Чиркин B.C. Теплофизические свойства материалов B.C. Чиркин. М.: Физматгиз, 1969. 356 с.
- Чубик И.А., Маслов A.M. Справочник по теплофизическим константам пищевых продуктов и полуфабрикатов. М.: Пищевая промышленность, 1965.- 156 с.
- Шабанов И. Е.Оптимизация процесса криосублимационного фракционирования биологических веществ // Материалы Третьего съезда биотехнологов России им. Ю. А. Овчинникова, / М: Макс Пресс, 2005. С. 163−164.
- Шабетник Г. А. Исследование процесса и разработка оборудования для криоконсервирования эндокринно-ферментного и специального сырья. // Автореф. дисс. к.т.н., М., 1980 г, 22с.
- Baerg A. Heat transfer in a fluidized solids bed A. Baerg, J. Klassen, P. E. Gishler Canadian Journal of Research. 1950. Vol. 28 °F. P. 287−307.
- Bjerklie S. Freezing: keeping the quality / S. Bjerklie // Meat and Poultry -1993 —V. 39—№ 3.-P. 24−28.
- Decker N. Heat transfer in large particle fluidized beds N. Decker, L. R. Glick-sman International Journal of Heat and Mass Transfer. 1983. Vol. 26. 9. P. 1307−1320.
- Dempster D. R. New energy efficient freezing technique under development. -Food in Canada, 1979, v. 39, № 6. P. 34.
- Donald D. P. Highlights of refrigeration and freezing. // Food Manufacture/ 1979.-49.-p. 17−24.
- Freezing process improves food quality // International Journal of Food Engineering- 1990. —V. 15, № 2. P. 60.
- Fikiin A.G. Method and system for immersion cooling and freezing of foodstuffs by hydro fluidization// Invention Certificate № 40.
- Fikiin A.G. Quick freezing of vegetables by hydrofluidisation// Proc. of the 1994,-pp. 85−91.
- Fikiin A.G., Fikiin K. A. Individual quick freezing of foods by hydrofluidisa-tion and pumpable ice slurries// Proc. of the IIR Conference «Advances in the Refrigeration Systems, Food Technologies and Cold Chain». Sofia, Bulgaria, 1998. pp 319−326.
- Fikiin K. A., Fikiin A. G. Predictive equations for thermo physical properties and enthalpy during cooling and freezing of food materials// Journal of Food Engineering. 1999. -Vol. 40, 6. pp. 2−6.
- Gruda Z. Heat transfer between the gas solid particles in fluidized bed freezing of foodstuffs// Proc. of the 16* Int. Congress of Refrigeration. Paris, France, 1983. pp. 667−685.
- Hoffman- W. Chilling and freezing with cryogenic gases / W. Hoffman, J. Buehmuller // Fleischwirtschaft 1994.-V.74.-№ 8.-P. 845−846.
- Khairullah A., Singh R.P. Optimization of fixed and fluidized bed freezing 176−181. 200.
- Kubie J. Heat transfer between gas fluidized beds and immersed surface J. Kubie Intern. Journal Heat and Mass Transfer. Vol. 28. 1985, Pages 1345−1353.
- Loeffen M., Earle R., Cleland A. Two simple methods for Predicting Food freezing times with time variable boundary conditions // Journal of Food Science, 1981, v. 46, № 4,-P. 1032−1034.
- Mickley H. S. Heat transfer characteristics of fluidized beds H. S. Mickley, Ch. Trilling Ind. Eng. Chem. 1949. Vol: 41. No 6. P. 1135−1147.
- Mickley H. S. Mechanism of heat transfer to fluidized bed H. S. Mickley, D.F. Fairbanks AIChE Journal. 1955. Vol. 1. No 9. P. 374−384.
- Murray J.D. On the mathematics of fluidization. Part I. Fundamental equations and wave propagation J.D. Murray J. Fluid. Mech.- 1965.- V. 21.- P. 5781.
- Pule D. L. An experimental investigation of the two-phase theory of fluidization D. L. Pule, D. Harrison Chem. Eng. Sci. 1967. V. 22. P. 1199−1207.
- Rasmussen C., Olson R. Freezing Methods as Related to Cost and Quality // Food Technology, 1992, v. 26, № 12.- PP. 32, 34, 36−38,44.
- Robertson G. H., CipoLetti J.C. and Farcas D.F. Methodology for direct contact freezing of vegetables in aqueous freezing media// Journal of food science. 1976. Vol. 41, 4. pp. 845−851. 219.
- Tressler D. K., Van Arsdale W. B., Copley M. I. The freezing preservation of foods. 1 4 The Avi Publishing Co. Westport, 1968.
- Zcrkacv A., Didenko A., Korneeva A., Vlcnshutina N., Leuenberger H. Modeling of freeze drying in iluidized bed '/ CD-ROM Proceedings of 8th World Congress of Chemical Engineering (WCCH 2009). Montreal, Canada. -2009. — 3p.