Сельское хозяйство/ 4.Технологии хранения и переработки сельскохозяйственной продукции

К.т.н., доцент Ханжаров Н.С., к.т.н. Абдижаппарова Б.Т., преподаватель Оспанов Б.О.

Казахстанский университет дружбы народов, Южно-Казахстанский государственный университет им. М. Ауезова, г. Шымкент, Республика Казахстан

Определение экономичного режима процесса вакуумно-атмосферной сушки жидко-вязких термолабильных материалов

С целью снижения энергозатрат на процесс сушки жидко-вязких термолабильных материалов ранее был предложен способ вакуумно-атмосферной сушки жидко-вязких термолабильных материалов, который предусматривает совмещение вакуумной и атмосферной сушки в одной установке [1, 2]. Отличительной чертой процесса вакуумно-атмосферной сушки жидко-вязких термолабильных материалов от сублимационной является то, что при вакуумной сушке материал обезвоживается без его предварительного замораживания. При этом атмосферная сушка осуществляется за счет бросовой теплоты конденсации холодильного агента, циркулирующего в холодильной машине, основным назначением которой является конденсация и вымораживание испаряющихся из материала паров влаги. Для совмещения процессов вакуумной и атмосферной сушки экспериментально были разработаны следующие режимы вакуумной и двух- и трехстадийной вакуумно-атмосферной сушки верблюжьего и кобыльего молока:

а) режим 1 - вакуумная сушка при давлении среды 10 кПа и температуре нагрева среды 40 ⁰С с атмосферной сушкой при температуре воздуха 36 ⁰С;

б) режим 2 - вакуумная сушка при давлении среды 8кПа и температуре нагрева среды 45 ⁰С с атмосферной сушкой при температуре воздуха 38 ⁰С;

в) режим 3 - вакуумная сушка при давлении среды 6кПа и температуре нагрева среды 40 ⁰С с атмосферной сушкой при температуре воздуха 40 ⁰С.

Для всех предложенных вариантов процесса вакуумно-атмосферной сушки жидко-вязких термолабильных материалов, а также вакуумной сушки были рассчитаны затраты электроэнергии на удаление 1 кг влаги.

Расход электроэнергии рассчитывался с учетом энергопотребляющих источников, задействованных в течение всего процесса сушки: электрических нагревателей Э_э.н, вакуумного насоса Э_в.н., холодильного компрессора Э_к и вентилятора воздушного конденсатора Э_в:

Э_з=Э_э.н.+Э_в.н.+Э_к+Э_в

Анализируя данную формулу, можно заключить, что при вакуумной сушке рассчитывались энергозатраты на нагрев электрических нагревателей Э_э.н, работу вакуумного насоса Э_в.н. и холодильного компрессора Э_к, а при атмосферной сушке энергия потреблялась только вентилятором Э_в.

На рисунке 1 показаны зависимости расхода электроэнергии от режима сушки при вакуумной и вакуумно-атмосферной сушках материала.

Рисунок 1 - Зависимости расхода электроэнергии от режима сушки при вакуумной и вакуумно-атмосферной сушках верблюжьего и кобыльего молока:

1в, 1к – вакуумная сушка верблюжьего и кобыльего молока, соответственно; 2в, 2к – двухстадийная вакуумно-атмсферная сушка верблюьего и кобыльего молока, соотвественно; 3в, 3к - трехстадийная вакуумно-атмсферная сушка верблюьего и кобыльего молока, соотвественно.

При двухстадийной сушке материал первую половину времени всего процесса подвергался обезвоживанию в вакуумной камере, а вторую половину – в устройстве для атмосферной досушки. Трехстадийная сушка предполагает осуществление сначала вакуумной сушки до влажности (22÷27)%, затем атмосферную сушку молока, в устройстве атмосферной досушки до влажности 12 %, и окончательное досушивание в вакуумной камере до влажности 4 %.

Как видно из рисунка 1, наибольшие энергозатраты наблюдаются при вакуумной сушке и лежат в пределах (1,966÷2,738) кВт для верблюжьего и (1,831÷2,580) кВт для кобыльего молока. За счет использования бросовой теплоты конденсации холодильного агента при атмосферном обезвоживании и сокращении процесса вакуумной сушки при вакуумно-атмосферной сушке наблюдается значительное сокращение энергозатрат. Так, при трехстадийной вакуумно-атмосферной сушке верблюжьего и кобыльего молока для каждого режима сушки энергозатраты по сравнению с вакуумной сушкой снижаются на 14%, что составляет (1,688÷2,353)кВт для верблюжьего и (1,571÷2,217)кВт для кобыльего молока. Такое незначительное снижение энергозатрат объясняется тем, что атмосферная сушка является промежуточным этапом при трехстадийном процессе и ее продолжительность незначительна. Для двухстадийной сушки снижение энергозатрат по сравнению с вакуумной сушкой составляет (44÷46)%, что составляет (1,102÷1,489) кВт для верблюжьего и (1,033÷1,408) кВт для кобыльего молока. Это объясняется тем, что при двухстадийной вакуумно-атмосферной сушке вакуумная сушка протекает только до середины процесса, а при атмосферной сушке электрическая энергия затрачивается только осевым вентилятором, который нагнетает нагретый конденсатором воздух.

С точки зрения режима сушки, можно заключить, что наименьшие энергозатраты наблюдаются при режиме 2 независимо от способа сушки. Для вакуумной сушки это давление среды 8 кПа и температура нагревателей 45 ⁰С, а для вакуумно-атмосферной – при том же режиме вакуумной сушки и атмосферной сушки при температуре воздуха 38 ⁰С. При этом по сравнению с режимами 1 и 2 энергозатраты сокращаются на (16÷28)%.

Таким образом, как показали результаты экспериментальных исследований, предлагаемый способ двухстадийной сушки жидко-вязких термолабильных материалов позволяет за счет параллельного осуществления процессов вакуумной и атмосферной сушки в вакуумно-атмосферной установке достичь повышения эффективности сушки материала на (44÷46)%. Для трехстадийной сушки этот показатель составляет 14%.

Литература

1 Ханжаров Н.С., Абдижаппарова Б.Т., Оспанов Б.О. Пищеконцентратная установка для термолабильных материалов // Тр. Междунар. научно-практич. конф. «Проблемы хим. Технологии неорг., орг., силикат. и строит. Материалов и подготовки инж. кадров». – Ш.: ЮКГУ им. М. Ауезова, 2002 г. 1 т., с. 22-24.

2 Ханжаров Н.С., Ескендиров Ш.З., Касымбеков Б.А., Абдижаппарова Б.Т., Оспанов Б.О. О вакуумной и вакуумно-атмосферной сушке верблюжьего и кобыльего молока // Тр. межд. научно-практич. конф. «Совершенствование взаимосвязи образования и науки в ХХI веке и актуальные проблемы повышения качества подготовки высококвалифицированных специалистов». –Ш.:КУДН, 2006, ч.1, с.309-313с.