РОЗДІЛ 2
ОБ`ЄКТИ, МЕТОДИКИ ДОСЛІДЖЕНЬ
ТА ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНІ УСТАНОВКИ
2.1 Об'єкти досліджень
Для виконання експериментальних робіт використовували кизил [111], глід [112] і культурні сорти яблук [113] зібрані в Краснокутському районі. Чистоту проведених досліджень забезпечувало використання плодів і ягід, отриманих з тих самих угідь.
Об'єктом дослідження є процес виробництва пастоподібних напівфабрикатів високого ступеня готовності з використанням ДПС.
Предметом дослідження є пюре та пасти з використанням дикоплодної сировини, а також роторний плівковий апарат, що використовується для процесу концентрування пюре.
Основна сировина: пюре з яблук, кизилу, глоду, та пасти виготовлені на їх основі. Основна сировина відповідала вимогам діючих стандартів і технічних умов.
В експериментах використовували напівфабрикати, які готували за розробленою технологічною схемою. Для одержання середньої проби напівфабрикати готували за різними варіантами рецептур, потім змішували масу від трьох зразків одного виду напівфабрикатів і відбирали середню пробу згідно [114].
Для статичної вірогідності всі експерименти в лабораторних умовах проводили в п'ятикратному повторенні.
Підготовку та дослідження зразків проводили на кафедрі процесів, апаратів та автоматизації харчових виробництв ХДУХТ їхню апробацію в лабораторії роторних апаратів АТ УКРНДІХІММАШ.
2.2. Експериментальна установка роторного плівкового апарату
Для дослідження процесів, які відбуваються у РПА, було розроблено модель апарата та змонтовано експериментальну установку для її випробування. Зовнішній
Рис. 2.1. Зовнішній вигляд експериментальної установки РПА
вигляд установки наведено на рис. 2.1, а схему на (рис. 2.2.). Схема установки РПА з дослідження гідродинамічних та теплообмінних процесів складається з моделі апарата 1, привід ротора якого здійснюється за допомогою клинопасової передачі від двигуна постійного струму типу П-12 потужністю 0,45 кВт. Число обертів ротора визначається тахометром 5.
Продукт із ємності 4 за допомогою шестерінчастого насоса 3 подається в модель РПА. У ємності 4 розміщений електронагрівач для попереднього підігріву вихідного продукту, температура якого змінюється за допомогою вимірювального блоку 2. Регулювання витрати продукту забезпечується за допомогою байпасной лінії з вентилями.
Витрата кінцевого продукту та конденсату вимірюється за допомогою об'ємного витратоміра 10. Вторинна пара конденсується в трубчастому конденсаторі 7. Вакуум в апараті створюється за допомогою вакуум-насоса і контролюється вакуумметром 6.
Температура стінки апарата, продукту у ємності 4, а також температура продукту на вході та виході робочої камери вимірюється за допомогою хромель-копелевих термопар 9. Термопари таровані, і їх показання фіксуються автоматичним потенціометром КСП-2 (8).
Рис. 2.2. Схема експериментальної установки для дослідження гідродинамічних та теплообмінних процесів, що відбуваються в РПА: 1 - модель РПА; 2 - вимірювальний блок К-50; 3 - насос; 4 - ємність для вихідного продукту; 5 - тахометр; 6 - вакууметр; 7 - конденсатор; 8 - потенціометр КСП-2; 9 - термопари; 10 - обє'мні витратоміри
Модель РПА з розташуванням термопар на робочій поверхні наведено на рис. 2.3. Модель (рис. 2.3 а) складається з двостінного корпуса апарата 1. Робоча стінка апарата обігрівається за допомогою ніхромової спіралі 2, яка накручується на циліндричну керамічну решітку, розташовану в теплоносії (кремнійорганічна рідина ПФМС-4) 4 [115-117].
Верхня частина корпуса розширена й утворює сепараційний простір 3 для вторинної пари. По осі апарата обертається ротор 4 із плівкоутворюючими
а) б)
Рис. 2.3. Експериментальна модель РПА, а) модель РПА, б) розташування термопар на робочій поверхні: 1- корпус з оболонкою, що гріє; 2- ніхромова спіраль; 3- сепаратор; 4- ротор; 5- плівкоутворюючі елементи; 6- розподільне кільце; 7- вхідний патрубок; 8- вихідний патрубок; 9- термопари.
елементами 5. Конструкція ротора дозволяє використовувати різні шарнірні лопаті.
Апарат укомплектований двома типами роторних пристроїв: із шарнірно закріпленими лопатями [70], шарнірними лопатями зі смугою, що зрізує [118]; [119]. Лопаті змінні та кріпляться до ротора за допомогою спеціальних кілець. На валу ротора встановлене розподільне кільце 6, яке розподіляє продукт, що надходить в апарат. У верхній частині циліндра є штуцер 7 для підведення продукту в апарат. Унизу моделі, розміщений патрубок 8 для вивантаження готового продукту. Температура на зовнішній поверхні корпуса моделі вимірюється за допомогою хромель-копелевих термопар 9, встановлених на ділянці, яка розташована на відстані 25 мм по висоті від верхнього краю робочої поверхні апарата, її довжина дорівнює 10 мм. На дану ділянку припадає три рівні термопар, в кожному рівні знаходяться три термопари (рис. 2.3 б).
2.3 Методика визначення гідродинамічних характеристик процесу концентрування пюре в РПА
Програма експериментальних досліджень гідродинамічних характеристик процесу концентрування пюре в РПА включала:
- визначення середньої товщини плівки на робочій поверхні РПА під час концентрування фруктових пюре з використанням ДПС залежно від частоти обертання ротора (n, хв-1) та конструкції плівкоутворюючих елементів: звичайної шарнірної лопаті [70] та лопаті зі смугою, що зрізує [118]; [119].
- встановлення залежності між потужністю, що витрачається на обертання ротора (N, Вт), та основними параметрами, що впливають на процес, частоти обертання ротора (n, хв-1), витрати продукту через апарат (G, кг/год), конструкції плівкоутворюючих елементів.
Для концентрування фруктових пюре з використанням дикорослої сировини в роторному апараті, було розроблено шарнірну лопать зі смугою, що зрізує [118]; [119], яка виключає утворення