книги из ГПНТБ / Рогов И.А. Физические методы обработки пищевых продуктов

получают простое выражение

рошо согласуются с наблюдениями.

Вид эмпирического' распределения не зависит от материала электро­ дов, в определенных пределах — от плотности тока, размещения элект­ родов в пространстве. На его вид сильное влияние оказывает кривизна' электродов.

Выше на рис. 159 была приведена экспериментальная зависимость

да. Таким образом, при конструировании аппарата можно, меняя размер проволоки, насыщать жидкость пузырьками водорода заведомо опреде­ ленных размерных классов.

Б. М. Матов установил, что между величинами, определяющими те­ чение процесса электрофлотацин, существует функциональная зависи­ мость вида:

где В — комплекс, характеризующий скорость роста и частоту отрыва пузырьков от поверхности электрода;

380

где D — представляет собой постоянную величину для данной жидкости при прочих постоянных условиях. Так, для флотации вино­ градного сока полуфабриката D — 0,043 см2/А.

Общие закономерности электрофлотации выражаются дифференци­ альным уравнением [73]:

Элементы расчета электрофлотационного аппарата

В качестве исходных величин задаются: производи­ тельностью G, начальной и конечной концентрацией взвешенных частиц Ро, рн> электропроводностью системы и, вязкостью Т] и плотностью р, а также отношение площади проекции проволочного катода на горизон­ тальную плоскость к площади поперечного сечения аппарата SK. Ряд величин принимают на основе экспериментальных данных (i, р,, г).

Среднюю скорость подъема пузырьков можно вычислить по формуле; Стокса

381

Параметр процесса электрофлотацин

Кп — средний объем пузырьков, флотирующих частицу объемом Кч. В соответствии с физической сущностью процесса электрофлотации длина L и высота На аппарата для конкретной неоднородной системы должна быть постоянна. Ширина аппарата К для производительности G

.равна

удаляется через патрубок 3. В аппарате размещены электроды 4 и 5 (катод и анод), имеющие различные формы и расположен­ ные в разной комбинации. Образующиеся пузырьки газа раз­ деляются — водород 7 используется на флотацию, а кислород 8 удаляется из аппарата. Выделенные из жидкости частицы соби­ раются на поверхности в виде пенной шапки 9, которая затем удаляется из аппарата.

Аппараты можно разделить на три группы [69].

1. Аппараты с горизонтально расположенным дном и като­ дом и вертикально установленным анодом (рис. 161, а). В них катод помещен параллельно дну сосуда, имеет рабочую поверх­ ность, близкую сечению сосуда, что позволяет поднимаю­ щимся пузырькам водорода пронизывать всю массу обрабаты­ ваемого продукта. Анод, установленный в центре сосуда над ка­ тодом, подвижный, поэтому можно менять расстояние между электродами и тем самым регулировать плотность тока при по­ стоянном значении разности потенциалов на электродах.

2. Однокамерные (односекционные) аппараты с наклонно рас­ положенными (параллельно дну) электродами (рис. 161, б). От­ личительной особенностью этих аппаратов является расположе­ ние обоих электродов под углом 8—9° к горизонтальной плос-

382

кости и наличие в межэлектродном пространстве диафрагмы из асбестовой, хлориновой или капроновой ткани. Такое располо­ жение электродов и диафрагмы позволяет, с одной стороны,, снизить подаваемое напряжение и, с другой — использовать для флотации только пузырьки водорода. Это особенно важно в том: случае, когда непосредственный контакт кислорода с продуктом нежелателен.

Рис. 161. Типы аппаратов для электрофлотации:

383

3. Многосекционные аппараты и различные модификации этого типа с наклонно расположенным днищем и электродами ■(рис. 161, в). Каждая секция такого аппарата является само­ стоятельной камерой для электрофлотации при последователь­ ном перемещении продукта через них. Здесь так же, как и в ап­ парате предыдущего типа, используется диафрагма.

Рис. 162. Электрофлотацнонная установка с растворимыми анодами:

1—5 — секции; 6 — пенный продукт; 7 — трубопровод; 8 и 10 — сетки; 9 и // — пласти­ ны; 12— катод; 13— анод.

Электрофлотационные аппараты обладают рядом специфиче­ ских достоинств: простота конструкции аппарата в изготовле­ нии и обслуживании и малый расход электроэнергии; возмож­ ность ведения процесса разделения в непрерывном режиме и пла­ нового регулирования скорости процессов в широких пределах; ■отсутствие вращающихся частей, интенсивного перемешивания н перетирания твердых частиц; возможность флотации инерт­ ным газом и одновременной деаэрации обрабатываемой жидко­ сти. В то же самое время имеются и недостатки: потеря некото­ рой части продукта с пенной «шапкой»; недолговечность диаф­ рагмы; затруднительность использования аппаратуры при раз­ делении систем с крупными взвесями. Несмотря на недостатки, метод электрофлотации перспективен и может быть с успехом использован в целом ряде технологических процессов.

Электрофлотацнонная установка с растворимыми анодами состоит из пяти секций (рис. 162). В нижней части секции 2 укреплены алюминиевые или железные электроды в виде двух наборов вертикально расположенных пластин. На дне секции

384

hи t«— начальная и конечная температуры, ° С; GBJ1 — количество удаленной влаги за время т;

Для сушки в поле токов высокой частоты характерна высо­ кая скорость подвода тепла, а следовательно, и интенсивность парообразования в продукте.

tПри этом скорость парообра­ зования превышает скорость его переноса, что приводит к возникновению градиента да­ вления. На рис. 163 показан график изменения влажности температуры и давления при высокочастотной сушке, по­

лученный на модельном ма­

общего давления, kp(yp).

При нагреве гомогенного продукта в поле токов высокой час­ тоты при равномерном прогреве вещества по всему объему мож­ но считать, что градиенты температуры и влажности стремятся к нулю. Тогда общее уравнение применительно к данному слу­ чаю значительно упростится.

Высокочастотная сушка продуктов целесообразна под ваку­ умом, так как в этом случае процесс протекает при невысоких

386

температурах (12—20° С), что позволяет получать продукт вы­ сокого качества [52, 53].

Схема установки для сушки мясопродуктов токами высокой частоты в вакууме проста. Мясо помещают между электродами, находящимися в вакуумной камере. При подаче на электроды тока высокой частоты (порядка 35—40 МГц) в материале гене­ рируется тепло. Образующиеся пары влаги проходят конденса-

Рис. 164. Кинетика сушки мяса в высокочастотном поле:

тор, несконденсированная часть отсасывается вакуумом-насосом через ловушку. Продолжительность сушки 1,5—2 ч при усушке образца 72—74%.

Процесс высокочастотной сушки мяса протекает в два перио­ да. Как видно из графиков рис. 164, а, в первом случае скорость предварительно замороженного мяса вначале значительно выше. Падающий период сушки для обоих случаев практически одина­ ков. Кривые скорости сушки (рис. 164, б) также имеют резко выраженный двухстадийный характер: участок постоянной ско­ рости сушки и падающей скорости. (Для сравнения показан процесс высокочастотной сушки мяса при атмосферном давле­ нии — кривая 1). Как следует из графика, скорость сушки весьма незначительна: максимального значения достигает всего 0.,3% в минуту. Скорость сушки замороженного мяса (кривая 3) больше, чем охлажденного (кривая 2), при этом максимального значения скорость сушки замороженного мяса достигает 7,8% в минуту.

Строение сухого мяса, полученного с помощью высокочастот. ной сушки,— пористое (объемная масса 0,4—0,5 г/см3). При

оводнении такое мясо восстанавливает до 70% первоначального объема.

Перспективным является комбинированное использование ра­ диационного и высокочастотного нагревов для сушки. Принци­ пиальная схема комбинированной сушилки для гранулирован­ ных продуктов приведена на рис. 165. Установка работает сле­ дующим образом. 'Материал из загрузочного бункера дозатором подается на конвейер предварительного подогрева, над которым

Рис. 165. Комбинированная сушилка для гранулированных продуктов:

расположены генераторы инфракрасного излучения. Обработан­ ный инфракрасными лучами продукт через промежуточный бун­ кер попадает на транспортер, который вместе с пластиной обра­ зует высокочастотный конденсатор. Последовательность обра­ ботки можно принять любую в зависимости от направленности технологического процесса.

При работе высокочастотного генератора для охлаждения анода лампы применяют воздух или воду. Существуют конструк­ ции аппаратов, в которых теплый воздух от генераторных ламп используется как дополнительный теплоноситель при сушке. Такая утилизация позволяет значительно улучшить технико­ экономические показатели высокочастотных сушилок. Данный метод использован для комбинированной (ТВЧ и горячий воз­ дух) сушки хурмы [135]. Горячий воздух можно утилизировать при воздушном охлаждении генераторных ламп. Сушка прово­

388

дится в конденсаторе с воздушным зазором (5—7 см). Сравни­ тельные данные по сушке хурмы высокочастотным и комбиниро­ ванным способами приведены в табл. 104.

Т а б л и ц а 104

Сушка

Данные табл. 104 указывают на преимущества комбинирован­ ного способа.

Использование высокочастотного нагрева для сушки солода [117] дало положительные результаты. В данном случае, исходя из допустимой температуры сушки, предложен импульсный ре­ жим обработки солода. Оптимальные соотношения между перио­ дом высокочастотной обработки и продувкой воздухом 30 :90. Продолжительность сушки сокращается с 10,5 до 6 ч при хоро­ ших качественных показателях (табл. 105).

Т а б л и ц а 105

Солод, высушенный

П р и м е ч а н и е . Использован солод Воронежского пивоваренного завода. Обычный ме­ тод сушки проведен на заводе, конвективно-высокочастотный — в лаборатории ВТИ.

Характеристика сушки солода с применением высокочастот­ ного нагрева приведена на рис. 166. Высокочастотную сушку

389