Температурные кривые при инфракрасной сушке отрубей ржаных
УДК 664. 8. 039. 51
Температурные кривые при инфракрасной сушке отрубей ржаных
Вороненко Б. А., Демидов С. Ф., Беляева С. С. mtomz85@mail.ru
Санкт-Петербургский государственный университет низкотемпературных и пищевых технологий
Получены температурные кривые на поверхности, в слое продукта и на подложке при инфракрасной сушке на тефлоновой ленте.
Ключевые слова: распределение температур, инфракрасное излучение, отруби ржаные.
Temperature graphs treatment of rye-bran by infra-red radiation
Voronenko B. A., Demidov S.F., Belyaeva S.S.
mtomz85@mail.ru
Saint-Petersburg state university of refregiration and food technology
Temperature graphs treatment of rye-bran by infra-red radiation on the surface, in the center of the product and on the sheet is gotten.
Key words: distribution of temperatures, infrared radiation, rye-bran.
Отруби — побочный продукт мукомольного производства, представляет собой твердую оболочку зерна. Рекомендуется в качестве дополнительного источника пищевых волокон и кальция. Употребление в сутки 65 г продукта обеспечивает 100% суточной потребности в пищевых волокнах. Недостаток в рационе питания клетчатки (пищевых волокон) приводит к дисбактериозу и является одной из причин заболевания кишечника. Отруби ржаные нашли широкое применение в пекарной, кондитерской и микробиологической промышленностях в качестве витаминной добавки. Широкое использование отрубей ржаных для производства продуктов диетического питания сдерживается их нестойкостью при хранении из-за большого содержания в них ненасыщенных жирных кислот. Они быстро окисляются, что придаѐт им неприятный вкус и запах. Для сохранения органолептических показателей необходимо сушить отруби ржаные до конечной влагосодержания 6%.
Цель данного этапа работы — получить температурные кривые отрубей ржаных при инфракрасной сушке с выделенной длиной волны на
поверхности и в слое в зависимости от динамических и конструктивных параметров. Исходное влагосодержание отрубей ржаных составляло 13-14 %, конечная 6
%. В экспериментальном стенде ИК-излучатели с отражателями установливали сверху относительно поддона с подложкой из тефлоновой ленты. Измерение плотности теплового потока осуществлялось при помощи термоэлектрических датчиков плотности теплового потока ДТП 0524 -Р-О-П50-50-Ж-О [1].
Для регулировки плотности теплового потока, падающего на отруби ржаные, менялись значения сопротивления нихромовой спирали ИКизлучателя. Для измерения напряжения на клеммах ИК-излучателей в диапазоне 210-220 В использовался вольтметр.
Для снятия температурных полей в центре слоя отрубей ржаных и на подложке использовались хромель-алюмелевые ТХА 9419-23 термопары градуировки ХА94, с диаметром проволоки 2,5∙10-4м [2].
Многоканальный измеритель теплопроводности ИТ-2 [3] в комплекте с преобразователями плотности теплового потока и ТХА (ХА94) термопарами использовался в качестве устройства автоматизированного сбора и обработки информации. Результаты измерения (в мВ, Вт/м2 или °С) записывались в файл и выводились на монитор ПК в виде таблицы.
Измерение температуры поверхности отрубей ржаных производилось при помощи дистанционного неконтактного инфракрасного термометра Raytek MiniTemp МТ6. На основе экспериментальных данных были построены графики зависимости температуры (на поверхности продукта, в центре слоя и на подложке) от времени сушки.
Рис. 1. Температурные кривые при инфракрасной сушке отрубей ржаных при плотности теплового потока ИК-излучателя 5,26 кВт/м² при толщине слоя продукта 10 мм и расстоянии от продукта до ИК-излучателя 60 мм: 1- на поверхности; 2- в центре; 3- на подложке
Рис. 2. Температурные кривые инфракрасной сушки отрубей ржаных при плотности теплового потока ИК-излучателя 5,26 кВт/м² при расстоянии до ИК-излучателя 60 мм и при толщине слоя продукта 5 мм: 1- на поверхности слоя; 2- в центре; 3- на подложке.
Рис. 3. Температурные кривые инфракрасной сушки ржаных отрубей при плотности теплового потока ИК-излучателя 4,48 кВт/м² и толщине слоя продукта 10 мм: 1- на поверхности слоя; 2- в центре слоя; 3- на подложке
Рис. 4. Температурные кривые при инфракрасной сушке отрубей ржаных при плотности теплового потока ИК-излучателя 4,48 кВт/м² и толщине слоя 5 мм: 1- на поверхности слоя; 2- в центре слоя; 3- на подложке
Из приведенных графиков на рис. 1 и 2 видно, что температура на поверхности слоя ржаных отрубей находится в пределах от 55 до 65 ºС, при этом она не превышает температуру, при которой происходит денатурация белка и, как следствие, потеря питательных свойств продукта. Из всех выше приведѐнных графиков следует, что прогрев интенсивней у отрубей ржаных при плотности теплового потока 5,26 кВт/м².
При сушке отрубей ржаных от начального влагосодержания 13-14 % до конечного 6 % температура на поверхности составляет 60±5 ºС, температура в слое 40±5 ºС и температура на подложке 29±1 ºС.
На рис. 5 показана номограмма для расчета времени сушки при инфракрасной сушке отрубей в зависимости от конструктивных и динамических параметров до конечного влагосодержания 6 % [4].
Была проведена аппроксимация температур на поверхности слоя продукта, получена формула расчѐта температур на поверхности слоя: t = t0 + (tк — t0)(1 - ) ,
(1) где t0 -начальная температура продукта на поверхности, ºС; tк -конечная
температура продукта на поверхности слоя, ºС; к — коэффициент затухания температурной кривой на поверхности слоя продукта; τ -время обработки продукта, мин. Данные расчѐта приведены в таблице 1.
Таблица 1. Данные для расчѐта температурных кривых
q, кВт/м² 5,26 5,26 4,48 4,48
hсл, мм 10 5 10 5
t = t0 + (tк — t0)(1 t = t0 + (tк — t0)(1 t = t0 + (tк — t0)(1 t = t0 + (tк — t0)(1 t = t0 + (tк — t0)(1 -
) ) ) ) )
Расхождение экспериментальных данных с аналитическими не превышает ±5 %.
Рис. 5. Номограмма определения времени сушки отрубей ржаных в зависимости от конструктивных и динамических параметров: hсл -высоты слоя, мм; H -расстояния от ИК-излучателя до продукта, мм; q- плотности теплового потока, кВт/м².
Применяя номограмму рис. 5 возможно рассчитать по уравнению (1) температуру на поверхности в зависимости от конструктивных и
динамических параметров. Данные исследования используются при разработке аппарата для ИК-сушки отрубей ржаных производительностью 100 кг/ч.
Литература:
1. Датчик плотности теплового потока ДТП 0924. Паспорт. ОАО НПП «Эталон», г. Омск. 1. Преобразователи термоэлектрические ТХА-9419. Паспорт ДДШ 0.282.006 ПС. ОАО НПП “Эталон”, г. Омск. 2. Измеритель теплопроводности многоканальный ИТ-2. Руководство по эксплуатации ДДШ 2. 393. 005 РЭ. г. Омск. 3. Демидов С.Ф., Беляева С.С., Вороненко Б.А., Демидов А.С. Кинетика сушки отрубей ржаных инфракрасным излучением // Новые технологии. 2012.№1.
Температурные кривые при инфракрасной сушке отрубей ржаных
Вороненко Б. А., Демидов С. Ф., Беляева С. С. mtomz85@mail.ru
Санкт-Петербургский государственный университет низкотемпературных и пищевых технологий
Получены температурные кривые на поверхности, в слое продукта и на подложке при инфракрасной сушке на тефлоновой ленте.
Ключевые слова: распределение температур, инфракрасное излучение, отруби ржаные.
Temperature graphs treatment of rye-bran by infra-red radiation
Voronenko B. A., Demidov S.F., Belyaeva S.S.
mtomz85@mail.ru
Saint-Petersburg state university of refregiration and food technology
Temperature graphs treatment of rye-bran by infra-red radiation on the surface, in the center of the product and on the sheet is gotten.
Key words: distribution of temperatures, infrared radiation, rye-bran.
Отруби — побочный продукт мукомольного производства, представляет собой твердую оболочку зерна. Рекомендуется в качестве дополнительного источника пищевых волокон и кальция. Употребление в сутки 65 г продукта обеспечивает 100% суточной потребности в пищевых волокнах. Недостаток в рационе питания клетчатки (пищевых волокон) приводит к дисбактериозу и является одной из причин заболевания кишечника. Отруби ржаные нашли широкое применение в пекарной, кондитерской и микробиологической промышленностях в качестве витаминной добавки. Широкое использование отрубей ржаных для производства продуктов диетического питания сдерживается их нестойкостью при хранении из-за большого содержания в них ненасыщенных жирных кислот. Они быстро окисляются, что придаѐт им неприятный вкус и запах. Для сохранения органолептических показателей необходимо сушить отруби ржаные до конечной влагосодержания 6%.
Цель данного этапа работы — получить температурные кривые отрубей ржаных при инфракрасной сушке с выделенной длиной волны на
поверхности и в слое в зависимости от динамических и конструктивных параметров. Исходное влагосодержание отрубей ржаных составляло 13-14 %, конечная 6
%. В экспериментальном стенде ИК-излучатели с отражателями установливали сверху относительно поддона с подложкой из тефлоновой ленты. Измерение плотности теплового потока осуществлялось при помощи термоэлектрических датчиков плотности теплового потока ДТП 0524 -Р-О-П50-50-Ж-О [1].
Для регулировки плотности теплового потока, падающего на отруби ржаные, менялись значения сопротивления нихромовой спирали ИКизлучателя. Для измерения напряжения на клеммах ИК-излучателей в диапазоне 210-220 В использовался вольтметр.
Для снятия температурных полей в центре слоя отрубей ржаных и на подложке использовались хромель-алюмелевые ТХА 9419-23 термопары градуировки ХА94, с диаметром проволоки 2,5∙10-4м [2].
Многоканальный измеритель теплопроводности ИТ-2 [3] в комплекте с преобразователями плотности теплового потока и ТХА (ХА94) термопарами использовался в качестве устройства автоматизированного сбора и обработки информации. Результаты измерения (в мВ, Вт/м2 или °С) записывались в файл и выводились на монитор ПК в виде таблицы.
Измерение температуры поверхности отрубей ржаных производилось при помощи дистанционного неконтактного инфракрасного термометра Raytek MiniTemp МТ6. На основе экспериментальных данных были построены графики зависимости температуры (на поверхности продукта, в центре слоя и на подложке) от времени сушки.
Рис. 1. Температурные кривые при инфракрасной сушке отрубей ржаных при плотности теплового потока ИК-излучателя 5,26 кВт/м² при толщине слоя продукта 10 мм и расстоянии от продукта до ИК-излучателя 60 мм: 1- на поверхности; 2- в центре; 3- на подложке
Рис. 2. Температурные кривые инфракрасной сушки отрубей ржаных при плотности теплового потока ИК-излучателя 5,26 кВт/м² при расстоянии до ИК-излучателя 60 мм и при толщине слоя продукта 5 мм: 1- на поверхности слоя; 2- в центре; 3- на подложке.
Рис. 3. Температурные кривые инфракрасной сушки ржаных отрубей при плотности теплового потока ИК-излучателя 4,48 кВт/м² и толщине слоя продукта 10 мм: 1- на поверхности слоя; 2- в центре слоя; 3- на подложке
Рис. 4. Температурные кривые при инфракрасной сушке отрубей ржаных при плотности теплового потока ИК-излучателя 4,48 кВт/м² и толщине слоя 5 мм: 1- на поверхности слоя; 2- в центре слоя; 3- на подложке
Из приведенных графиков на рис. 1 и 2 видно, что температура на поверхности слоя ржаных отрубей находится в пределах от 55 до 65 ºС, при этом она не превышает температуру, при которой происходит денатурация белка и, как следствие, потеря питательных свойств продукта. Из всех выше приведѐнных графиков следует, что прогрев интенсивней у отрубей ржаных при плотности теплового потока 5,26 кВт/м².
При сушке отрубей ржаных от начального влагосодержания 13-14 % до конечного 6 % температура на поверхности составляет 60±5 ºС, температура в слое 40±5 ºС и температура на подложке 29±1 ºС.
На рис. 5 показана номограмма для расчета времени сушки при инфракрасной сушке отрубей в зависимости от конструктивных и динамических параметров до конечного влагосодержания 6 % [4].
Была проведена аппроксимация температур на поверхности слоя продукта, получена формула расчѐта температур на поверхности слоя: t = t0 + (tк — t0)(1 - ) ,
(1) где t0 -начальная температура продукта на поверхности, ºС; tк -конечная
температура продукта на поверхности слоя, ºС; к — коэффициент затухания температурной кривой на поверхности слоя продукта; τ -время обработки продукта, мин. Данные расчѐта приведены в таблице 1.
Таблица 1. Данные для расчѐта температурных кривых
q, кВт/м² 5,26 5,26 4,48 4,48
hсл, мм 10 5 10 5
t = t0 + (tк — t0)(1 t = t0 + (tк — t0)(1 t = t0 + (tк — t0)(1 t = t0 + (tк — t0)(1 t = t0 + (tк — t0)(1 -
) ) ) ) )
Расхождение экспериментальных данных с аналитическими не превышает ±5 %.
Рис. 5. Номограмма определения времени сушки отрубей ржаных в зависимости от конструктивных и динамических параметров: hсл -высоты слоя, мм; H -расстояния от ИК-излучателя до продукта, мм; q- плотности теплового потока, кВт/м².
Применяя номограмму рис. 5 возможно рассчитать по уравнению (1) температуру на поверхности в зависимости от конструктивных и
динамических параметров. Данные исследования используются при разработке аппарата для ИК-сушки отрубей ржаных производительностью 100 кг/ч.
Литература:
1. Датчик плотности теплового потока ДТП 0924. Паспорт. ОАО НПП «Эталон», г. Омск. 1. Преобразователи термоэлектрические ТХА-9419. Паспорт ДДШ 0.282.006 ПС. ОАО НПП “Эталон”, г. Омск. 2. Измеритель теплопроводности многоканальный ИТ-2. Руководство по эксплуатации ДДШ 2. 393. 005 РЭ. г. Омск. 3. Демидов С.Ф., Беляева С.С., Вороненко Б.А., Демидов А.С. Кинетика сушки отрубей ржаных инфракрасным излучением // Новые технологии. 2012.№1.