д. т. н., профессор, зав. кафедрой, кафедра машин и аппаратов пищевых производств
doctor of technical sciences, professor, head of department, machinery and equipment for food production department
аспирант, кафедра машин и аппаратов пищевых производств
graduate student, machinery and equipment for food production department
В работе рассмотрен и промоделирован процесс вакуум-сублимационной сушки гранулированных продуктов с деструкцией высохшего слоя. Развитием этого направления служит метод, основанный на удалении высохшего слоя продукта с поверхности гранул, образованных в виде сферических тел и помещенных в перфорированный барабан. После процесса предварительного замораживания гранулы попадают в расположенный в вакуумной сушильной камере перфорированный барабан. При постоянном перемешивании гранул продукта за счет трения их между собой и о стенки барабана сухая часть продукта претерпевает деструкцию и равномерно отделяется от замороженного остатка. Процесс заканчивается тогда, когда весь продукт в грануле превращается в сухой порошок. Для построения адекватной модели процесса сушки, целесообразно рассматривать отдельную гранулу, а не слой гранул в целом, но с учетом влияния гранул друг на друга в процессе сушки. Для этой цели приведена схема и математическое описание облучения тепловым потоком отдельной гранулы продукта. Для учета прерывистого характера облучения гранулы предложен коэффициент и два альтернативных подхода к его определению. А также дан алгоритм определения коэффициента, учитывающего односторонность облучения гранулы. Сформулирована математическая модель процесса вакуум-сублимационной сушки гранулированных продуктов, которая представляет собой одномерную параболическую краевую задачу с подвижной границей. Она включает в себя нестационарные уравнения теплопроводности, начальное условие, граничные условия и определяющие подвижную границу условия. Искомыми величинами здесь являются температурные поля и свободная граница. Пояснено происхождение функций внутренних тепловых источников, присутствующих в уравнениях теплопроводности.
In the work reviewed and simulated the process of vacuum freeze-drying of granular products with the destruction of the dried layer. As development of this direction serves the method based on removal of the dried product layer from a surface of a granule, formed in the form of spherical bodies and placed in the punched drum. After process of preliminary freezing of a granule get to the punched drum located in the vacuum drying chamber. In case of fixed hashing of granules of a product due to their friction among themselves and about drum walls a dry part of a product undergoes destruction and regularly separates from the refrigerated remaining balance. Process comes to an end when all product in a granule turns into dry powder. For creation of adequate model of process of drying, it is reasonable to consider a separate granule, but not a layer of granules in general, but taking into account influence of granules at each other in the course of drying. For this purpose, the scheme and mathematical description of radiation heat flux of the individual granules of the product. To account for the intermittent nature of exposure to granules suggested ratio and its two alternative approaches to its definition. As well as an algorithm for determining the coefficient that takes into account the one-sided irradiation of the pellets. Formulated mathematical model of the process the vacuum - freeze-drying of granular products, which is a one-dimensional parabolic boundary value problem with moving boundary. It includes the unsteady heat conduction equation, initial condition, boundary conditions and defining a movable boundary conditions. The sought quantities are the temperature field and the free boundary. Explained the origin of the functions of internal heat sources present in the equations of heat conduction.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.