д.т.н., профессор, заведующий кафедрой, кафедра технологии жиров, процессов и аппаратов химических и пищевых производств, пр-т Революции, 19, г. Воронеж, 394036, Россия
Dr. Sci. (Engin.), head of department, technology of fats, processes and apparatuses of chemical and food production department, Revolution Av., 19 Voronezh, 394036, Russia
к.т.н., первый заместитель генерального директора, пр-т Труда, 91, г.Воронеж, 394026, Россия
Cand. Sci. (Engin.), first deputy general director, Truda Av., 91 Voronezh, 394026, Russia
старший инженер, сектор специальных технологий и оборудования производства комбикормов. БВД и премиксов, пр-т Труда, 91, г. Воронеж, 394026, Россия
senior engineer, sector of special technologies and equipment for the production of animal feed, protein and vitamin supplements and premixes, Truda Av., 91 Voronezh, 394026, Russia
Рассмотрена математическая модель процесса диффузии жидких компонентов внутрь экструдированных гранул комбикорма для ценных пород рыб в условиях вакуумного напыления. Это позволит увеличить содержание жира до 40% и повысить усвояемость и питательные свойства комбикорма. Предложено для описания процесса диффузии жидкости в пористых гранулах использовать дифференциальное уравнение молекулярной диффузии с граничными условиями третьего рода. Для математического описания было использовано решение уравнения нестационарной молекулярной диффузии для тел, имеющих геометрическую форме неограниченного цилиндра (такими телами можно считать экструдированные гранулы). Проведенные исследования при значениях критерия Био свыше 100, показали, что концентрация жидких добавок внутри экструдированных гранул становится равной концентрации жидких добавок на их поверхности. Данное решение при постоянстве концентрации жидких добавок на поверхности экструдированных гранул имеет вид быстросходящегося ряда. Учитывая, что при числах Фурье больше 0.3 ряд быстро сходится, то можно отбросить все члены ряда, кроме первого. Таким образом, полученное решение уравнения нестационарной молекулярной диффузии при постоянстве концентрации жидких добавок на поверхности гранул имело вид быстросходящегося ряда. Логарифмируя данное уравнение и решая его относительно критерия Фурье, получили выражение для определения продолжительности процесса диффузии. Сравнение расчетных кривых и экспериментальных данных показало, что среднеквадратичное отклонение не превышало 14.3%. Применение вакуумного напыления жидких добавок на поверхность гранул позволило увеличить коэффициент диффузии с 4.78?10e-4 до 6.112?10e-4 м2/с по сравнению с традиционной технологией дражирования в барабанном аппарате.
A mathematical model of the diffusion process of liquid components into extruded pellets of feed stuff for prime fish species under vacuum spraying is considered. This will increase the fat content up to 40% and improve the digestibility and nutritive properties of the feed stuff. It is suggested to use the differential equation of molecular diffusion with boundary conditions of the third kind to describe the process of diffusion of liquid in porous pellets. For a mathematical description, the solution of the equation of unsteady molecular diffusion for bodies with the geometric shape of an unbounded cylinder (extruded pellets can be considered such bodies) was used. The studies carried out with values of the Bio criterion over 100 showed that the concentration of liquid additives inside the extruded pellets becomes equal to the concentration of liquid additives on their surface. Given a constant concentration of liquid additives on the surface of extruded pellets, this solution takes place in the form of a rapidly converging series. Considering that for Fourier numbers greater than 0.3 the series converges quickly, then all the members of the series can be discarded except the first one. Thus, the obtained solution of the equation of unsteady molecular diffusion at a constant concentration of liquid additives on the surface of pellets had the form of a rapidly converging series. Taking the logarithm of the obtained equation and solving its Fourier criterion, we attained the expression for determining the duration of the diffusion process. Comparison of the calculated curves and experimental data showed that the root mean square deviation did not exceed 14.3%. The use of vacuum spraying of liquid additives on the surface of pellets made it possible to increase the diffusion coefficient from 4.78?10e-4 to 6.112?10e-4 м2/с in comparison with the traditional technology of pelleting in a drum apparatus.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.