д.т.н., профессор, профессор кафедры технологического оборудования и систем жизнеобеспечения, ул. Красная, 135, 2-й этаж, ауд. 253, г. Краснодар, 350072, Россия
Dr. Sci. (Engin.), professor, technological equipment and life-support systems department, 350072, Krasnodar Krai, Krasnodar, Moskovskaya str., 2,
д.т.н., профессор, кафедра технологии жиров, процессов и аппаратов химических и пищевых производств, пр-т Революции, 19, г. Воронеж, 394036, Россия
Dr. Sci. (Engin..), professor, technologies of fats, processes and devices of chemical and food production, department, Revolution Av., 19 Voronezh, 394036, Russia,
к.т.н., доцент, заведующий кафедрой машин и аппаратов пищевых производств, ул. Орджоникидзе, д. 123, г. Керчь, 298309, Республика Крым, Россия
Cand. Sci. (Engin.), machines and apparatuses of food production, department, 298309, Republic of Crimea, Kerch, Ordzhonikidze str. 82
Предложена математическая модель процесса сушки снеков из фарша бычка азовского в псевдоожиженном слое с распределенными параметрами процесса теплообмена между поверхностью анизотропного тела и окружающей средой. Рассмотрено решение задачи нестационарной теплопередачи путем теплопроводности с использованием метода Галёркина. Пробные и поверочные функции используемого метода, реализованные в среде инженерных расчетов PTC MathCAD линейно независимы, представляют собой первые элементы полной системы полиномиальных функций и удовлетворяют граничным и начальным условиям. Проведены теоретические и экспериментальные исследования, которые позволяют рассмотреть процесс сушки снеков из фарша бычка азовского в псевдоожиженном слое и научно обосновать варианты его совершенствования. По результатам экспериментальных исследований показана адекватность полученной математической модели. Доказано, что при равномерном начальном распределении температуры в процессе предварительного прогрева температурная неоднородность возрастает вплоть до момента фазового перехода на поверхности высушиваемого объекта. Установлена важность учета фазы предварительного прогрева влажного материала, так как на этой стадии формируется температурный профиль, отличающийся значительной неоднородностью. Это особо важно, так как температурная неоднородность непосредственно влияет на качество пищевого продукта. Подтверждена возможность учета анизотропии в процессах теплообмена при использовании объемной математической модели переноса с распределенными параметрами. Разработанная методика позволяет значительно увеличить точность решения анизотропной краевой задачи, путем замены операции интегрирования элементов матриц жесткости системой дифференциальных уравнений алгебраическими формулами.
A mathematical model of snacks drying process from minced fish in a fluidized bed with distributed parameters of the heat exchange process between the surface of an anisotropic body and the environment is proposed. The solution of the problem of non-stationary heat transfer by heat conduction using the Galerkin method is considered. The trial and verification functions of the method used, implemented in the PTC MathCAD engineering calculation environment, are linearly independent, represent the first elements of a complete system of polynomial functions and satisfy the boundary and initial conditions. Theoretical and experimental studies have been carried out, which allow considering the process of drying snacks from minced fish in a fluidized bed and scientifically substantiate options for its improvement. According to the results of experimental studies, the adequacy of the obtained mathematical model is shown. It is proved that with a uniform initial temperature distribution during preheating, the temperature inhomogeneity increases up to the moment of a phase transition on the surface of dried object. The importance of taking into account the preheating phase of wet material is established, since at this stage a temperature profile is formed, which is characterized by significant heterogeneity. This is especially important, since temperature heterogeneity directly affects the quality of the food product. The possibility of taking into account anisotropy in heat transfer processes using a three-dimensional mathematical model of transport with distributed parameters is confirmed. The developed technique allows significantly increasing the accuracy of an anisotropic boundary value problem solving by replacing the operation of integrating the stiffness matrix elements with a system of differential equations by algebraic formulas.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.