Помощь в написании студенческих работ
Антистрессовый сервис

Исследование процесса вакуум-сублимационного обезвоживания экстракта левзеи сафлоровидной с использованием низкопотенциального источника энергии

ДиссертацияПомощь в написанииУзнать стоимостьмоей работы

В связи с наличием неустойчивых форм в растительных жидких экстрактах, при длительных сроках хранения для обеспечения качества наиболее целесообразным видится использование щадящих режимов обезвоживания, а именно применение прогрессивного метода консервирования термолабильных материалов — вакуум-сублимационной сушки, которая позволяет обеспечить максимальное сохранение большинства нативных… Читать ещё >

Исследование процесса вакуум-сублимационного обезвоживания экстракта левзеи сафлоровидной с использованием низкопотенциального источника энергии (реферат, курсовая, диплом, контрольная)

Содержание

  • Основные условные обозначения
  • Глава 1. Современное состояние теории, техники и технологии вакуум-сублимационной сушки пищевых сред
    • 1. 1. Выбор объекта исследований и его общая характеристика
      • 1. 1. 1. Сравнительная активность различных видов экдистероид содержащих растений
      • 1. 1. 2. Химический состав сырья
      • 1. 1. 3. Формирование свойств продукта по воздействию на организм человека
    • 1. 2. Общие закономерности сублимационной сушки жидких продуктов
      • 1. 2. 1. Стадия замораживания
      • 1. 2. 2. Стадия сублимации
      • 1. 2. 3. Стадия вакуумной досушки
    • 1. 3. Анализ существующих подходов к математическому моделированию процесса сублимационного обезвоживания
    • 1. 4. Современное состояние техники и технологии вакуум-сублимационного обезвоживания пищевых сред
    • 1. 5. Цели и задачи исследования
  • Глава 2. Исследование свойств экстракта левзеи сафлоровидной как объекта вакуум — сублимационной сушки
    • 2. 1. Определение криоскопической температуры и количества вымороженной влаги
    • 2. 2. Дифференциально-термический анализ экстракта левзеи сафлоровидной
    • 2. 3. Исследование реологических свойств экстракта левзеи сафлоровидной
    • 2. 4. Определение теплофизических характеристик экстракта левзеи сафлоровидной
    • 2. 5. Определение антиоксидантной активности экстракта левзеи сафлоровидной
  • Глава 3. Экспериментальные исследования процесса вакуум — сублимационной сушки экстракта левзеи сафлоровидной
    • 3. 1. Описание экспериментальной установки и методика проведения экспериментов
  • Глава 4. Математическое моделирование процесса вакуум-сублимационной сушки экстракта левзеи с использованием низкопотенциального источника энергии
    • 4. 1. Синтез общей модели теплои массообмена
    • 4. 2. Методика численного анализа модели
    • 4. 3. Программная реализация модели
    • 4. 4. Результаты модельных экспериментов
    • 4. 5. Описание экспериментальной установки и методика проведения экспериментов, подтверждающих адекватность математической модели
    • 4. 6. Изучение кинетики процесса вакуум-сублимационной сушки экстракта левзеи сафлоровидной
    • 4. 7. Проверка адекватности математической модели
    • 4. 8. Определение растворимости полученного продукта
  • Глава 5. Техническая реализация научных исследований процесса вакуум-сублимационной сушки с использованием низкопотенциальных источников энергни
    • 5. 1. Эксергетический анализ вакуум-сублимационной установки 133 5.1.1. Эксергетический баланс вакуум-сублимационной сушилки

    5.2. Способ автоматического управления процессом вакуум-сублимационной сушки с использованием в качестве теплоносителя хладагента, нагретого в компрессоре холодильной машины 146 5.3 Способ автоматического управления процессом вакуум-сублимационной сушки по принципу теплового насоса

У современного человека существует потребность в растительных средствах широкой биологической активности, которые оказывали’бы явно выраженный эффект на ослабленные по тем или причинам функции организма, корригировали развитие приобретенных (вторичных) иммунодефицитных и дезадаптационных состояний, явных и скрытых форм хронических заболеваний. Такие средства должны быть безвредными и нетоксичными, с достаточно мягким действием, без каких-либо опасностей развития привыкания и пристрастия, побочных явлений и отрицательных последействий, со значительной широтой оптимальных дозировок, хорошо сочетаться с пищевыми продуктами и классическими медикаментозными средствами [9, 79, 83, 90].

Наиболее популярной и легко усваиваемой формой растительных компонентов является различные виды напитков функционального назначения.

Перспективным направлением в создании функциональных напитков остается применение настоев и экстрактов из отечественного растительного сырья, содержащего широкий спектр веществ различной фармакологической направленности. Растительные экстракты в составе напитков повышают тонус организма, адаптивные возможности нервной системы, устойчивость организма к неблагоприятным факторам окружающей среды, обладают антиоксидантными свойствами.

Известны традиционные сахаросодержащие напитки на основе настоев и экстрактов лекарственно-технического сырья: «Саяны — тонизирующий», «Тархун», «Байкал», «Сумах» и другие.

Тонизирующий эффект напитка «Саяны» обеспечивается присутствием сапонинов левзеи сафлоровидной, входящей в состав напитка в виде экстракта.

Левзея или Ьеьаеа — ЯкаропНсит саг1капю1с1ез, эндемичное сибирское растение, произрастет в Саянах, на Алтае, на Кузнецком Алатау.

Однако для использования данного продукта в качестве пищевого компонента в питании человека в настоящее время применяется выделение из него целевых компонентов в виде различных жидких экстрактов.

В связи с наличием неустойчивых форм в растительных жидких экстрактах, при длительных сроках хранения для обеспечения качества наиболее целесообразным видится использование щадящих режимов обезвоживания, а именно применение прогрессивного метода консервирования термолабильных материалов — вакуум-сублимационной сушки, которая позволяет обеспечить максимальное сохранение большинства нативных свойств пищевых продуктов, биологических материалов и медицинских препаратов в процессе их длительного хранения. Преимущества этого способа определяются тем, что продукт высушивается в замороженном состоянии путем возгонки (сублимации) льда и позволяет сохранить исходные свойства (аромат, содержание витаминов и т. д.).

Основным препятствием для широкого внедрения «сублимационной сушки в пищевую промышленность является сравнительно высокая стоимость получаемых продуктов за счет длительности и энергоемкости процесса. Решение проблем, связанных с устранением перечисленных недостатков, является актуальной задачей.

Сокращение затрат на процесс вакуум-сублимационного обезвоживания достигается за счет использования низкопотенциальных источников энергии, таких как теплота хладагента нагретого в компрессоре холодильной машинысобственная теплота продуктатеплота возвращаемых в зону сублимации носителейтеплота инертных газов, а также их комбинирования с учетом состояния и развития раздела фаз в продукте.

Использование данных источников энергии позволит значительно сократить энергозатраты и увеличить эффективность вакуумсублимационной сушки экстрактов растительного происхождения, что является перспективным направлением на пути устранения вышеперечисленных недостатков в совокупности с организацией процесса в непрерывном режиме.

Работа выполнена в рамках реализации Федеральной Целевой Программы «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» на 2009;2013 годы (государственный контракт № П459 «Разработка энергосберегающих технологии и оборудования для вакуум-сублимационного обезвоживания экстрактов растительного происхождения»).

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ РАБОТЫ.

1. Проведенные исследования антиоксидантной активности, теплофизических характеристик, термического анализа, реологических свойств экстракта левзеи сафлоровидной, как объекта вакуум-сублимационной сушки, а также изученное влияние исходной концентрации сухих веществ на криоскопическую температуру, позволили осуществить разработку новых способов и режимных параметров обезвоживания экстракта левзеи.

2. Проведенные экспериментальные исследования вакуум-сублимационной сушки экстракта левзеи сафлоровидной позволили определить рациональные режимы проведения процесса, а также выявить кинетические закономерности процесса.

3. Разработанная математическая модель процесса позволяет адекватно описывать процессы теплои массообмена в условиях вакуум-сублимационного обезвоживания продукта с использованием низкопотенциальной энергии, найти распределение температур и влагосодержания в исследуемом продукте по длине барабана.

4. Разработанные способы автоматического управления процессом вакуум-сублимационной сушки с использованием в качестве теплоносителя хладагента, нагретого в компрессоре холодильной машины, позволяют повысить точность управления и снизить энергозатраты.

5. Эксергетический анализ позволил раскрыть резервы разработанной установки и наметить направление совершенствования конструкции и способов вакуум-сублимационного обезвоживания пищевых сред.

Показать весь текст

Список литературы

  1. , Л. А. Теплофизические свойства криопродуктов Текст.: Учеб. пособие / Л. А. Акулов, Е. И. Борзенко, В. Н. Новотельников, A.B. Зайце. СПб.:Политехника, 2001. -243 с.:ил.
  2. , Л. В. Витаминизированные продукты с бета-каротином Текст.: / Л. В. Беркетова, Т. Г. Мухамеджанова, В. М. Кантере Пищевая промышленность.1998. С. 18−19.
  3. , Д.А. Исследование процесса вакуум-сублимационной сушки хлебопекарных дрожжей на инертных носителяхТекст.: Дисс. канд. техн. наук. / Д. А. Бляхман,-Воронеж, 2001. 198 с.
  4. С.М. Тепло- и массообмен при испарительном замораживании в процессе гранулообразования в вакууме: Дисс. канд. техн. наук. М., 1983.
  5. , А. С. Пищевые добавки Текст.: справочник / А. С. Булдаков. СПб.: 1996.
  6. П.Н. Численные методы решения задач со свободной границей. -М.: Изд-во Моск. ун-та, 1987. 164 с.
  7. , В. В. Криоскопический метод определения натуральности молока Текст.: Техническая ииформацияЦИНТИПищепром / В. В. Вайткус. М., 1964.
  8. М. И. Исследования процесса сушки материала методом сублимации Текст. :Канд.дисс. / М. И. Верба. МЭИ, 1965.
  9. , М. И. Некоторые особенности сублимации льда в вакууме Текст. :Сб.Трудов МЭИ / М. И. Верба. вып.24,1957.
  10. , М. К. Исследование процесса сушки материалов методом сублимации. Текст.: Автореферат кандидатской диссертации / М. К. Верба. -МЭИ, 1955. 22 с.
  11. , А. И. Концентрирование ферментных растворов методом многоступенчатого вымораживания Текст. :Канд. дисс. / А. И. Веселов. М., 1968.
  12. А. 3. Исследование процесса сублимации в поле электромагнитного излучения различного спектра частот Текст. :Канд. дисс. / А. 3. Волынец. МИХМ, 1969.
  13. , А. 3. Особенности кинетики процесса сублимационной сушки в поле СВЧ.А. 3. Волынец ЭОМ, 1970, 6, с. 44−47.
  14. , А. 3. Тепло- и массообмен в технологии сублимационого обезвоживания в вакууме: Автореферат докторской диссертации / Волынец А. З. М. гМИХМ, i960. — 32 с.
  15. B.C. Скоростной метод определения теплофизических характеристик материалов Текст. JL: Энергия. 1971. 145 с.
  16. , Г. Н. Зеденская М Н. Температура замерзания концентрированного сока Текст. / Г. Н. Гасюк, М. Н. Зеденская // Труды Молдавского НИИПП. № 6. — 1956.
  17. , А. С. Инфракрасная техника в пищевой промышленности А. С. Гинзбург. М., Пищевая промышленность, 1966. — 407 с.
  18. , А. С. Массообменные характеристики пищевых продуктов А. С. Гинзбург, И. М. Савина. М.: Пищевая пром-ть, 1982 — 280 с.
  19. , А. С. О механизме тепло- и массообмена при сублимации в условиях вакуума Текст.: «Тепло- и массообмен при фазовых и химических превращениях» / A.C. Гинзбург, Б. М. Смольский, К. Б. Гисина Сб.-Минск, 1968.
  20. , А. С. Оборудование для сублимационной сушки жидких пищевых продуктов Текст. :А. С. Гинзбург, Б. И. Ляховицкий / ЦНИИТЭИлегпищмаш. М, 1970.
  21. , А. С. Теплофизические характеристики пищевых продуктов Текст.: А. С. Гинзбург, М. А. Громов, Г. И. Красовская / М, Пищевая пром-ть. 1980.-288 с.
  22. Ю.П., Тубольцев А. К., Тубольцев В. К. Моделирование и оптимизация тепло- и массообменных процессов пищевых производств. — М.: Легк. ипищ. промышленность, 1984. 216 с.
  23. , Э. И. Исследование и разработка методов интенсификации сублимационной сушки пищевых продуктов Текст.: Авторефератдокторской диссертации / Э. И. Гуйго. М.: МТИШ, 1956. — 48 с.
  24. , А. А. Волынец А. 3. О характере сублимации льда в вакууме Текст. / А. А. Гухман, А. З. Волынец // ИФК. № 5. -1968. (38 Гинс)
  25. , А. А. О характере сублимации льда в вакууме А. А. Гухман, А. З. Волынец // ИФЖ. 1968. — № 15. — С. 778−781.
  26. Дериватографический анализ экстракта левзеи сафлоровидной Текст.: в 2 ч. / В. Е. Добромиров, С. В. Шахов, И. В. Кузнецова, С. А. Бокадаров // Материалы ХЬУ1 отчетной научной конференции за 2007 г. Воронеж, 2008- - Ч. 2 — С. 22.
  27. , Е. А. Некоторые результаты экспериментального исследования теплообмена при сублимации льдаЕ. А. Ермакова // ИФЖ. 1958. -№ 12.
  28. , Е. А. О механизме тепло- и массообмена при сублимации льда под вакуумом Текст. / Е. А. Ермакова // ИФй. 1958. — № II, С. 32−34.
  29. , Б. Л. Исследования, методы расчета и оптимизация процесса вакуум-сублимационной сушки мясных- и молочных продуктов. Текст.: Автореферат докторской диссертации / Б. JI. Камовников. М.: МТШ1МШ, 1980. — 39 с.
  30. , Е. П. Вакуум-сублимационная сушка пищевых продуктов Текст.: / Е. П. Камовников, JI. С. Малков, В. А. Воскобойнинов-М.:Агропромиздат, 1985−288с.
  31. , В. И. Исследование процесса сублимационное сушки быстрорастворимого кофе в вакууме Текст. Автореферат канд.дисс. / В. И. Коввацкий. М.: 1971 т.
  32. Комладзе, 3. М. Исследование процессов тепло- и массообмена при намораживании вязких материалов на движущейся охлаждаемой поверхности Текст.: Сб. «Тепло- и массоперенос» т. VI1 3. М. Комладзе, Э. И. Гуйго, А. И. Михайлов. Минск. 1972.
  33. В.В. Диссертация д.т.н., МТЙ1111,1968.
  34. И.Т., Антипов С. Т., Шахов C.B. Моделирование тепломассообмена при вакуум-сублимационном обезвоживании термолабильныхпродуктов // Сб. науч. тр. — Вып. 4. / Воронеж.гос. технол. акад. Воронеж, 2000: — С. 140−144.
  35. . М. Исследование процесса сублимационной сушки жидких пищевых продуктов Текст.:Канд.дисс / Лаховицкий Б. М. МТИПП, ¦1968.
  36. , Д. П. Тепло- и массообмен' в процессах сублимации в вакууме Текст.: / Д. П. Лебедев, Т.Л. Перельман-М.:Энергия, 1973−336с.
  37. , Д. П. Тепло- и массообмен в процессах сублимации в вакууме Текст. / Д. П. Лебедев, Т. Л. Перельман. М.: Энергия, 1973. — 336 с.
  38. , П. Д. Сушка инфракрасными лучами Текст. / П. Д. Лебедев. Госэнергоиздат, 1955.
  39. , А. В. О некоторых особенностях механизма субли-мации и образования кристаллов льда в условиях вакуума Текст. :ИФЖ / A.B. Лыков, Б. М. Смольский, П. А. Новиков, Е. Л Вагнер. № 5. -1968.
  40. , А. В. Расчет тепловых потерь на нагревание влажного грунта в условиях подземной газификации углей Текст. / А. В. Лыков, A.A. Поивракцев // Ж. Подземная газификация углей. № 9. — 1935
  41. , А. В. Теория сушки Текст. / А. В. Лыков. М.: Энергия, 1968.-471 с.
  42. , A.B. Теплообмен Текст.: Справочник / А. В Лыков -М.: Энергия, 1978.-480 с.
  43. , А. В. Теория тепло- и массопереноса Текст. / A.B. Лыков, Ю. А. Михайлов. -М.-Л.: Госэнергоиздат, 1963. 536 с.
  44. , А. В. Тепло- и массообмен в процессах сушки Текст. / А. В. Лыков. Госэнергоиздат, 1956.
  45. , А. В. Явления переноса в капиллярно-пористых телах Текст. / А. В. Лыков А.В. ГИТТЛ, 1954.
  46. В.А., Парцхаладзе Э. Г., Олыпамовский B.C. Математическое моделирование процесса вакуум-сублимационной сушки с деструкцией гранулированных продуктов // Холодильная техника. 1994. — № 2. — С. 9−11.
  47. Математическое моделирование процесса вакуум-сублимационной сушки гранулированного продукта во вращающемся барабане Текст.: / А. И. Шашкин, В. Б Черных, С. Т. Антипов, С. В. Шахов // Вестник ВГУ сер. физика, математика. 2001 г. -№ 2. — С. 123−131.
  48. , А. П. Пищевые добавки Текст.: / А. П. Нечаев, А. А. Кочеткова, А. Н. Зайцев М.: 1997.
  49. , C.B. Повышение эффективности сублимационной сушки ферментных препаратов Текст.:Дисс. канд. техн. Наук / C.B. Николаенко. Воронеж. 1990.
  50. , П. А. Исследование процесса тепло- и массообмена при сублимации в условиях вакуума Текст.: Канд. дисс., ИТМО / П. А. Новиков. -АН БССР, 1963.
  51. , В. А. Экспериментальное исследование процессов теплообмена Текст. / В. А. Осипова. М.: Энергия. 1979. — 320 с.
  52. , И. О. Активные потери пищевых продуктов Текст. / И. О. Павлов. Сб.:ГОСИНТИ, 1958, с. 43−49.
  53. Патент 2 003 934 Российская Федерация, МКП F 26 В 5/06. Установка непрерывного действия для вакуум-сублимационной сушки
  54. Текст. / Антипов С. Т., Николаенко С. В., Шахов С. В., Мосолов Г. И -заявитель и патентообладатель Воронеж.госуд. техн. акад. № 4 940 701- заявл. 03.06.1991, опубл. 1993- Бюл. № 9.
  55. Патент 2 275 564 Российская Федерация. МКП F 26 В 9/06. Способ получения сублимированных продуктов и устройство для его осуществления
  56. Текст. / В. Е. Добромиров, А. Ф. Брехов, C.B. Шахов, A.C. Белозерцев, A.C.
  57. , И.С. Моисеева, С.А. Бокадаров. Воронеж гос. технол. акад., № 2 004 134 207/06, Заявл. 23.11.2004, опубл. в Б.И., 2006 № 12.
  58. Пищевые добавки. Дополнения к «Медико-биологическим требованиям и санитарным нормам качества продовольственного сырья и пищевых продуктов» Текст.: / М.: 1994.
  59. , В. Г. Сублимационная сушка пищевых продуктов растительного происхождения Текст. / В. Г. Поповский. М.: Пищевая промышленность. 1975. 47 с.
  60. Растит, ресурсы Текст.: / АббасАлиМохаммед, В. А. Бандюкова, Ю. Г. Пищкови др. -1993. -№ 2. -С. 31.
  61. , И. А. Сверхвысокочастотный нагрев пищевых продуктов Текст. / И. А. Рогов, C.B. Некрутман. М.: Агропромиздат, 1986. — 351 с.
  62. , О. Б. Растворитель как средство управления процессом в жидкостной хроматографии Текст. / Рудаков О. Б. -Воронеж: ВГУ, 2003. -300 с.
  63. .С. Основы техники сушки. М.: Химия, 1984. — 315 с.
  64. .С., Булеков А. П. Эксергетический метод в химической технологии. — М.: Химия, 1992. — 205 с.
  65. A.A. Теория разностных схем. М.: Наука, 1990. — 614с.
  66. A.A., Николаев Е. С. Методы решения сеточных уравнений. М.: Наука, 1978. — 592 с.
  67. , Л. А. Применение пищевых добавок: Технические рекомендации Текст.: (2-е изд) / Л. А. Сарафанова, И. Е. Кострова СПб.: 1997.
  68. , Б. Н. Использование жидкого азота для целей замораживания и сублимационной сушки Текст. / Б. Н. Семенов, В. Е. Иванов, А. Б. Одинцов, Л. П. Тимкин // Научно-практическая конференция
  69. Техника и технологии пищевых производств на рубеже 21 века".- МГТУ, 2000.
  70. , В.И. Межведомственная комиссия по охране озонового слоя Текст. / В. И. Смыслов, A.A. Соловьянов // Холодильная техника, 1997. № 5.
  71. Способ вакуум-сублимационного обезвоживания пищевых сред Текст.: в 2 ч. / В. Е. Добромиров, С. В. Шахов, С. А. Бокадаров //
  72. Материалы XLVII отчетной научной конференции за 2008 г.- Воронеж.гос.iтехнол. акад. Воронеж, 2009-- Ч. 2.- С. 58
  73. В.В. Системное моделирование / Воронеж.технол. ин-т. -Воронеж, 1991.-80 с.
  74. Термический анализ экстракта левзеи сафлоровидной Текст. / В. Е. Добромиров, С. А. Бокадаров, С. В. Шахов, И. В. Кузнецова // Хранение и переработка сельхозсырья. М., 2010. — № 9. — С. 57−59.
  75. Н.П. Выживаемость левзеи «сафлоровидной и серпухи венценосной в искусственных посевах. Нетрадиционные природные ресурсы, инновационные технологии и продукты. Сб. научных трудов. Вып. 14.-М., РАЕН, 2007. — С. 168−184.
  76. Н.П. Достижения и проблемы в изучении биологии лекарственных растений Rhaponticum carthamoides (Willd.) Iljin и Serratulacoronata L. (Обзор) // Сельскохозяйственная биология: Серия биология растений, 2007, № 3. С. 3−17.
  77. Н.П. Качество лекарственного сырья левзеи сафлоровидной // Актуальные проблемы инноваций с нетрадиционными природными ресурсами и создания функциональных продуктов. Москва, РАЕН, 2005. — С. 82−83.
  78. Н.П. Структура лекарственного растительного сырья Rhaponticumcarthamoides> (Willd.) Iljin и Serratulacoronata L. // Науч. тр. Зонального НИИСХ им. Н. В. Рудницкого. Т. 2. Киров, НИИСХ Северо-Востока, 2005. — С. 390−396.
  79. Н.П. Фитоэкдистероиды: Фармакологическое использование и активность (Обзор) // Медицинские науки, 2005, № 4(10). -С. 26−66.
  80. Холодильная техника и технология Текст. / Под ред. A.B. Руцкого. М.: ИНФРА-М, 2000. — 286 с.
  81. , Г. Б. К теории кристаллооброаования при вымораживании пищевых продуктов Текст. / Г. Б Чижов // Холодильная техника. 1958. — № 4.
  82. , Г. Б. Теплофизические процессы в холодильной технологии пищевых продуктов Текст. / Г. Б. Чижов. М.: Пищевая промышленность. 1971. 304 с.
  83. , Г. Б. Теплофизические процессы в холодильной технологии пищевых продуктов Текст. / Г. Б. Чижов. М.: Пищевая пром-ть, 1979. — 272 с.
  84. , А. Ф. Теплообмен в дисперсных средах Текст. / А. Ф. Чудновский. -М.: Гостехиздат, 1954.-444 с.
  85. , Я. Эксергия Текст.: / Я. Шумский. Р. Петела -JL: Энергия, 1968 г.-282 с.
  86. , К.П. Основы расчета вакуумной сублимационной аппаратуры Текст. / К. П. Шумский, А. И. Мялкин, И. С. Максимовская. М.: Машиностроение, 1967.-223 с.
  87. Л.Я., Черноусова Н. И. Определение содержания природных антиоксидантов в пищевых продуктах и БАДах //Пищевая промышленность. 2007. № 5. С. 28−30.
  88. Niedzielski, Z. Zatezanieroztworowmetodakriokoncentracjii. Zesznauk. Politechniklodzk текст. / Z. Niedzielski, 1969. 121 c.
  89. Timofeev N.P. LeuzeacarthamoidesDC.: Application Prospects as Pharmpreparations and Biologically Active Components // In Books «Functional Foods for Chronic Diseases» (Ed. DM Martirosyan). Richardson (Texas, USA), D&A Incorporated, 2006. — P. 105−120.
Заполнить форму текущей работой