27 / 92
25
ПИЩЕВАЯ ПРОМЫШЛЕННОСТЬ
7/2013
RESOURCE SAVING TECHNOLOGIES
го потока инфракрасных лучей плот*
ностью
Q
=2,0 кВт/м
2
в сочетании с
конвекцией снижение влажности сы*
рья практически остановилось к
210*й мин.
Диаграмма показывает ускорение
снижения влажности материала пос*
ле импульсного акустического воз*
действия. При ИК*конвективном
воздействии существенное сниже*
ние скорости сушки персика наблю*
дается при влажности сырья 32–
35 %, температура поверхности про*
дукта начинает подниматься, и про*
цесс испарения влаги замедляется,
т. е. продолжительность процесса
сушки увеличивается. Высушенный
полупродукт с такими параметрами
не дает возможность получения ка*
чественного готового продукта, на*
пример пищевого порошка, пище*
вых красителей и т. д.
Для обеспечения необходимой ос*
таточной влажности сухого полупро*
дукта, нужной для дальнейшей его
переработки, продукт обрабатывает*
ся в акустическом поле, где на гра*
нице жидкость – твердое тело при
действии источника звука высокой
интенсивности происходят разруши*
тельные эффекты.
Один из известных эффектов акус*
тического воздействия – кавита*
ция – процесс образования разры*
вов в жидкости, либо на границе
жидкости и твердого тела.
Под воздействием переменных
акустических давлений в жидкости,
в фазе отрицательных давлений,
образуются разрывы, мгновенно за*
полняющиеся парами, а также ра*
створенными газами. При за*
хлопывании кавитационных пузырь*
ков возникают ударные волны с
большой амплитудой давления. Эти
механические усилия служат причи*
ной разрушительного действия акус*
тики.
По уравнению Рэлея, максималь*
ное давление в жидкости на расстоя*
нии
r
=1,587
R
от центра пузырька
будет:
р
= 0,16З
р
0
(
R
0
/
R
)
3
,
где
р
0
– гидростатическое давле*
ние в жидкости, МПа;
R
0
– на*
чальный радиус газового пузырька,
мкм;
R –
конечный радиус газового
пузырька, мкм.
При отношении
R
0
/R
=30 амплиту*
да локального подъема давления
достигает 450 МПа.
Кавитационные полости образуют*
ся при определенной интенсивности
звука. Минимальная интенсивность
звука, при которой возникает кави*
тация в водопроводной воде, со*
ставляет 0,16–2 Вт/см
2
при частоте
15 кгц, что является кавитационным
порогом [1].
В возникновение и развитие кави*
тации играют зародышевые центры,
представляющие
собой
микропузырьки газов и паров, а так*
же мельчайшие взвеси неоднород*
ных включений в жидкости. Наличие
зародышей уменьшает прочность
жидкости, значительно снижая не*
обходимое усилие разрыва сплош*
ности.
Наиболее интенсивно кавитация
развивается на границе раздела сред
с различными удельными акустичес*
кими сопротивлениями.
С увеличением температуры жид*
кости понижается порог звукового
давления, достаточного для возник*
новения кавитации. Однако эта за*
висимость не носит линейного ха*
рактера, что связано с уменьшением
вязкости.
Соотношение между вязкостью
(м) жидкости и давлением
(р
с
) име*
ет вид:
p
c
=0,753 lg (м/0,0013).
Прочность жидкости на разрыв за*
висит также от гидростатического
давления
(р
0
) столба жидкости. Сле*
довательно, амплитуда давления
(р
т
),
при которой начинается обра*
зование кавитации, понижается при
уменьшении вязкости, так как
р
т
= р
c
+ р
0
.
Продолжительность захлопывания
пустого пузырька можно определить
по уравнению:
t
= 0,915
R
0
.
Для атмосферного давления соб*
ственная частота колебаний пу*
зырька воздуха в воде:
f =
0,328/
R.
В условиях резонанса возникаю*
щие давления могут превышать гид*
ростатические в несколько сотен раз.
Комбинированный метод сушки с
применением акустической обработ*
ки дает возможность существенно
сократить продолжительность про*
цесса сушки по сравнению с извест*
ными и используемыми на практике
способами, повысить производи*
тельность установки, имеет важное
значение в производстве сухопро*
дуктов.
ЛИТЕРАТУРА
1.
Аминов, А.Ф.
Процесс сушки
плодов и винограда нагретым иони*
Рис. 2. Кривые сушки персика зависимости
от энергоподвода:
скорость сушильного агента – 2,5 м/с; начальная
влажность персиков (1 – ферганский белый;
2 – окшафтоли, 3 – новый урожайный) W=86 %;
ИАВ – импульсно*акустическое воздействие
Влажность, %
Время сушки, мин
Интенсивность 120 дБ, частота 22кГц
Интенсивность 150 дБ, частота 22кГц
0 100 200 300 400
80
70
60
50
40
30
20
10
0
зированным воздухом/А.Ф. Ами*
нов, А.Ф., О.Ф. Сафаров//Хранение
и переработка сельхозсырья. – М.,
1999. – № 8. – С. 39–41.
2.
Электрофизические
, оптические
и акустические характеристики пи*
щевых продуктов/И.А. Рогов [и др.];
под ред. И.А. Рогова. – М.: Легкая и
пищевая промышленность, 1981. –
288 с.
3.
Искандаров, З.С.
Повышение
эффективности комбинированных
солнечно*топливных сушильных ус*
тановок для сельскохозяйственных
продуктов: Автореф. дисс.... д*ра
техн. наук/З.С. Искандаров. – Таш*
кент, 2001. –32 с.
4.
Алламбергенов, Б.
Выравнива*
ние неравномерности влажности
продукта сушки/Б. Алламбергенов//
Эффективное использование энер*
горесурсов в сельскохозяйственном
производстве: Тез. докл. респ. науч.*
техн. конф. ТИИИМСХ. – Ташкент,
1993. – 68 с.
Сушка продукта с акустической
обработкой при ИК*конвективным
воздействием проведена
на лабораторно*экспериментальной
сушильной установке.
Электронная Научная СельскоХозяйственная Библиотека