Обоснование скоростного режима воздушного потока для минимизации энергетических затрат при флюидизационном замораживании ягод жимолости
DOI:
https://doi.org/10.53083/1996-4277-2024-240-10-93-100Ключевые слова:
жимолость, флюидизация, быстрое замораживание, скороморозильный аппарат, псевдоожиженный слой, шоковая заморозкаАннотация
Флюидизационное замораживание позволяет наилучшим образом сохранить качественные характеристики плодов и ягод. Проектирование процессов низкотемпературной обработки во флюидизационных скороморозильных аппаратах является комплексной задачей, требующей учета различных факторов, имеющих разнонаправленное влияние на процесс. Разработка доступных энергоэффективных систем, обеспечивающих высокое качество замороженного плодово-ягодного сырья, является важным направлением развития агропромышленных технологий. Целью исследования выбран анализ режимов низкотемпературной обработки при флюидизационном замораживании ягод жимолости с точки зрения оптимизации энергетических затрат при реализации процесса. Анализ энергетических затрат для реализации процесса флюидизационного замораживания основывался на теории подобия в процессах теплообмена с использованием критериальных уравнений теории подобия. Расчеты производились с помощью электронных таблиц Excels и программного пакета MathCad. Определен диапазон скоростей флюидизации для замораживания ягод жимолости в диапазоне температур воздушной среды от -15 до -45°С. Допустимый диапазон скоростей потока воздуха составляет от 1,5 до 9 м/с, что обеспечивает режим флюидизации, при этом не допускает унос ягод жимолости из рабочей зоны аппарата. Минимальные энергетические затраты на реализацию процесса флюидизационного замораживания для ягод жимолости будут иметь место при скорости движения воздуха порядка 1,5-2 м/с при минимальной температуре воздушной среды. Результаты исследования позволили сделать вывод о целесообразности понижения температуры воздуха во флюидизационном скороморозильном аппарате при скорости движения воздуха, близкой к нижней границе диапазона скоростей флюидизации. В этом случае затраты энергии на организацию движения воздуха при замораживании 1 кг ягоды при скорости движения воздуха 2 м/с и температуре воздушной среды -40°C составят 45 кДж.