Общее положение

Большинство термопроцессов в пищевой промышленности отличаются большой продолжительностью. Что затрудняет механизацию и автоматизацию. Поэтому с целью сокращения продолжительности обработки механизации этих процессов используют интенсификацию их путём применения физических методов.

1. Электроконтактный нагрев (ЭК)

2. Токи высокой частоты (ТВЧ)

3. СВЧ

4. Электростатическое поле.

Проименение этих методов резко повышает скорость протекания процесса, увиличевает производительность, уменшает необходимость в производственных площадях, повышает качество готовой продукции. Улучшает условия труда.

Спецефичность применения этих методов и их преимущества перед другими способами подвода тепла заключается в равномерном нагреве всего

изделия по всему объёму вне зависимости от теплопроводности и толщены продукта.

Нагрев в идеальных условиях осуществляется без температурного градиента

^dt 0. В этих условиях материал поглащает значительное колличество dx

энергии за малый промежуток времени и длительность нагрева продукта при этих методах зависит только от величены подводимой мощности к продукту и не зависит от форму и объёма продукта.

При ВК, ВЧ, и СВЧ нагреве тепло выделяется непосредственно в продукте окружающие детали камеры остаются холодными, что равномерно отсутствию тепловой энергии.

Следовательно при использование этих методов в сушке продуктов противоположность от конвективной сушки направление потоков тепла и потоков влаги совпадают межу собой что ускоряет прочесс сокращаетвремя повышает производительность.

Конвективная сушка

К

При использование ТЧ и СВЧ поглащение энергии продукта зависит также от влажности материала т.е больше нагреваются участки продукта имеющие большую влажность и поэтому испарение влаги в них осуществляется быстрее

Следовательно, при ВЧ методах происходит автоматическое выравнивание влажности в продукте, а при его сушке количество потребляемой энергии также автоматически сокращается по мере высушивания продукта.

Микрочастичы образующие вещество обладают электрическими зарядами по взаимодействию с внешним электрическим полем разделяется на две группы

1. Свободные заряды которые под воздействием внешнего электрического поля легко перемещаются

2. Заряды связанные, которые пи взаимодействии с внешним полем по ряду

причин ограничены в возможностях перемещения.

Заряды первой группы под действием внешнего электрического поля перемещаются и образуют ток проводимости. Заряды второй группы при тех же условиях только смещаются в ограниченых приделах и тем самым создают так смещения. Таким образом при взаимодействии ВЧ поля с материалом в нём возникают сложные процессы связанные как с наличием тока проводимость так и с наличаем поляризации вещества.

Воздействие ВЧ поля на пищевые материалы соправождается возникновением полей температуры, влажности, механической диформации, химических реакций итд.

При ВЧ нагреве одним из основных элементов установкивки является рабочий конденсатор.

Мощность рассчитывается в материале помещённого в рабочий конденсатор ёмкостью С, определяется

f-частота тока, Гц

u-напряжение, кВ С- ёмкость, нФ

tg - тангенс угла наклона диэлектрических потерь

Формулу (1) можно преобразовать и получить формулу характеризующую удельную мощность рассеивания.

Е-градиент напряжения -диэлектрическая проницаемость продукта

Уравнение (2) показывает, что мощность рассеивания в продукте прямопропорциональна квадрату градиента напряжения, частоте тока и произведению tg

К f tg (3)

Фактор диэлектрических потерь.

Электрические свойства пищевых продуктов

Электрическое поле является векторной величеной и характеризует напряжённость Е [В/м], которая представляет собой силу с которой поле воздействует на еденичный заряд помещенный в данную точку поля.

Магнитное поле является векторной величеной которая характеризуется напряжённостью магнитного поля Н [А/м], которая есть сила с которой с которой поле воздействует на элемент тока, помещённого в рассматриваемую точку.

Электрическое и магнитное поле существуют одновременно взаимосвязанны и могот превращатся одна в другое.

Электофизические свойства материала характеризуются:

1. Диэлектрической проницаемостью ^/ и _а (относительной и абсолютной), которые связаны между собой соотношением

где w-круглвая частота равна 2 f

По величине tg все продукты подразделяются на три группы

1. tg >>1 – среда проводящая

2. tg =1 – среда полупроводящая

3. tg <<1 среда диэлектрическая пищевые продукты в основном диэлектрики

Все электрофизические характеристики зависят от частоты поля и поэтому все численные значения этих величин необходимо относить конкретному диапазону частот.

Методы определения электрофизических свойств продукта

Для определения электрофизических свойств продукта нельзя рассматривать единый метод измерения их для столь большого диапазона частот электромагнитного поля поэтому необходимо определить диапазон частот для которых выбранный метод позволяет получить достоверные результаты с минимальными погрешностями. Так удельную электропроводность можно определить с помощью общепринятого мостового метода (мостик Уинстона), основным элементом является измерительный цилиндр кювета в которую помещается материал, причем кювета имеет постоянные характеристики, tg - для диапозона частот f[50кГц-50мГц]

Для пищевых продуктов обладающих высокой добротностью в большинстве случаев измеряют методом куметра, действие куметра основано на резонансе.

Добротность отношения волнового сопротивления к активному сопротивлению контура

Q

R

L

C

L - индуктивность С - ёмкость

В установке куметр соединяют с рабочим конденсатором с помощью коаксиального фидера (кабель) в который помещают продукт в зависимости от свойств пищевого продукта выбирают и крнструкцию рабочего конденсатора.

Схема рабочего конденсатора. Измерение электрофизических свойств пластинчато-вязких продуктов.

1, 2, 3- аллюминевые пластины 4, 5- кварцевые трубки внутри которых помещают исследуемый материал 6, 7-стяжные болты

Экранирование поля достигается с помощью заземления внешних пластин, что позволяет получить стабильные результаты. Питание подводиться к средней пластине, для получения стабильных результатов необходимо стремиться, чтобы длина проводов была минимальной.

Схема конденсатора для сыпучих продуктов

1,2 – наружная и внутренняя трубы расположенные коаксиально и выполненные из материала обладающего высокой теплопроводностью. Для удобства работы внутреняятрба может быть из отдельных секций.

3,4 – соответственно верхняя и нижняя крышки из непроводящего материала.

5исследуемый продукт

Для определения, tg используется метод двух измерений.

^С 1 ^С 2

С₀

С₁-ёмкость без конденсатора С₂-ёмкость с конденсатором и продуктом С₀-ёмкость с пустым конденсатором

для воды =80 для продукта <1

Поиск по сайту: