Анотація до роботи:

Ремінна Л.П. «Низькотемпературне концентрування екстрактів рослинної сировини». – Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.18.12 – процеси та обладнання харчових, мікробіологічних та фармацевтичних виробництв, Одеська національна академія харчових технологій Міністерства освіти і науки України, Одеса, 2008.

Дисертаційна робота присвячена розробці методики розрахунку блочних виморожувачів з горизонтальним кристалізатором та з вібруючою перфорованою пластиною для концентрування екстрактів рослинної сировини, а також визначенню доцільних режимів їх експлуатації.

Розроблена математична модель процесів блочного виморожування, яка описує тепло- та масообмін у виморожуючих установках вказаних конструкцій. Представлені експериментальні результати досліджень зниження температури замерзання, а також густини екстрактів в залежності від масової частки розчинних в них речовин. Наведені графічні залежності та сформовані закономірності, які відображають вплив температурного режиму роботи установки, початкових параметрів розчину, частоти вібрації та поверхневої пористості пластини на поточні параметри рідкої та твердої фази. Представлені критеріальні рівняння для розрахунку коефіцієнтів масовіддачі при блочному виморожуванні води із розчинів при зазначених умовах. Наведені методики розрахунку кінетичних, конструктивних та техніко-економічних параметрів блочного виморожувача вказаної конструкції. Представлена конструктивна схема чотирьохмодульного блочного виморожувача та розрахунок техніко-економічних характеристик установки із запропонованою конструкцією з продуктивністю по вихідному екстракту – 200 кг за цикл.

1. На підставі виконаних аналітичних та експериментальних досліджень, розроблена методика розрахунку блочних виморожувачів з горизонтальним кристалізатором та з вібруючою у розчині перфорованою пластиною для низькотемпературного концентрування екстрактів рослинної сировини. З використанням розробленої методики проведена оптимізація режимних та конструктивних параметрів виморожуючих установок та визначені доцільні режими їх експлуатації.

2. Розроблена математична модель процесів блочного виморожування, що складається з балансових та кінетичних рівнянь, які описують тепло- та масообмін у виморожуючих установках вказаних конструкцій.

3. Отримані графічні залежності та рівняння для розрахунку густини екстрактів шипшини з масовою часткою розчинних речовин в діапазоні від 5 до 30 %, а також екстрактів мускатного горіха та гвоздики з масовою часткою розчинних речовин в діапазоні від 2 до 10 % в залежності від їх температури. Також визначені криві охолодження і кріоскопічні криві екстрактів та отриманні рівняння для розрахунку зниження температури їх замерзання.

4. Встановлені закономірності, які відображають вплив температурного режиму роботи установки, початкових параметрів розчину, частоти коливань та перфорації пластини на поточні параметри рідкої та твердої фази, які утворюються в процесі виморожування. Також визначені залежності зміни параметрів стоків, які утворюються в процесі гравітаційного сепарування блоків льоду, отриманих в установках з горизонтальним кристалізатором та з вібруючою у розчині пластиною.

5. Отримані критеріальні рівняння для розрахунку процесу масовіддачі в блочних виморожувачах: Sh=810¹⁴(GrSc)^-0,80K^0,52 – виморожування на нижній поверхні горизонтального кристалізатора; Sh=310⁴Re^0,32Sc^0,47K^-2,19– виморожування на нижній поверхні горизонтального кристалізатора та з вібруючою у розчині перфорованою пластиною.

6. Створена номограма, яка відображає оптимальні за показником С (грн/кг) параметри виморожуючої установки – частоту вібрації перфорованої пластини (f_пл) та поверхневу пористість пластини (П_пл).

7. Визначені доцільні режими процесу низькотемпературного концентрування екстрактів у виморожуючих установках з горизонтальним кристалізатором і з вібруючою у розчині пластиною: для екстрактів з w_р в діапазоні від 5 до 15 % процес доцільно здійснювати при =-6…-9 С, в діапазоні від 15 до 25 % – при =-10..-15 С, в діапазоні від 25 до 40 % – при =-17…-20 С. А при застосуванні виморожуючої установки з вібруючою пластиною в якості доцільного рекомендовано наступний режим: f_пл=0,089 Гц, П_пл =43,5 %. Процес сепарування необхідно розділити на два за тривалістю етапи з метою збору стоків з різною концентрацією розчинних речовин і їх різним подальшим призначенням. Тривалість першого етапу – 60 - 70 хвилин, а призначення отриманих стоків – підвищення виходу концентрованого продукту. Тривалість другого етапу від 60 до 180 хвилин, призначення стоків – зменшення втрат розчинних речовин з вимороженим блоком льоду.

8. Розроблена конструктивна схема багатомодульного блочного виморожувача та розраховані техніко-економічні характеристики установки із запропонованою конструкцією та з продуктивністю по вихідному екстракту – 200 кг за цикл.

Основний зміст дисертації опубліковано в роботах:

1. Коваленко Е.А. Математическое моделирование процессов массопереноса в вымораживающей установке / Е.А. Коваленко, Л.П. Реминная // Темат. зб. наук. пр. «Обладнання та технології харчових виробництв». – Донецьк: ДонНУЕТ, 2008. – Вип.19. – С. 271 – 277.

2. Коваленко Е.А. Обобщение результатов экспериментальных исследований по процессам низкотемпературного концентрирования экстрактов / Е.А. Коваленко, Л.П. Реминная // Зб. наук. праць ОНАХТ. – Одеса: 2008. – Вип. 32. – С. 159 – 163.

3. Реминная Л.П. Исследование кинетики блочного вымораживания воды из экстрактов на горизонтальном кристаллизаторе / Л.П. Реминная, О.Г. Бурдо, Е.А. Коваленко // Зб. наук. пр. ОНАХТ. – Одесса, 2007. – Вип. 30. – Т. 1. – С. 164 – 169.

4. Реминная Л.П. Влияние исходных параметров раствора на кинетику процессов вымораживания // Зб. наук. пр. ОНАХТ. – Одесса, 2007. – Вип. 30. – Т. 2. – С. 320 – 324.

5. Криоконцентрирование соков и экстрактов / Е.А. Коваленко, О.Б. Васылив, Л.Н. Токарева, Л.П. Реминная // Зб. наук. пр. ОНАХТ. – Одесса, 2006. – Вип. 28. – Т. 2. – С. 130 – 135.

6. Коваленко О.О. Технології виморожування води із розчинів та їх роль у вирішені актуальних проблем харчових виробництв / О.О. Коваленко, О.О. Євдокимова, Л.П. Ремінна // Аграрний вісник Причорномор’я. – Вип. 37. – Одеса: Імідж - Прес, 2007. – С. 134 – 137.

7. Коваленко Е.А. Теплофизические свойства экстрактов на основе растительного сырья / Е.А. Коваленко, О.Б. Васылив, Л.П. Реминная // Вісн. Харк. нац. техн. унів-ту сільс. госп-ва ім. Петра Василенка: наук. вид. / Харків: ХНТУСГ ім. Петра Василенка, 2006. – Вип. 45. – С. 86 – 91.

8. Коваленко О.О. Кріотехнології. Можливості їх застосування у харчовій промисловості /
   О.О. Коваленко, О.О. Євдокимова, Л.П. Ремінна // Харч. і перер. пром-ть. – 2007. – № 8 – 9. – С. 27 – 29.

9. Коваленко О.О. Дослідження впливу конструкції кристалізатора при блочному виморожуванні води із харчових розчинів / О.О.Коваленко, Л.П. Ремінна // Зб. наук. пр. ХДУХТ «Прогресивні техніка та технології харчових виробництв, ресторанного господарства і торгівлі». – Харків, 2007. – Вип.1 (5). – С. 368 – 375.

10. Деклараційний патент України на корисну модель № 23132, МПК А 23 L2/08. Спосіб отримання шляхом виморожування концентрованих рідких продуктів / О.Г. Бурдо, О.О. Коваленко,
    С.І. Мілінчук, Л.П.Ремінна (Україна). - № u 2006 13021; Заявл.11.12.2006; опубл. 10.05.2007, Бюл.№ 6.

11. Деклараційний патент України на корисну модель № 34280, МПК А 23 L 2/08. Спосіб отримання концентрованих рідких продуктів шляхом виморожування / О.Г. Бурдо, О.О. Коваленко, Л.П. Ремінна (Україна). – № u 2008 01496; Заявл.05.02.2008; опубл. 11.08.2008, Бюл.№ 15.

12. Позит. рішення на заявку № u 2008 05661.Установка для низькотемпературного концентрування рідких продуктів / О.Г. Бурдо, О.О. Коваленко, Л.П. Ремінна. Заявл. 30.04.08.

13. Коваленко Е.А. Экспериментальные исследования и обобщение по процессам массопереноса в блочном вымораживателе с горизонтальным кристаллизатором / Е.А. Коваленко, Л.П. Реминная // Мат. межд. науч. конференции XII «Совершенствование процессов и оборудования пищевых и химических производств. – Одесса, 2008. – С. 252 – 256.

14. Реминная Л.П. Применение способа блочного вымораживания для концентрирования экстрактов растительного сырья// Зб. наук. пр. молодих учених, асп. та студ. ОНАХТ. – ОНАХТ: Одеса, 2007.– С.103 – 105.

15. Реминная Л.П. Кинетика процесса концентрирования экстрактов в блочном вымораживателе с горизонтальным кристаллизатором / Л.П. Реминная, О.Г. Бурдо, Е.А. Коваленко // Мат. межд. науч. – практ. конф. «Повышение энергетической эффективности пищевых и химических производств». – Одесса: 2007. – С. 108 – 113.

16. Реминная Л.П. Технические и технологические аспекты технологии концентрирования экстрактов растительного сырья путём вымораживания из них воды / Л.П. Реминная, Е.А. Коваленко // Мат. III міжн. наук.-практ. конференції. – Полтава, 2007. – Т. 6. – С. 91 – 94.

17. Реминная Л.П. Моделирование процессов массоотдачи в растворе при вымораживании его в условиях низкочастотных механических колебаний // Зб. тез студентських наукових праць «Техніка та технологія харчових виробництв». – Донецьк, ДонНУЕТ, 2008. – Вип. 2. – С. 35 – 37.

18. Драгонер И. Кинетика процесса блочного вымораживания воды из экстрактов шиповника / И. Драгонер, Е.А. Коваленко, Л.П. Реминная // Зб. тез студентських наукових праць «Техніка та технологія харчових виробництв». – Донецьк, ДонНУЕТ, 2008. – Вип.2. – С. 33 – 35.

19. Ремінна Л.П. Інтенсифікація процесу блочного виморожування води із розчинів за допомогою механічних коливань / Л.П., Ремінна, О.О. Коваленко // Тези доп. Міжнар. наук.-техн. конф. «Актуальні проблеми харчування: технологія та обладнання, організація і економіка» – Донецьк, ДонДУЕТ, 2007. – С. 105.

20. Коваленко Е.А. Концентрирование вымораживанием экстрактов на основе растительного сырья / Е.А. Коваленко, Л.П. Реминная // Тези доп. II міжн. наук. – практ. конф. «Харчові технології – 2006» – Одеса. – 2006. – С. 70.

21. Ремінна Л.П. Вплив виду поверхні кристалізатора на процеси блочного виморожування води із

харчових розчинів/ Л.П. Ремінна, О.О. Коваленко // Наукові здобутки молоді – вирішенню проблем харчування людства у ХХІ столітті: Програма і матеріали 73-ї наук. практ. конф. молод. вчених, аспірантів і студентів. – К.:НУХТ, 2007. – Ч. ІІ. – С. 149.

Ремінна Л.П. Вплив поверхневої пористості пульсуючої у розчині мембрани на кінетику блочного виморожування води із харчових розчинів / Л.П. Ремінна, О.О. Коваленко // Наукові здобутки молоді – вирішенню проблем харчування людства у ХХІ столітті: Програма і матеріали 74-ї наук. практ. конф. молод. вчених, аспірантів і студентів. – К.:НУХТ, 2008. – С. 380.

Реминная Л.П. Моделирование процессов в блочном вымораживателе с горизонтальным кристаллизатором // Тр.VI международной научной конференции студентов и аспирантов «Техника и технология пищевых производств»– Могилёв, Республика Беларусь, 2008. Ч 2. – С.119 – 120.

Особистий внесок здобувача в наукові роботи:

Проаналізовано доцільність використання концентрованих екстрактів у харчовій промисловості, а також здійснено аналіз існуючих технологій концентрування [6, 8, 14, 16, 20], проведено експериментальне дослідження умов рівноваги між твердої та рідкої фазами при кристалізації води в екстрактах та густини екстрактів [5, 7]. Проведено моделювання процесів при блочному виморожуванні води із розчинів у виморожуючій установці з горизонтальним кристалізатором
[1, 23] та з вібруючою в об’ємі розчину пластиною [17]. Вивчено кінетику процесів виморожування [3, 4, 15, 18] та вплив конструкції кристалізатора на зміну параметрів розчину та твердої фази [9, 10, 21]. Досліджена кінетика інтенсифікації процесу виморожування за допомогою вібруючої у розчині пластини [11, 19], а також проаналізовано вплив поверхневої пористості пластини на кінетику процесу [22]. Узагальнено результати досліджень та отримано критеріальні рівняння для розрахунку коефіцієнтів масовіддачі [2, 13]. Запропоновано конструктивну схему промислового чотирьохмодульного блочного виморожувача з горизонтальним пластинчастим кристалізатором [12].