Киселёва Татьяна Федоровна Кемерово 017 глава аналитический обзор

раздельное исследование этих параметров. На первом этапе определили 
влияние частоты колебаний на процесс экстрагирования, в данном случае 
эксперимент проводили при амплитуде 6 мм. Исследования проводили на 
примере сухих яблок.
93

---

94
Анализ кинетических кривых показал прямую связь между частотой 
колебаний насадки и скоростью процесса. Это объясняется увеличением 
турбулентности потоков внутри рабочей зоны аппарата, что ведет к 
истончению пограничного слоя, однако при работе на частотах выше 13,3 Гц 
не происходит значительного повышения интенсивности извлечения сухих 
водорастворимых веществ. Это является следствием достижения в аппарате 
гидродинамического режима, при котором время релаксации струи будет 
меньше периода колебаний вибрационной насадки. 
Здесь под временем 
релаксации струи будем понимать длительность изменения направления 
струи в поле низкочастотных механических колебаний, создаваемых 
вибрационной насадкой. 
Кривые экстрагирования, 
полученные при 
амплитудах колебаний насадки 9 и 12 мм, носят аналогичный характер, при 
этом 
продолжительность 
выхода 
на 
максимальную 
концентрацию 
уменьшается на 15 - 70 %, в тоже время эти режимы характеризуются более 
высокой энергоемкостью процесса (рис. 4.11).
Рисунок 4.11 - Кинетические кривые извлечения сухих 
водорастворимых веществ из сушеных яблок в зависимости от частоты
колебаний вибрационной насадки

---

95
Функциональная связь между продолжительностью выхода системы на 
максимальную концентрацию сухих водорастворимых веществ в зависимости 
от частоты колебаний вибрационной насадки показана на рисунке 4.12. 
Указанные 
экспериментальные 
данные 
адекватно 
описываются 
полиноминальными зависимостями второго порядка, при этом экстремум 
каждой кривой находится внутри исследуемого диапазона, что позволяет 
произвести поиск оптимального значения частоты колебаний вибрационной 
насадки для каждого значения амплитуды.
Рисунок 4.12 - Зависимость продолжительности экстрагирования до выхода 
на максимальную концентрацию сухих водорастворимых веществ от частоты
колебаний вибрационной насадки 
Зависимость продолжительности 
экстрагирования до выхода на 
максимальную концентрацию сухих водорастворимых веществ с частотой 
колебаний вибрационной насадки, при А=6 мм, описывается уравнением 
(4.14). Зависимость продолжительности 
экстрагирования до выхода на 
максимальную концентрацию сухих водорастворимых веществ с частотой 
колебаний вибрационной насадки, при А=9 мм, описывается уравнением

---

(4.15). Зависимость продолжительности 
экстрагирования до выхода на 
максимальную концентрацию сухих водорастворимых веществ с частотой 
колебаний вибрационной насадки, при А=12 мм, описывается уравнением
(4.16)
Y=0,6185x2-19,356x+162,2; 
(4.14)
Величина достоверности аппроксимации, R2=0,9989,
Где Y - продолжительность экстрагирования, мин 
X - частота колебаний, Гц
Y=0,5158x2-15,392x+123,49; 
(4.15)
Величина достоверности аппроксимации, R2=0,9869,
Где Y - продолжительность экстрагирования, мин 
X - частота колебаний, Гц
Y=0,4059x2-11,773x+93,03; 
(4.16)
Величина достоверности аппроксимации, R2=0,9452,
Где Y - продолжительность экстрагирования, мин 
X - частота колебаний, Гц 
Для учета совместного влияния частоты и амплитуды колебаний 
вибрационной насадки на степень извлечения сухих водорастворимых 
веществ и расход энергии на работу вибрационной насадки построили 
поверхность отклика удельных затрат энергии от частоты и амплитуды 
колебаний вибрационной насадки.
Расчет удельных затрат энергии на работу вибрационной насадки 
производили по формуле:
N ya
= N * *х * 60/ m / 3600 
(4.17)
где ^ д - удельные затраты энергии на килограмм обрабатываемого продукта, 
Вт-час/кг;
N;p - средняя мощность при рассматриваемом режиме работы аппарата,
Вт;
96

---

97
I - продолжительность экстрагирования до выхода на максимальную 
концентрацию сухих водорастворимых веществ, мин;
m - масса единовременно загруженного в аппарат продукта, кг. 
Увеличение 
количества 
подводимой 
внешней 
энергии 
к 
обрабатываемой системе ведет к снижению продолжительности процесса 
экстрагирования с одной стороны, и увеличению энергоемкости процесса с 
другой стороны. При этом связь между этими показателями в случае 
экстрагирования сушеного растительного сырья носит нелинейный характер, 
это можно объяснить многостадийностью процесса, и в частности наличием 
стадии пропитки и набухания сушеного сырья.
20
2
О
О 
2 
4 
б 
8 
10 
12 
14 
16 
18
частота колебаний, Гц
♦ А = 6 м м
И А = 9 м м
А А = 1 2 м м
Рисунок 4.13. Зависимость удельных затрат энергии от частоты и 
амплитуды колебаний вибрационной насадки
Зависимость удельных затрат энергии от частоты и амплитуды 
вибрационной насадки, где А= 12 мм, описывается уравнением (4.18). 
Зависимость удельных затрат энергии от частоты и амплитуды вибрационной 
насадки, где А= 9 мм, описывается уравнением (4.19). Зависимость удельных

---

затрат энергии от частоты и амплитуды вибрационной насадки, где А= 6 мм, 
описывается уравнением (4.20).
Y=0,0687x2-0,7446x+11,886; 
(4.18)
Величина достоверности аппроксимации, R2=0,9818,
Где Y - удельный расход энергии, В тчас/кг 
X - частота колебаний, Г ц
Y=0,0713x2-1,2183x+14,134; 
(4.19)
Величина достоверности аппроксимации, R2=0,9898,
Где Y - удельный расход энергии, В тчас/кг 
X - частота колебаний, Гц
Y=0,0439x2-0,8976x+8,932; 
(4.20)
Величина достоверности аппроксимации, R2=0,9312,
Где Y - удельный расход энергии, В тчас/кг 
X - частота колебаний, Гц 
Анализ распределения удельных энергозатрат в зависимости от 
параметров вибрационного воздействия (рис. 4.13) позволяет сделать вывод о 
том, что для каждого значения амплитуды колебаний вибрационной насадки, 
существует предельная частота, при приближении к которой энергоемкость 
процесса снижается, за счет сокращения продолжительности процесса. 
Однако при превышении этой частоты общая энергоемкость повышается, так 
как незначительное снижение продолжительности процесса сопровождается 
значительным повышением мощности подводимой к приводу установки для 
достижения заданного режима колебаний вибрационной насадки. Так, 
например, для амплитуды 6 мм, предельная частота находится в диапазоне
11,7 - 13,3 Гц, для амплитуды 9 мм - 10 Гц, для амплитуды 12 мм - 8,3 Гц.
Экстракты, полученные при оптимизированных параметрах, имели 
лучшие органолептические характеристики, содержали большее количество 
сухих веществ, по сравнению с экстрактами, полученные путем кипячения.
Учитывая данные, приведенные выше, готовили экстракты при 
оптимальных значениях из каждого вида сухофруктов, а именно сушеных
98

---

яблок, кураги, чернослива, изюма и шиповника. Сырье измельчали, загружали 
в 
аппарат 
под 
перфорированную 
вибрационную 
тарелку, 
заливали 
экстрагентом (вода), имеющим температуру +50°С, при соотношении твердой 
и жидкой фаз 1:10, включали привод экстрактора, который обеспечивал 
передачу вибрационной тарелке гармонических колебаний при частоте 16,7 
Гц, при амплитуде 6 мм. Цилиндрическая форма отверстий перфорации с 
высотой 2 мм и диаметром отверстий 3 мм. Экстрагирование проводили в 
течение 7-14 минут, для каждого вида сухофруктов. По окончанию процесса 
экстрагирования суспензия разделялась на сите на две фазы: твердую и 
жидкую (экстракт). Выделенная твердая фаза при давлении 1 МПа 
подвергалась прессованию в тканевых пакетах. Влажность жмыха после 
прессования не превышала 20 %. Выделенная при прессовании жидкость, 
была добавлена к полученному экстракту.
Далее 
была 
проведена 
органолептическая 
оценка 
полученных 
экстрактов (таблица 4.8).
99
Таблица 4.8 - Оценка органолептических свойств экстрактов на основе 
сухофруктов