satНАУКА и ТЕХНИКАScience & Technique2227-10312414-0392Belarusian National Technical University10.21122/2227-1031-2023-22-3-243-247sat-2675Research ArticleЭНЕРГЕТИКАPOWER ENGINEERINGОпределение энергосберегающих режимов сушки в аппарате виброкипящего слояDetermination of Energy-Saving Drying Modes in Vibrofluidized Bed ApparatusКожевниковМ. М.KozhevnikovM. M.

Кандидат технических наук, доцент

Адрес для переписки:Кожевников Михаил Михайлович –Могилевский государственный университет продовольствия,просп. Шмидта, 3,212027, г. Могилев, Республика Беларусь.Тел.: +375 29 240-75-99kmmk@mail.ru

Address for correspondence:Kozhevnikov Mikhail Mikhailovich –Mogilev State University of Food Technologies,3, Shmidta Ave., 212027, Mogilev. Republic of Belarus. Tel. +375 29 240-75-99kmmk@mail.ru

kmmk@mail.ruНикулинВ. И.NikulinV. I.

Кандидат технических наук, доцент

г. Могилев,

Mogilev

АдамовС. Н.AdamovS. N.

Магистр

г. Могилев

Mogilev

Могилевский государственный университет продовольствияБеларусьMogilev State University of Food TechnologiesBelarus202307062023223243247Copyright © Кожевников М.М., Никулин В.И., Адамов С.Н., 20232023Кожевников М.М., Никулин В.И., Адамов С.Н.Kozhevnikov M.M., Nikulin V.I., Adamov S.N.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://sat.bntu.by/jour/article/view/2675

Традиционная технология производства пектина – высокозатратная, энергоемкая и экологически небезопасная. Одним из возможных способов совершенствования технологического процесса производства пектина является сушка непосредственно пектинового гидролизата до его осаждения этиловым спиртом. Наиболее эффективный способ сушки пектинового гидролизата – сушка в виброкипящем слое инертного материала, обеспечивающая высокую производительность по испаренной влаге с единицы объема камеры и качеству получаемого сухого продукта. В данной работе предложена методика оптимизации процесса сушки пектинового гидролизата в аппарате виброкипящего слоя инертного материала, позволяющая определить значения режимных параметров, при которых процесс сушки протекает с минимальными затратами на тепловую и электрическую энергию. Методика основана на полученной экспериментально зависимости между удельной производительностью сушильной установки и следующими режимными параметрами процесса сушки: скоростью движения воздуха в сушильной камере, начальной температурой воздуха, удельной нагрузкой, отнесенной к площади газораспределительной решетки, начальной концентрацией по сухим веществам. На основе этой экспериментальной зависимости формализованы критерии оценки приведенных затрат на тепловую и электрическую энергию. Сформулирован комплексный критерий оптимизации процесса сушки в виброкипящем слое, минимизация которого позволяет повысить эффективность ведения процесса сушки. Сформулированы ограничения на диапазоны изменения режимных параметров процесса сушки. Поставленная задача оптимизации процесса сушки в виброкипящем слое решена численно с использованием метода последовательного квадратичного программирования, сформулированы рекомендации по значениям режимных параметров для ведения процесса в оптимальном режиме.

The traditional pectin production technology is highly energy-intensive and environmentally unsafe. One of the possible ways to improve the technological process of pectin production is to dry directly the petine hydrolyzate before it is precipitated with ethyl alcohol. The most effective method of drying pectin hydrolyzate is drying in a vibrofluidized layer of an inert material, which provides high productivity in terms of evaporated moisture per unit volume of the chamber and the quality of the resulting dry product. This paper proposes a method for optimizing the drying process of pectin hydrolyzatein the apparatus of a vibrofluidized layer of an inert material, which makes it possible to determine the values of regime parameters at which the drying process proceeds with minimal costs for thermal and electrical energy. The technique is based on the experimentally obtained relationship between the specific productivity of the drying unit and the following operating parameters of the drying process: the air velocity in the drying chamber, the initial air temperature, the specific load related to the area of the gas distribution grid, the initial concentration for dry substances. On the basis of this experimental dependence, the criteria for assessing the reduced costs for heat and electric energy are formalized. A complex criterion for optimizing the drying process in a vibrofluidized bed is formulated, the minimization of which makes it possible to increase the efficiency of the drying process. Restrictions on the ranges of variation of the operating parameters of the drying process are formulated  as well. The posed problem of optimization of the drying process in a vibrofluidized  bed is solved numerically using the method of sequential quadratic programming and recommendations are formulated on the values of operating parameters for conducting the process in the optimal mode.

технологический процесссушкамодернизацияметодикаоптимальный режимрежимные параметрыпоказатели качестваприведенные затратыкритерий оптимизацииограниченияэнергоэффективностьпроизводительностьсушильная камераэмпирическая зависимостьуправляемые переменныеtechnological processdryingmodernizationtechniqueoptimal modeoperating parametersquality indicatorsreduced costsoptimization criterionlimitationsenergy efficiencyproductivitydrying chamberempirical dependencecontrolled variablesReferencesДонченко, Л. В. Технология пектина и пектинопродуктов / Л. В. Донченко, Г. Г. Фирсов. Краснодар: КГАУ. 2006. 276 с.Donchenko L. V., Firsov G. G. (2006) Technology of Pectin and Pectin Products. Krasnodar, Kuban State Agrarian University, 276 (in Russian).Василенко, З. В. Разработка научно обоснованной технологии производства пектина из выжимок яблок / З. В. Василенко, В. И. Никулин, Л. В. Лазовикова // Вестник МГУП. 2018. № 1 (24). С. 38–42.Vasilenko Z. V., Nikulin V. I., Lazovikova L. V. (2018) Development of Scientifically-Based Technology for the Production of Pectin from Apple Pomace. Vestnik MGUP = Bulletin of Mogilev State University of Food Technologies, (1), 38–42 (in Russian).Василенко, З. В. Влияние условий процесса гидролиза – экстрагирования протопектина яблочных выжимок на качество получаемого пектина / З. В. Василенко, В. И. Никулин, В. А. Седакова // Хранение и переработка сельхозсырья. 2006. № 8. С. 25–27.Vasilenko Z. V., Nikulin V. I., Sedakova V. A. (2006) Influence of Conditions of Hydrolysis Process – Extraction of Apple Pomace Protopectin on the Quality of the Pectin Obtained. Khranenie i Pererabotka Selkhozsyrya = Storage and Processing of Farm Products, (8), 25–27 (in Russian).Никулин, В. И. Исследование влияния условий процесса гидролиза-экстрагирования протопектина сушеных выжимок яблок на качество получаемого пектина / В. И. Никулин, З. В. Василенко, Л. В. Азарова // Вестник МГУП. № 2 (5). 2008. С. 24–29.Nikulin V. I., Vasilenko Z. V., Azarova L. V. (2008) Study of the Influence of the Conditions of the Hydrolysis-Extraction Process of Protopectin of Dried Apple Pomace on the Quality of the Pectin Obtained. Vestnik MGUP = Bulletin of Mogilev State University of Food Technologies, (2), 24–29 (in Russian).Василенко, З. В. Влияние промывания выжимок яблок, высушенных в виброкипящем слое, на показатели качества пектина и структуру его молекулы / З. В. Василенко, В. И. Никулин, Л. В. Лазовикова // Вестник МГУП. 2016. № 1 (20). С. 3–8.Vasilenko Z. V., Nikulin V. I., Lazovikova L. V. (2016) Influence of Washing Apples Pomace Dried in Vibroboiling Layer on the Quality of Pectin and on the Structure of its Molecules. Vestnik MGUP = Bulletin of Mogilev State University of Food Technologies, (1), 3–8 (in Russian).Влияние режимных параметров сушки концентрата пектина на производительность установки виброкипящего слоя инертного материала / З. В. Василенко [и др.] // Вестник МГУП. 2019. № 1. С. 112–119.Vasilenko Z. V., Nikulin V. I., Lazovikova L. V., Kolyukovich E. A. (2019) Influence of Operating Conditions of Pectin Concentrate Drying on Installation Productivity. Vestnik MGUP = Bulletin of Mogilev State University of Food Technologies, (1), 112–120 (in Russian).Оптимизация процесса сушки яблочных выжимок в многозональном аппарате виброкипящего слоя / З. В. Василенко [и др.] // Вестник МГУП. 2013. № 1 (14). С. 3−7.Vasilenko Z. V., Nikulin V. I., Kozhevnikov M. M., Lazovikova L. V., Loboreva L. A. (2013) Optimization of Apple Pomace Drying in Vibroboiling Layer Multispectral Machine. Vestnik MGUP = Bulletin of Mogilev State University of Food Technologies, (1), 3−7.Кафаров, В. В. Методы кибернетики в химии и химической технологии / В. В. Кафаров. М.: Химия, 1985. 448 с.Kafarov V. V. (1985) Methods of Cybernetics in Chemistry and Chemical Technology. Moscow, Khimiya Publ. 448 (in Russian).Айрапетьянц, Г. М. Совершенствование систем автоматического регулирования технологическими процессами / Г. М. Айрапетьянц, А. В. Акулич, Н. И. Ульянов. Могилев: МГУП, 2012. 322 с.Airapetiants G. M., Akulich A. V., Uliyanov N. I. (2012) Improvement of Automatic Control Systems for Technological Processes. Mogilev, Mogilev State University of Food, 322 (in Russian).Измаилов, А. Ф. Численные методы оптимизации / А. Ф. Измаилов, М. В. Солодов. М.: ФИЗМАТЛИТ. 2005. 304 с.Izmailov A. F., Solodov M. V. (2005) Numerical Optimization Methods. Moscow, FIZMATLIT Publ, 304 (in Russian).

The authors declare that there are no conflicts of interest present.