Визначення коефіцієнта тепловіддачі роторно-плівкового випарника з гріючим плівкоутворюючим елементом

Автор(и)

  • Андрій Миколайович Загорулько Державний біотехнологічний університет, Україна https://orcid.org/0000-0001-7768-6571
  • Олексій Євгенович Загорулько Державний біотехнологічний університет, Україна https://orcid.org/0000-0003-1186-3832
  • Олександр Іванович Черевко Харківський державний університет харчування та торгівлі, Україна https://orcid.org/0000-0002-3424-8659
  • Олена Борисівна Дроменко Державний біотехнологічний університет, Україна https://orcid.org/0000-0002-3135-9732
  • Алла Миколаївна Соломон Вінницький національний аграрний університет, Україна https://orcid.org/0000-0003-2982-302X
  • Роман Леонідович Якобчук Національний університет харчових технологій, Україна https://orcid.org/0000-0001-9777-5790
  • Оксана Володимирівна Бондаренко Дніпровський державний аграрно-економічний університет, Україна https://orcid.org/0000-0001-8623-9263
  • Наталія Леонідівна Ноздріна Дніпровський державний аграрно-економічний університет, Україна https://orcid.org/0000-0001-9074-5011

DOI:

https://doi.org/10.15587/1729-4061.2021.247283

Ключові слова:

коефіцієнт тепловіддачі, роторно-плівковий випарник, критеріальне рівняння, плівкоутворюючий елемент, органічна сировина

Анотація

Розроблено модель роторного-плівкового випарника з плівкоутворюючим елементом, який має відбивальну обігріваєму поверхню. Таке рішення запропоновано для стабілізації гідравлічного руху зрізаємої хвильової течії за рахунок відбивальної поверхні певної геометричної форми для примусового спрямовування зрізаємої сировини на нагрівальну поверхню. Автономний підігрів відбивальної поверхні додатково забезпечує температурний ефект в умовах переміщування часток сировини після зрізання.

У результаті аналізу експериментально-теоретичних параметрів теплообміну обґрунтовано критеріальне рівняння коефіцієнта тепловіддачі випарника з запропонованим плівкоутворюючим елементом, який має відбивальну обігріваєму поверхню для розрахунку коефіцієнта тепловіддачі від робочої поверхні до сировини. Отримане рівняння враховує вплив вертикальної складової руху плівки сировини, відцентрове переміщення при обертанні плівкоутворюючого елемента, перемішування киплячої плівки сировини пухирцями пари, геометричних характеристик плівкоутворюючої лопаті на гідродинамічний плин сировини. Здійснено розрахунок роторного-плівкового випарника з використанням критеріального рівняння та отримано корисну поверхню теплообміну – 0,75 м2. Питома металоємність в роторно-плівковому випарнику з плівкоутворюючим елементом, що має відбивальну поверхню становить 57 кг/м2 порівняно з традиційно використовуваним в консервних виробництвах вакуум-випарним апаратом 410 кг/м2,, що у 7,1 раз менше. Також зменшується тривалість температурного впливу на сировину: роторно-плівковий випарник – 200 с та 3600 с у традиційному апараті. Отримані дані будуть корисні для проєктування роторно-плівкових апаратів різних геометричних параметрів, що використовують шарнірні лопаті з відбивальною пластиною

Біографії авторів

Андрій Миколайович Загорулько, Державний біотехнологічний університет

Кандидат технічних наук, доцент

Кафедра обладнання та інжинірингу переробних і харчових виробництв

Олексій Євгенович Загорулько, Державний біотехнологічний університет

Кандидат технічних наук, доцент

Кафедра обладнання та інжинірингу переробних і харчових виробництв

Олександр Іванович Черевко, Харківський державний університет харчування та торгівлі

Доктор технічних наук, професор

Кафедра процесів та устаткування харчової і готельно-ресторанної індустрії ім. М. І. Беляєва

Олена Борисівна Дроменко, Державний біотехнологічний університет

Доцент

Кафедра технології м’яса

Алла Миколаївна Соломон, Вінницький національний аграрний університет

Кандидат технічних наук, доцент

Кафедра харчових технології та мікробіології

Роман Леонідович Якобчук, Національний університет харчових технологій

Кандидат технічних наук, доцент

Кафедра технологічного обладнання та комп’ютерних технологій проектування

Оксана Володимирівна Бондаренко, Дніпровський державний аграрно-економічний університет

Кандидат сільськогосподарських наук

Кафедра рослинництва

Наталія Леонідівна Ноздріна, Дніпровський державний аграрно-економічний університет

Кандидат сельскохозяйственных наук

Кафедра растениеводства

Посилання

  1. Shkuratov, O. I., Drebot, O. I., Chudovska, V. A. et. al. (2014). Kontseptsiya rozvytku orhanichnoho zemlerobstva v Ukraini do 2020 roku. Kyiv: TOV «Ekoinvestkom», 16.
  2. Terpou, A., Papadaki, A., Bosnea, L., Kanellaki, M., Kopsahelis, N. (2019). Novel frozen yogurt production fortified with sea buckthorn berries and probiotics. LWT, 105, 242–249. doi: https://doi.org/10.1016/j.lwt.2019.02.024
  3. Pap, N., Fidelis, M., Azevedo, L., do Carmo, M. A. V., Wang, D., Mocan, A. et. al. (2021). Berry polyphenols and human health: evidence of antioxidant, anti-inflammatory, microbiota modulation, and cell-protecting effects. Current Opinion in Food Science, 42, 167–186. doi: https://doi.org/10.1016/j.cofs.2021.06.003
  4. Misra, N. N., Koubaa, M., Roohinejad, S., Juliano, P., Alpas, H., Inácio, R. S. et. al. (2017). Landmarks in the historical development of twenty first century food processing technologies. Food Research International, 97, 318–339. doi: https://doi.org/10.1016/j.foodres.2017.05.001
  5. Boesveldt, S., Bobowski, N., McCrickerd, K., Maître, I., Sulmont-Rossé, C., Forde, C. G. (2018). The changing role of the senses in food choice and food intake across the lifespan. Food Quality and Preference, 68, 80–89. doi: https://doi.org/10.1016/j.foodqual.2018.02.004
  6. Silveira, A. C. P. (2015). Thermodynamic and hydrodynamic characterization of the vacuum evaporation process during concentration of dairy products in a falling film evaporator. Food and Nutrition. Agrocampus Ouest. Available at: https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-01342521/document
  7. Crespí-Llorens, D., Vicente, P., Viedma, A. (2018). Experimental study of heat transfer to non-Newtonian fluids inside a scraped surface heat exchanger using a generalization method. International Journal of Heat and Mass Transfer, 118, 75–87. doi: https://doi.org/10.1016/j.ijheatmasstransfer.2017.10.115
  8. Cokgezme, O. F., Sabanci, S., Cevik, M., Yildiz, H., Icier, F. (2017). Performance analyses for evaporation of pomegranate juice in ohmic heating assisted vacuum system. Journal of Food Engineering, 207, 1–9. doi: https://doi.org/10.1016/j.jfoodeng.2017.03.015
  9. Zahorulko, A., Zagorulko, A., Yancheva, M., Ponomarenko, N., Tesliuk, H., Silchenko, E. et. al. (2020). Increasing the efficiency of heat and mass exchange in an improved rotary film evaporator for concentration of fruit-and-berry puree. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 6 (8 (108)), 32–38. doi: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2020.218695
  10. Mykhailov, V., Zahorulko, A., Zagorulko, A., Liashenko, B., Dudnyk, S. (2021). Method for producing fruit paste using innovative equipment. Acta Innovations, 39, 15–21. doi: https://doi.org/10.32933/actainnovations.39.2
  11. Zahorulko, A., Zagorulko, A., Yancheva, M., Serik, M., Sabadash, S., Savchenko-Pererva, M. (2019). Development of the plant for low-temperature treatment of meat products using ir-radiation. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 1 (11 (97)), 17–22. doi: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2019.154950
  12. Imran, A., Rana, M. A., Siddiqui, A. M. (2018). Study of a Eyring–Powell Fluid in a Scraped Surface Heat Exchanger. International Journal of Applied and Computational Mathematics, 4 (1). doi: https://doi.org/10.1007/s40819-017-0436-z
  13. Martínez, D. S., Solano, J. P., Vicente, P. G., Viedma, A. (2019). Flow pattern analysis in a rotating scraped surface plate heat exchanger. Applied Thermal Engineering, 160, 113795. doi: https://doi.org/10.1016/j.applthermaleng.2019.113795
  14. Błasiak, P., Pietrowicz, S. (2019). A numerical study on heat transfer enhancement via mechanical aids. International Journal of Heat and Mass Transfer, 140, 203–215. doi: https://doi.org/10.1016/j.ijheatmasstransfer.2019.05.116
  15. Acosta, C. A., Yanes, D., Bhalla, A., Guo, R., Finol, E. A., Frank, J. I. (2020). Numerical and experimental study of the glass-transition temperature of a non-Newtonian fluid in a dynamic scraped surface heat exchanger. International Journal of Heat and Mass Transfer, 152, 119525. doi: https://doi.org/10.1016/j.ijheatmasstransfer.2020.119525
  16. Cherevko, O., Mikhaylov, V., Zahorulko, A., Zagorulko, A., Gordienko, I. (2021). Development of a thermal-radiation single-drum roll dryer for concentrated food stuff. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 1 (11 (109)), 25–32. doi: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2021.224990
  17. Zahorulko, A. M., Zahorulko, O. Ye. (2016). Pat. No. 108041 UA. Hnuchkyi plivkovyi rezystyvnyi elektronahrivach vyprominiuiuchoho typu. No. u201600827; declareted: 02.20.2016; published: 24.06.2016, Bul. No. 12. Available at: https://uapatents.com/5-108041-gnuchkijj-plivkovijj-rezistivnijj-elektronagrivach-viprominyuyuchogo-tipu.html
  18. Vakuum-vyparnoy apparat MZS-320. Available at: https://www.mzko.com.ua/2015-08-03-00-59-07/vacuum-vyparnoy-apparat.html
  19. Cherevko, A., Mayak, O., Kostenko, S., A. Sardarov (2019). Experimental and simulation modeling of the heat exchanche process while boiling vegetable juice. Prohresyvni tekhnika ta tekhnolohiyi kharchovykh vyrobnytstv restorannoho hospodarstva i torhivli, 1, 75–85. Available at: http://nbuv.gov.ua/UJRN/Pt_2019_1_9

##submission.downloads##

Опубліковано

2021-12-24

Як цитувати

Загорулько, А. М., Загорулько, О. Є., Черевко, О. І., Дроменко, О. Б., Соломон, А. М., Якобчук, Р. Л., Бондаренко, О. В., & Ноздріна, Н. Л. (2021). Визначення коефіцієнта тепловіддачі роторно-плівкового випарника з гріючим плівкоутворюючим елементом. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 6(8 (114), 41–47. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2021.247283

Номер

Том 6 № 8 (114) (2021): Енергозберігаючі технології та обладнання

Розділ

Енергозберігаючі технології та обладнання

Ліцензія

Авторське право (c) 2021 Andrii Zahorulko, Aleksey Zagorulko, Oleksander Cherevko, Olena Dromenko, Alla Solomon, Roman Yakobchuk, Oksana Bondarenko, Nataliia Nozdrina

Creative Commons License

Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Закріплення та умови передачі авторських прав (ідентифікація авторства) здійснюється у Ліцензійному договорі. Зокрема, автори залишають за собою право на авторство свого рукопису та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons CC BY. При цьому вони мають право укладати самостійно додаткові угоди, що стосуються неексклюзивного поширення роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом, але за умови збереження посилання на першу публікацію статті в цьому журналі.

Ліцензійний договір – це документ, в якому автор гарантує, що володіє усіма авторськими правами на твір (рукопис, статтю, тощо).
Автори, підписуючи Ліцензійний договір з ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР», мають усі права на подальше використання свого твору за умови посилання на наше видання, в якому твір опублікований. Відповідно до умов Ліцензійного договору, Видавець ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР» не забирає ваші авторські права та отримує від авторів дозвіл на використання та розповсюдження публікації через світові наукові ресурси (власні електронні ресурси, наукометричні бази даних, репозитарії, бібліотеки тощо).
За відсутності підписаного Ліцензійного договору або за відсутністю вказаних в цьому договорі ідентифікаторів, що дають змогу ідентифікувати особу автора, редакція не має права працювати з рукописом.
Важливо пам’ятати, що існує і інший тип угоди між авторами та видавцями – коли авторські права передаються від авторів до видавця. В такому разі автори втрачають права власності на свій твір та не можуть його використовувати в будь-який спосіб.