Firma stiintifica si tehnica "VAND"
Universitatea Tehnologică de Stat din Kuban
În această privință, problema creșterii conținutului de zahăr din must la 18-25 g / 100 cm3 datorită îndepărtării unei părți din apa din acesta în timpul procesării strugurilor devine în mod special urgentă. Concentrarea sucului de struguri pentru vinificație implică producerea de must de vid. conținând 65-70% solide.
Metodele utilizate pentru concentrarea sucului și a mustului prezintă dezavantaje semnificative:
-
Vacuum-wort schimbă culoarea, dobândind nuanțe întunecate de chihlimbar și negru; în gust există tonuri de caramel și sare; compoziția chimică a schimbărilor de must; procesul necesită crearea unei producții specializate, care nu este posibilă la fiecare vinăria.
Și sucul de struguri, must și concentrat sub vid, de obicei, la un produs minim temperatura de fierbere (55 70 ° C). Studiul mecanismului caracteristicilor de evaporare și de transfer de căldură prin evaporare sub vid, arată că crearea condițiilor pentru a instala punctul de fierbere minim nu garantează condiții termice moi. Conform datelor experimentale, o cantitate mai mare de vapori secundari formate direct pe suprafața de transfer de căldură într-un strat limită relativ subțire. Aceasta are ca rezultat, pe de o parte, la formarea unui strat de vapori, termoizolant suprafața de transfer de căldură din mustul și reducerea intensității transferului de căldură și să se supraîncălzească suprafață, dar pe de altă parte, a fost aproape de suprafața de transfer de căldură există un gradient transversală maximă a concentrației solidelor cauzând o creștere a viscozității și o reducere intensitatea convecției. Ca rezultat, zahărul este caramelizat, iar calitatea mustului se deteriorează.
Dependența temperaturii medii a suprafeței de transfer de căldură de pe partea de must (fst2), determinată din transferul de căldură, balanțele termice și materiale. pot fi reprezentate ca o funcție:
unde tp este punctul de fierbere al mustului, ° C;
g h - cantitatea de mustură inițială, kg;
Bn, Bk - concentrațiile inițiale și finale ale mustului,% masă;
rb este căldura specifică de formare a vaporilor de apă, J / kg;
a2 - coeficient de transfer de căldură de la perete la must, W / (m2-K);
Suprafața de transfer de căldură F, m2;
t este timpul procesului, s.
Conform ecuației (1), temperatura peretelui poate depăși semnificativ punctul de fierbere al mustului, iar acest exces este determinat nu numai de presiunea secundară a vaporilor, ci și de setul de parametri de proces. Pentru a evita arderea mustului, este necesar să se prevadă astfel de condiții pentru realizarea procesului, în care temperatura peretelui este apropiată de punctul de fierbere (fst2 = fp). iar punctul de fierbere al mustului este minim. Acest lucru se realizează la valorile maxime ale suprafeței schimbătoarelor de căldură, a timpului de proces și a coeficientului de transfer termic. În plus, cu condiția ca aburul saturat cu apă să fie un mediu de încălzire, reducerea temperaturii sale de condensare poate contribui, de asemenea, la crearea unor regimuri de procese de evaporare mai blânde.
Este dificil să se asigure aceste condiții în instalațiile de evaporare utilizate în industria vinicolă.
Calcularea striper la funcționarea acestuia discontinuă pentru cele două etape de proces (încălzire suc la temperatura de reflux și evaporarea ulterioară), luând în considerare timpul de concentrare a mustului și parametrii termici ai ecuației variabile
Ok este cantitatea de căldură necesară pentru concentrarea concentrațiilor de suc Bq, J;
Este cantitatea de căldură necesară încălzirii sucului la punctul de fierbere, J;
Q este cantitatea de căldură necesară pentru evaporarea solventului, J;
K este coeficientul de transfer de căldură W / (m2-K);
ts este temperatura de condensare a aburului de încălzire. ° C;
tp este punctul de fierbere al mustului, ° C.
Pentru a specifica dimensiunile suprafeței de transfer de căldură, concentrația sucului evaporat a fost calculată prin intervale. Metodele numerice au fost folosite pentru a integra partea dreaptă a ecuației (2).
Conform datelor de calcul, timpul de încălzire în comparație cu timpul total de procesare este foarte mic și poate fi neglijat. Pentru a obține o concentrație de 55-70% în greutate. materie uscată la o productivitate de 1200 kg / zi pentru un produs concentrat, durata unui ciclu este de 4-5 ore la un consum de mustură de volum de 1,4 m3 pe încărcătură.
Rezultatele obținute au fost utilizate în dezvoltarea vaporizatorului.
Pentru a realiza procesul de moduri propuse dezvoltat de plante mici dimensiuni evaporare, cu o cameră de evaporator orizontal, care permite realizarea procesului într-o mișcare de rotație-translație a fluxului vapori-lichid (Patent RF 1660265 A1). În acest scop tubul evaporator special de design de creare a turbulențelor, care, împreună cu cantitatea de abur generată este crescută, iar secțiunea vaporizatorului a spațiului tubular introdus. Viteza de curgere medie a fazei lichide este de 2.5-3.2 m / s, atunci când componenta integrală a vitezei la nivel 4,5-5,8 m / s. În acest caz, este posibilă nu numai vaporizării suprafață de schimb de căldură, ci și în întregul flux și, prin urmare, o concentrare semnificativă și lipirea solidelor la suprafață de transfer de căldură sunt eliminate.
Instalația cuprinde un evaporator, separator de antrenare, o pompă de vid și o pompă de circulație care asigură circulația continuă într-un evaporator de circuit închis wort - separator - tuburile evaporatorului și produce un
Rotator direcțional cu evaporator - debit de fluid translatare HC la o viteză de 2-3 m / s. Suprafața evaporatorului cu două tuburi cu două secțiuni este de 5,65 m2.
încălzire Presiunea aburului la începutul procesului trebuie să fie 0,5-0,6 MPa, iar în ultimele etape de concentrare și evaporare, se recomandă să fie redusă la 0,1-0,3 MPa, crearea unei condiții de proces mai blânde.
Pe baza rezultatelor testelor, modificări ale cantității relative de apă evaporată
prin intervale și schimbarea concentrației de substanțe solide în suc ca funcție de timp (Figura 1).
Conform datelor noastre, cea mai mare cantitate de apă (aproximativ 90%) se evaporă în 1,6 ore, iar concentrația de substanțe solide în suc în acest timp ajunge la aproximativ 50% în greutate. În etapele ulterioare, cantitatea de apă evaporată este semnificativ redusă, deși concentrația de solide continuă să crească. În același timp, culoarea mustului începe să se schimbe intens.
La o concentrație de substanță uscată în must peste 50% din greutate. Valorile coeficienților de transfer termic calculați și experimentali variază considerabil. În opinia noastră, acest lucru poate rezulta din influența mai multor factori.
Atunci când sucul este evaporat, apar două procese interdependente: transferul de căldură și masă.
Când fluidul se deplasează de-a lungul suprafeței de transfer de căldură, căldura este transferată de pe peretele lichid și, în același timp, componentele volatile trec de la faza lichidă la faza de vapori. Datorită transferului materiei, compoziția și, în consecință, proprietățile lichidului variază de-a lungul lungimii suprafeței de transfer de căldură, prin urmare, vaporizarea în evaporator trebuie considerată ca un proces de transfer de căldură și de masă.
Cu o cantitate mare de solvenți (concentrații mici de solide), este probabil ca mecanismul de transfer termic să domine.
Odată cu creșterea concentrației de solide, efectul transferului de masă și de căldură devine comensurabil și apoi transferul de masă devine stadiul limitator al procesului.
Cu o creștere a concentrației de solide mai mare de 50% în greutate. soluția dobândește proprietățile unui fluid non-newtonian și calculul coeficienților de transfer de căldură prin ecuațiile criteriilor cunoscute, folosind valorile de vâscozitate pentru condițiile obișnuite, devine incorect. Evident, în acest caz este recomandabil să se folosească un alt mod de realizare a procesului de concentrare a sucului.
Este recomandabil să se estimeze modificarea ratei procesului în timp. Teoria proceselor se referă la evaporarea produsului în procesele termice și fluxul specific de căldură își asumă viteza. Dar, concentrația de suc de struguri trebuie văzută ca o combinație de căldură - și a proceselor de transfer de masă, prin urmare, în opinia noastră, deoarece viteza procesului trebuie să ia cantitatea de solvent este evaporat pe unitatea de timp:
Cu dependența funcțională cunoscută Wi = j (t), valoarea lui Vi poate fi găsită într-un mod grafo-analitice folosind sensul fizic
din ecuația (3): valoarea lui Vi este numeric egală cu tangenta unghiului de panta a tangentei trase la curba Wi = j (m) la punctul considerat. Folosind această metodă, am calculat dependența funcțională Vi = f (m) (figura 2).
O analiză a modificării valorilor ratei de concentrație a sucului de struguri ne permite să distingem câteva perioade caracteristice (figura 2).
La început (cu posibila dominare a procesului termic), viteza sa nu-și schimbă valoarea (Vi = 560 kg / h <= const): этот период в нашем эксперименте длился около 1,6-1,7 ч (до достижения концентрации = 40-45 % мас.). Затем наблюдается заметное снижение скорости выпаривания сока (от 540 до 75 кг/ч) — в этот переходный период, на наш взгляд, следует признать соизмеримое влияние как тепло-, так и массо-переноса на интенсивность концентрирования виноградного сока.
Când concentrația de suc ajunge la 50-55% în greutate. începe a doua perioadă, la care viteza procesului depinde de viteza de evaporare a solventului (apă), care crește odată cu creșterea suprafeței de evaporare și a numărului de centre de vaporizare.
Probabil, aceste limite numerice ale procesului depind de dimensiunile geometrice specifice ale vaporizatorului și de parametrii de funcționare ai acestuia, dar prezența lor face posibilă organizarea procesului în două etape, luând în considerare factorii dominanți. Astfel, în a doua etapă, sucul concentrat este pulverizat în mod adecvat într-un anumit volum.
Durata procesului, h
Presiunea aburului de încălzire, MPa
Notă. Presiunea secundară de vapori în aparat a fost menținută în intervalul 0,03-0,035 MPa.
Schimbările observate în parametrii procesului de evaporare a sucului de struguri au permis dezvoltarea unei tehnologii pentru creșterea conținutului de zahăr din must direct în timpul procesării strugurilor.
După 5-8 ore de decantare a mustului când suspensiile vrac se deplasează la partea inferioară a rezervorului de decantare, dintr-o porțiune stratul superior al mustului este luat (10-25% în volum, în funcție de concentrația de zahăr), iar fluxul de circulație este alimentată în mare concentrație de până la 20-25% în greutate . După răcire, concentratul rezultat se întoarce în bazin și astfel crește dulceața totală a mustului cu 2-5% în greutate. În acest caz, nu este necesar să se creeze condițiile pentru producerea de vacuum depozitare suc mustului filtrat și mustul înainte de evaporare, deoarece concentrația de solide de 20-30% în greutate. Suspensiile nu ard pe suprafața schimbătorului de căldură. În plus, principalele componente aromatice rămân în must și culoarea nu se schimbă, iar după fermentație se obțin materiale de vin de înaltă calitate.
Informații detaliate privind soluțiile specifice de aspect și parametrii geometrici ai instalației pot fi obținute de la
Trimiteți-le prietenilor: