Журнал «Агропромышленные технологии Центральной России»

Выпуск №2 (28) (2023)

УДК 664.8.034:66-971
DOI 10.24888/2541-7835-2023-28-46-57

ТЕРМОДИНАМИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА ЭФФЕКТИВНОСТИ ПРОЦЕССА ВАКУУМНОГО НАСЫЩЕНИЯ ПАРАМИ ПРЯНО-КОПТИЛЬНЫХ АРОМАТИЗАТОРОВ ЭКСТРУДИРОВАННЫХ ПРОДУКТОВ ФУНКЦИОНАЛЬНОГО НАЗНАЧЕНИЯ

Автор(ы): Шубкин Сергей Юрьевич, Мокренский Денис Николаевич

В статье представлена методика эксергетического анализа энерготехнологической системы вакуумного насыщения парами пряно-коптильных ароматизаторов экструдированных продуктов функционального назначения. Представлены функциональные зависимости, которые позволяют учитывать уровень эффективности энергетического потенциала, способствующего выполнению полезной работы системы. Проведен термодинамический анализ эффективности энерготехнологической системы вакуумного насыщения парами пряно-коптильных ароматизаторов экструдированных продуктов функционального назначения, учитывая ее рабочие параметры, а также тепловые, материальные, энергетические и другие потоки. Произведенный расчет и наглядная интерпретация эксергетического баланса в виде диаграммы Грассмана-Шаргута потоков и потерь эксергии, позволили качественно оценить весь комплекс потерь эксергии в элементах установки для проведения процесса вакуумного насыщения парами пряно-коптильных ароматизаторов экструдированных продуктов функционального назначения, в результате протекающих в ней как обратимых, так и необратимых процессов тепло- и массообмена. Установлено, что значение эксергетического КПД составило 6,9 %, что на 2,4 % выше, чем при использовании технологии-прототипа. Это свидетельствует о повышении степени термодинамического совершенства энерготехнологической системы вакуумного насыщения парами пряно-коптильных ароматизаторов экструдированных продуктов функционального назначения.

Ключевые слова
термодинамическая оценка; эксергетический анализ; пряно-коптильные ароматизаторы; вакуумное насыщение; энергоэффективность

THERMODYNAMIC EVALUATION OF THE EFFICIENCY OF THE PROCESS OF VACUUM SATURATION WITH VAPORS OF SPICY-SMOKY FLAVORS OF EXTRUDED FUNCTIONAL PRODUCTS

Author: Shubkin Sergey Yu., Mokrenskiy Denis N.

The article presents a method of exergetic analysis of the energy-technological system of vacuum saturation with vapors of spicy-smoky flavors of extruded functional products. Functional dependencies are presented that allow taking into account the level of efficiency of the energy potential that contributes to the performance of useful work of the system. The thermodynamic analysis of the efficiency of the energy-technological system of vacuum saturation with vapors of spicy-smoky flavors of extruded functional products, taking into account its operating parameters, as well as thermal, material, energy and other flows, is carried out. The calculation and visual interpretation of the exergetic balance in the form of a Grassman-Shargut diagram of flows and exergy losses made it possible to qualitatively assess the entire complex of exergy losses in the elements of the installation for carrying out the process of vacuum saturation with vapors of spicy-smoky flavors of extruded functional products, as a result of both reversible and irreversible heat and mass transfer processes occurring in it. It was found that the value of the exergetic efficiency was 6.9%, which is 2.4% higher than when using the prototype technology. This indicates an increase in the degree of thermodynamic perfection of the energy-technological system of vacuum saturation with vapors of spicy-smoky flavors of extruded functional products.

Key words:
thermodynamic evaluation; exergetic analysis; spicy-smoky flavors; vacuum saturation; energy efficiency

Список литературы

Ангелюк В.П., Скотников Д.А., Шибанова Е.А. Эксергетический анализ процесса стерилизации // Аграрный научный журнал. 2014. № 10. С. 43-45.
Богословский С.В. Физические свойства газов и жидкостей. СПб.: СПбГУАП, 2001. 73 с.
Вент Д.П., Ляшенко А.И., Соболев А.В. Управление процессом теплообмена на основе эксергетического анализа // Вестник Международной академии системных исследований. Информатика, экология, экономика. 2011. Т. 13, № 1. С. 93-99.
Гельперин Н.И. Основные процессы и аппараты химической технологии: в 2 кн. Москва: Химия, 1981. 812 с.
Гинзбург А.С., Савина И.М. Массообменные характеристики пищевых продуктов // Москва: Пищевая промышленность, 1982. 280 с.
Задоянный А.В., Евдокименко Ю.Н. Углубленный эксергетический анализ основных психрометрических процессов в системах кондиционирования воздуха // Вестник Полоцкого государственного университета. Серия F. Строительство. Прикладные науки. 2020. № 16. С. 71-75.
Конструктивные особенности установки для обезвоживания мелкодисперсных сыпучих продуктов в активном гидродинамическом режиме и ее эксергетический анализ / А.А. Малибеков, С.В. Шахов, И.А. Глотова, П.В. Груздов // Научное обозрение. Педагогические науки. 2019. № 3-4. С. 66-70.
Михеев П.Ю., Тананаев А.В. Методика эксергетического анализа жизненных циклов энергетических объектов // Научно-технические ведомости Санкт-Петербургского государственного политехнического университета. 2012. № 1-2 (147). С. 70-77.
Морозюк Т.В. Новый этап в развитии эксергетического анализа // Холодильная техника и технология. 2014. Т. 50. № 4. С. 13-17.
Рубан Н.В., Кульнева Н. Г., Журавлев М.В. Обоснование энергетической эффективности технологии термохимической подготовки свекловичной стружки к экстрагированию сахарозы с помощью эксергетических методов анализа // Health, Food & Biotechnology. 2019. Т. 1. № 3. С. 69-83.
Термодинамическая оценка эффективности процесса электростатического копчения мелкокусковых рыбопродуктов в пересыпающемся слое / С.Ю. Шубкин, С.С. Бунеев, С.В. Елецких, И.Н. Сухарев // Технологии пищевой и перерабатывающей промышленности АПК - продукты здорового питания. 2021. № 4. С. 168-179.
Шадрина Е.М., Углов А.С. Эксергетический анализ процесса ректификации бинарной смеси // Известия высших учебных заведений. Серия: Химия и химическая технология. 2011. Т. 54. № 8. С. 102-104.
Шубкин С.Ю. Исследование свойств экструдированных мясорастительных продуктов и процесса их вакуумного насыщения бездымными пряно-коптильными ароматизаторами // Технологии пищевой и перерабатывающей промышленности АПК - продукты здорового питания. 2022. № 3. С. 243-253.
Шубкин С.Ю., Бунеев С.С. Оптимизация процесса получения экструдированных продуктов функционального назначения с добавлением бездымных пряно-коптильных ароматизаторов // Агропромышленные технологии Центральной России. 2022. № 4(26). С. 41-47.
Шубкин С.Ю., Шахов С.В. Разработка установки для проведения процесса вакуумного насыщения парами пряно-коптильных ароматизаторов экструдированных продуктов // Агропромышленные технологии Центральной России. 2022. № 4(26). С. 95-101.
Шурак А.А., Шагарова А.А. Оценка энергоэффективности сушилок на основе эксергетического анализа // Булатовские чтения. 2020. Т. 5. С. 330-334.
Эксергетический анализ вакуум-сублимационной установки / В.Е. Добромиров, С.В. Шахов, Т.И. Некрылова, С.А. Бокадаров // Вестник Международной академии холода. 2011. № 4. С. 46-48.
Эксергетический анализ концентрирующей вымораживающей установки / С.Т. Антипов, В.Ю. Овсянников, Я.И. Кондратьева, А.А. Корчинский // Вестник Международной академии холода. 2017. № 2. С. 78-83.
Юшкова Е.А. Эксергетический метод анализа теплоэнергетических систем // Достижения вузовской науки: сб. матер. XXX Междунар. науч.-практ. конф. 2017. С. 82-86.
Exergetic analysis of the technological line preparing of triticale grain for grinding. A. V. Drannikov, A. A. Shevtsov, L. I. Lytkina [et al.]. Modern Science and Innovations. 2022. No. 1(37). Pp. 44-54.