Анотація до роботи:

Ряшко Г.М. Інтенсифікація процесу екстрагування при виробництві розчинної кави. – Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.18.12 – процеси та обладнання харчових, мікробіологічних та фармацевтичних виробництв, Одеська національна академія харчових технологій, Одеса, 2006.

Дисертаційна робота присвячена дослідженню процесу екстрагування розчинних речовин з капілярно-пористих частинок на прикладі кавових зерен. Описано гідродинамічні та масообмінні характеристики процесу в умовах підводу імпульсного електромагнітного поля. Показано, що основним фактором інтенсифікації є виникнення потужного механізму перенесення – бародифузії, що з’являється в умовах підводу мікрохвильового поля за рахунок локального перегріву рідини в середині капілярів. На основі експериментального моделювання визначені умови фазових рівноваг в системі “кавові зерна – вода”, залежності коефіцієнту масовіддачі для періодичних і безперервних режимів екстрагування від комплексу конструктивних і режимних параметрів. Показано, що вплив мікрохвильового поля підвищує значення коефіцієнта масовіддачі в 2 – 4 рази, та вихід розчинних речовин з кавового зерна на 10 %. Запропоновано інженерну методику розрахунку екстрактора з електромагнітним інтенсифікатором.

1. В роботі доказано справедливість наукового положення про можливість істотної інтенсифікації процесів масоперенесення при екстрагуванні з капілярно-пористої системи під впливом електромагнітного поля. Вплив ІЕМ поля на процес екстрагування з кавових зерен ініціює бародифузію – ефективний механізм перенесення екстрактивних речовин. В залежності від сполучення режимних параметрів значення коефіцієнта масовіддачі при екстрагуванні з кавового зерна можна збільшити в 2 – 4 рази в порівнянні з традиційною технологією. При цьому ступінь витягу екстрактивних речовин із зерен збільшується на 10 %.

2. Визначальним параметром кінетики масоперенесення при періодичних процесах екстрагування в ІЕМ полі є питома потужність електромагнітного поля. Вплив температури на інтенсивність масоперенесення в 1,3 рази менший.

3. Ступінь інтенсифікації масоперенесення від дії ІЕМ поля зростає із збільшенням розміру часток подрібненої кави. Для виробничих умов рекомендуються розміри фракції зерен кави від 1 до 2 мм.

4. Для проточних екстракторів формування граничного дифузійного шару при русі екстрагенту крізь пористий матеріал визначається гідродинамічною ситуацією в каналі, що враховується числом Re, а також безрозмірною проникністю, показники ступеня при яких рівні 0,5 і 0,35 відповідно.

5. Визначальний вплив на значення коефіцієнта масовіддачи має потужність електромагнітного поля. Коригувальне число пароутворення, що виражає співвідношення потужності мікрохвильового поля і потужності, яка необхідна для перетворення рідини на пару, погоджує масив експериментальних даних, з похибкою 13 %.

6. Запропонована інженерна методика розрахунку екстракторів з електромагнітним інтенсифікатором може ефективно використовуватися для проведення комп'ютерного моделювання з метою оптимізації режимів екстрагування, мінімізації енерговитрат, удосконалення конструкції екстрактора та досягнення максимального прибутку при експлуатації апарата.

7. В результаті варіаційної оптимізації на ПЕОМ для продуктивності лінії 300 л/ч визначено, що мінімум загальних витрат відповідає діаметру екстрактора 0,5 м, витратам екстрагента 110^-4 м³/с, потужності електромагнітних інтенсифікаторів 7 кВт.

8. Виробничі випробування екстрактора з електромагнітним інтенсифікатором підтвердили коректність запропонованих підходів до проектування мікрохвильових екстракторів. Окупність екстрактора передбачається в межах 2,6 року.

Основний зміст дисертації опубліковано в роботах:

1. Експериментальне моделювання процесу екстрагування із зерен кави / О.Г. Бурдо, Г.М. Ряшко, С.Г. Терзієв // Зб. наук. пр. ОНАХТ – 2004. – Вип. 27, – С. 200 –205.

2. Бурдо О.Г. Моделирование процессов экстрагирования / О.Г. Бурдо, Г.М. Ряшко, А.К. Войтенко, В.И. Саламаха // Холодильная техника и технология. – 2004. – №6. – С. 69-74.

3. Бурдо О.Г. Моделювання масопереносу при екстрагуванні із зерен кави / О.Г. Бурдо, Г.М. Ряшко, П.І. Светлічний // Обладнання та технології харчових виробництв: Темат. зб. наук. пр. вип..13, т. 1 / Голов. ред. О.О. Шубін, 2005. – Донецьк: ДонДУЕТ. – С. 23- 29.

4. Бурдо О.Г. Энергетические аспекты пищевых нанотехнологий / О.Г. Бурдо, Г.М. Ряшко, П.І. Светлічний // Щоквартальний наук.-прак. журнал «Інтегровані технології та енергозбереження», 2005. – №2. – С. 34-38.

5. Ряшко Г.М. Моделирование процессов массопереноса в электромагнитном поле при экстрагировании кофейных зерен // Зб. наук. пр. ОНАХТ – 2006. – Вип. 28, – С. 297-303.

6. Ряшко Г.М. Інтенсифікація екстрагування в технології виробництва розчинної кави // Зб. наук. пр. ОНАХТ – 2006. – Вип. 29, – С. 47-51.

7. Бурдо О.Г. Наномасштабные процессы в пищевых технологиях / О.Г. Бурдо, Г.М. Ряшко // Сб. науч. трудов МПА: Вып. II / Под ред. В.А. Бутковского – М.: ГИОРД, 2004 г., – С. 292-305.

8. Бурдо О.Г. Енергетична ефективність харчових нанотехнологій / О.Г. Бурдо, Г.М. Ряшко // Сб. науч. трудов Международной науч.-техн. конф. «Энергоэффективность 2004», 13-16 октября, 2004. – Одесса. – С. 191-195.

9. Бурдо О.Г. Інтенсифікація масопереносу у виробництві розчинної кави / О.Г. Бурдо, Г.М. Ряшко // Прогресивні техніка та технології харчових виробництв ресторанного господарства і торгівлі: Зб. наук. праць ХДУХТ - 2005. – Харків. – С. 20-24.

10. Бурдо О.Г. Удосконалення процесу екстрагування при виробництві смакоароматичних речовин / О.Г. Бурдо, Г.М. Ряшко // Матеріали міжвузівської наук.-прак. конф. «Проблеми техніки і технологій харчових виробництв», 8-9 квітня, 2004. – Полтава. – С. 6-8.

11. Burdo O.G. Intensification du procd d’extraction des constitunants hydrosolubles du caf / O.G. Burdo, P.I. Svetlycniyj, G.M. Rjashko // Материалы международной конф. «Управление качеством пищевой промышленности (район центральной и восточной Европы) Кишинев (Молдова) «Техника-инфо» 12-14 мая 2004г., с. 304.

12. Ряшко Г.М. Інтенсифікація масопереносу при екстрагуванні харчових продуктів з капілярно-пористою структурою // Матеріали 71-ої наук. конф. молодих вчених, аспірантів та студентів. “Наукові здобутки молоді – вирішенню проблем харчування людства у XXI столітті”, 18-19 квітня, 2005. Київ, НУХТ. – Ч.2. – С. 127.

13. Ряшко Г.М. Шляхи вирішення проблем у виробництві розчинної кави / Г.М. Ряшко, О.Г. Бурдо // Матеріали I міжн. наук.-прак. конф. “Екотрофологія. Сучасні проблеми”, 30 травня – 1 червня, 2005. – Біла Церква. – С. 27-28.

14. Бурдо О.Г. Пути решения энергоэкологических проблем / О.Г. Бурдо,
    Г.М. Ряшко // Официальный каталог второй специализированной выставки технологий и оборудования современной городской инфраструктуры «Еврогород», 14-15 квітня, 2005. – Одеса. – С. 123.

15. Бурдо О.Г. Інтенсифікація екстрагування в технології виробництва розчинної кави / О.Г. Бурдо, Г.М. Ряшко // Тези доповідей міжн. наук.-прак. конф. “Харчові технології - 2005”, 12-14 жовтня, 2005. – Одеса. – С. 51.

16. Бурдо О.Г. Энергетика пищевых наномасштабных процессов / О.Г. Бурдо, Г.М. Ряшко // Тезисы IV международной конференции «Проблемы промышленной теплотехники», 26-30 сентября, 2005. – Киев. – С. 26-27.

Особистий внесок здобувача в наукові роботи:

Проаналізовано шляхи удосконалення процесу екстрагування при виробництві смакоароматичних речовин з рослинної сировини [10], розглянуто енерго-екологічні проблеми при виробництві розчинної кави [11, 13] та запропоновано ресурсозберігаючу технологію, яка може вирішити ці проблеми [14]. Запропоновано механізм ініціювання бародифузії та проведено комплекс досліджень, які підтверджують цей механізм [2, 4, 7, 16], а також зроблено аналіз енергетичної ефективності процесу масоперенесення в електромагнітному полі [8]. Вивчено вплив технологічних чинників на кількість вилучених розчинних речовин [12], встановлено вплив електромагнітного поля та температури на процес екстрагування з кавових зерен [1], вплив витрати екстрагенту на вихід екстрактивних речовин [15], а також вплив розмірів частинок кави [9]. Проведено комплекс аналітичних та експериментальних досліджень процесу екстрагування в технології виробництва розчинної кави [6], узагальнено результати дослідів та отримано співвідношення для розрахунку інтенсивності масоперенесення [3, 5].