Автореферат (Обоснование применения водных растворов пропиленгликоля в качестве универсального теплоносителя в тепловом оборудовании предприятий питания)

На правах рукописиЗиборов Дмитрий МихайловичОБОСНОВАНИЕ ПРИМЕНЕНИЯ ВОДНЫХ РАСТВОРОВ ПРОПИЛЕНГЛИКОЛЯВ КАЧЕСТВЕ УНИВЕРСАЛЬНОГО ТЕПЛОНОСИТЕЛЯ В ТЕПЛОВОМОБОРУДОВАНИИ ПРЕДПРИЯТИЙ ПИТАНИЯСпециальность: 05.18.12 - Процессы и аппараты пищевых производствАВТОРЕФЕРАТдиссертации на соискание ученой степеникандидата технических наукМосква – 2017Работавыполненанакафедрересторанногобизнесафедеральногогосударственного бюджетного образовательного учреждения высшего образования«Российский экономический университет имени Г.В. Плеханова».Научный руководитель:кандидат технических наук, профессорБотов Михаил ИвановичОфициальные оппоненты:Воскобойников Владимир Александровичдоктор технических наук, старший научный сотрудник,ФГБОУ ВО «Российский государственный аграрныйуниверситет - МСХА имени К.А. Тимирязева», профессоркафедры «Процессы и аппараты перерабатывающихпроизводств»Шихалев Сергей Валерьевичкандидат технических наук, доцент,ФГБОУ ВО «Уральский государственный экономическийуниверситет», доцент кафедры пищевой инженерииВедущая организация:федеральное государственное бюджетное образовательноеучреждение высшего образования "Воронежскийгосударственный университет инженерных технологий"(ФГБОУ ВО "ВГУИТ")Защита состоится «12» октября 2017 года в 15 час.

00 мин. на заседаниидиссертационного совета Д 212.196.07 на базе ФГБОУ ВО «Российский экономическийуниверситет им. Г. В. Плеханова» по адресу: 117997, г. Москва, Стремянный пер., д. 36,корп. 3, ауд. 353.С диссертацией и авторефератом можно ознакомиться в Научно-информационномбиблиотечном центре им. академика Л.И. Абалкина ФГБОУ ВО «Российскийэкономический университет им.

Г.В. Плеханова» по адресу: 117997, г. Москва, ул. Зацепа,д. 43 и на сайте организации: http: //ords.rea.ru/.Автореферат разослан «___» ______________ 2017 года.Ученый секретарьдиссертационного совета Д 212.196.07доктор химических наук, профессорТатьяна Ивановна Чалых2ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫАктуальность проблемы. Развитие сети общественного питания являетсяважным условием развития любого современного государства.Научно-техническийисследований,являютсяпрогресс,основойбыстроевнедрениеповышениярезультатовэффективностинаучныхпромышленногопроизводства.Отрасльпищевогомашиностроениядолжнавыпускатьсовременноетехнологическое оборудование для предприятий общественного питания, использующееинновационные технологические процессы, позволяющие достигать максимальнойэкономической эффективности.В данной работе исследуется тепловое оборудование, в котором осуществляютсякулинарные тепловые процессы (варки, жарки и выпечки) при помощи наиболееэффективного с точки зрения технологии приготовления пищи косвенного обогревастенки рабочей камеры, и решаются проблемы коренного улучшения тепловых аппаратов.Косвенный обогрев стенок рабочих камер пищевого оборудования традиционноосуществляет при помощи включения в конструкцию аппаратов так называемых греющихрубашек, внутри которых находится промежуточный теплоноситель.

Такие рубашкиприменяются как в варочном, так и в жарочном оборудовании.Выпускаемые серийно отечественные и зарубежные пищеварочные котлы, иавтоклавы имеют косвенный обогрев рабочих емкостей, осуществляемый промежуточныхтеплоносителем - водяным паром. Использование такого пара в качестве промежуточнойгреющей среды при избыточном давлении в рубашках 50 кПа (0,5 бар) в котлах и 250 кПа(2,5 бар) в автоклавах приводит к перерасходу металла на утолщение стенок аппаратов и кнеобходимости устанавливать запорную и предохранительную арматуру, а также резкосокращает долговечность греющих рубашек и парогенераторов вследствие интенсивнопротекающих процессов коррозии.

Вследствие использования избыточного давления вгреющих рубашках, под угрозой находится безопасность персонала, обслуживающеготепловые аппараты. Возможны ожоги горячим паром и, при поломке предохранительногоклапана, взрывная разгерметизация греющей рубашки.Процессы жарки основным способом (в тонком слое масла) и во фритюре, а такжепроцессы выпечки, требуют равномерного температурного поля на рабочих поверхностях3и объемах сковород, фритюрниц, пекарных шкафов, которое обеспечивало быравномерный нагрев всей площади приготовляемого продукта.Выпускаемые серийно жарочные аппараты с непосредственным обогревом,работающие на твердом и жидком топливе, газе и даже на электроэнергии необеспечивают необходимой равномерности обогрева.Использование водяного пара в качестве промежуточного теплоносителя всравнительно небольших тепловых аппаратах, предназначенных для предприятийобщественного питания, приводит к значительному увеличению их металлоемкости из-заутолщения стенок греющих рубашек, а также из-за установки запорной арматуры иприборов контроля давления.Отсюда вытекает необходимость применения теплоносителей, обладающихтемпературой кипения при атмосферном давлении, которая на 5-10°С превышаеттемпературу технологических процессов.Длярешениятеплоноситель,этойкоторыйважнойобеспечиваяпроблемынеобходимотехнологическийпредложитьпроцессновыйнеобходимымтемпературным уровнем, не требовал бы избыточного давления (либо требовал быминимальных избыточных давлений) в греющих рубашках и не оказывал бы серьезногокоррозионного воздействия на внутренние стенки греющих рубашек тепловых аппаратовпри небольших перепадах температур между греющей и нагреваемой средами, т.

е.обеспечил бы реализацию равномерного температурного поля на всей стенке рабочейкамеры.Перспективны в этом плане водные растворы этиленгликоля (C2H4(OH)2) ипропиленгликоля (C3H6(OH)2), устойчиво работающие как в однофазном, так и вдвухфазном состоянии и имеющие температуру кипения чистого компонента 197°С и188°С соответственно, близкую к верхнему уровню режимных значений жарочныхтехнологических аппаратов. Изменение концетраций водных расторов этих веществпозволяет получить температуру кипения теплоносителя, в точности соответствующуютребуемому уровню нагрева стенки рабочей камерыв зависимости от вида температурнойобработки и осуществять нагрев без повышения давления в теплообменнике.Используя данные теплоносители и их растворы можно польностью избежатьнеобходимости герметизиции и вакуммирования теплообменников, упростить ихконструкцию и значительно снизить материалоемкость.4СтепеньразработанноститемыИсследованияпоизучаемойтематикепредставлены значительным набором литературных источников, которые в основномпосвященыизучениютеплообменаврубашечномпространстветепловыхтехнологических аппаратов при использовании в качестве промежуточного теплоносителяводяного пара.

В исследованиях, приведенных в первой главе диссертационной работы,проводится анализ и расчет оптимальной формы варочного сосуда и рубашечногопространства пищеварочных котлов с целью снизить материалоемкость. Исследовалсяпроцесс конденсации пара в пространстве рубашки тепловых аппаратов общественногопитания, однако во всех исследованиях в качестве промежуточного теплоносителяиспользовался водяной пар.Целью исследования является совершенствование теплового технологическогооборудования предприятий общественного питания, повышение качества выпускаемойкулинарнойпродукции,наосновеиспользованиядвухфазныхпромежуточныхтеплоносителей – водных растворов пропиленгликоля, обеспечивающих устойчивую иэффективную работу при давлениях, близких к атмосферному, создающих двузонный(изотермический в каждой зоне) обогрев стенок рабочих камер, исключающих ихперегрев в холостых зонах.Для выбора нового промежуточного теплоносителя, необходимо решитьследующие задачи:1.

На основании технологических предпосылок определить основные требования,предъявляемые к пищевым продуктам, а также к системе для их нагревания.2. Аналитически определить теплофизические параметры водных раствороввеществ, подходящих по своим характеристикам на роль промежуточных теплоносителей.3. Разработать методику и создать стенд для испытаний водных растворовпропиленгликолявкачествепромежуточноготеплоносителяипроизвеститехнологические испытания аппарата.4. Сопоставить свойства различных теплоносителей и предложить выбороптимального варианта теплоносителя для разных групп технологических аппаратов.5.

Рассмотреть специфические случаи теплообмена, которые свойственныгреющим рубашкам тепловых аппаратов предприятий общественного питания.56. Рекомендовать водные растворы выбранного вещества для основных групптеплового оборудования, используемого на предприятиях общественного питания иэнергосистемы мобильных предприятий питания.Научная новизна. Впервые испытан теплоноситель на основе водного растворапропиленгликоля, способный работать как в рубашках тепловых пищеварочных аппаратовс косвенным обогревом, так и в системах жидкостного отопления мобильных иливременных предприятий общественного питания. Исследован теплообмен в рубашечномпространстве и варочной камере, проведено сравнение с теплообменом при применениистандартного теплоносителя, применяемого в рубашечных пищеварочных аппаратах –водяногопара.Проведеныиспытанияразработанноготеплоносителянаэкспериментальной установке, на основе настольного рубашечного пищеварочного котлафирмыGroen,проведеносравнениехарактератеплообменаприиспытанииэкспериментальной установки на воде и на разработанном теплоносителе.Теоритическая и практическая значимость.