МАТЕМАТИЧНЕ ТА ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНЕ МОДЕЛЮВАННЯ ПРОЦЕСІВ МАСОПЕРЕНЕСЕННЯ ПРИ ВИРОБНИЦТВІ ЕФІРНИХ ОЛІЙ

Анотація

Важливим інноваційним процесом в технології отримання ефірних олій є обробка рослинної сировини в мікрохвильовому полі, в порівнянні з іншими методами дозволяє отримати більший вихід олії при менших витратах. Вибір енергоефективного режиму обробки є перспективним напрямком, основаним на детальному вивчені фізичних процесів, що протікає в капілярах рослинної матриці та збільшує вихід олії, покращує її якісні показники та знижує енерговитрати. В статті представлено параметричну модель установки, в якій об'єкти визначаються набором параметрів і залежностей між ними, що дозволяє автоматично змінювати і адаптувати модель при зміні цих параметрів. На основі цього запропоновано фізичну модель установки. Це реальний об'єкт, який використовується для дослідження, демонстрації, вивчення властивостей і динаміки системи. Являє собою фізичне втілення об'єкта, яке дозволяє працювати з ним у спрощеному або наочному вигляді, виділяючи тільки найважливіші характеристики для вирішення поставленого завдання. Сформовано нестаціонарну модель тепломасопереносу в двовимірному просторі та описано за допомогою рівнянь енергії, суцільності та Нав'є-Стокса у відповідних координатах. Визначено граничні умови на межі поділу об'єкта дослідження. Для визначення структури моделі в узагальнених змінних використані методи теорії подібності. Прийнятий кінетичний коефіцієнт - коефіцієнт масовіддачі β_Е , що визначає інтенсивність процесу та представлений у загальному вигляді функціональної залежності. Використаний аналіз розмірностей замінив цю функцію залежністю між числами подібності. Знайдено рівняння, що використовуються для пошуку співвідношень, які дозволять представити рівняння у вигляді чисел подібності. Наведено критеріальне рівняння у неявній формі для розрахунку інтенсивності фазових перетворень в капілярі рослинної матриці. Для визначення констант в критеріальному рівнянні було виконано ряд дослідів на експериментальній установці з кожурою лимону, в результаті яких отримано інформацію, яку можливо використовувати для відповідних розрахунків, та побудовано відповідні графіки залежностей. Проілюстровано експериментальний стенд для отримання ефірної олії з кожури лимону методом мікрохвильового екстрагування при атмосферному тиску.

Здобуті результати є базою для організації та визначення енергоефективних режимів обробки рослинної сировини в мікрохвильовому полі завдяки використання математичного моделювання.