Mathematical Modeling of Heat and Mass Transfer during Moisture–Heat Treatment of Castor Beans to Improve the Quality of Vegetable Oil
Вантажиться...
Дата
2022
Науковий керівник
Назва журналу
Номер ISSN
Назва тому
Видавець
MDPI
Анотація
An important process in the technology of plant oil production by mechanical pressing is
the wet–heat treatment of crushed oilseeds, in which the oilseed (compressed seed) is exposed to
saturated vapor and a conductive heat supply. Optimal mode selection of wet–heat treatment based
on a detailed study of the physical processes taking place in the compressed seed increases oil release,
improves its quality indicators, and decreases energy consumption. Mathematical modeling is an
advanced method for studying the dynamics of humidification and frying in the compressed seed.
The article introduces a mathematical model and a numerical method for calculating heat-and-mass
transformation and phase conversion in the process of the humidification and frying of compressed
seeds of the castor plant in a continuous multi-stage heating kettle. This study provides equations
for calculating the intensity of phase transformation on the inner and outer surfaces of the wet layer.
Data verification indicates the adequacy of the mathematical model, effectiveness of the numerical
method, and possibility of their use in optimizing the modes of wet–heat treatment for compressed
seed raw material.
Опис
У даній роботі представлена математична модель динаміки повного циклу вологої і термічної обробки олійної сировини в багатоступеневому нагрівальному чайнику безперервної дії з урахуванням всіх особливостей технологічного процесу. Модель включає в себе рівняння енергії, записане для системи в цілому, і рівняння масообміну для фаз рідини, пари і повітря в дисперсному шарі пористих стислих частинок насіння. При зволоженні шару парофаза переходить в рідку фазу, а при обсмажуванні шару рідка фаза переходить в парову. Це відбивається в знаку терміна-джерела. Теплофізичні характеристики дисперсного шару визначаються з урахуванням зміни концентрації компонентів зв'язаної речовини і пористості εla шару і Π пористих частинок. Дана математична модель в поєднанні з розробленим чисельним методом її розрахунку є універсальним методом математичного моделювання для дослідження динаміки тепломасообмінних процесів і фазових перетворень, що відбуваються в багатоступеневій циліндричній жаровні при волого–термічній обробці подрібненої касторової та інших олійних культур. Такі дослідження лежать в основі ефективної апаратної організації волого–термічної обробки олійних культур відповідно до необхідної температурою і вологістю спресованих насіння, а також конструктивними особливостями жаровні.
Ключові слова
compressed seed humidification, frying, diffusion and filtration transfer, evaporation, condensation
Бібліографічний опис
Sorokova, N. Mathematical Modeling of Heat and Mass Transfer during Moisture–Heat Treatment of Castor Beans to Improve the Quality of Vegetable Oil / Sorokova N., Didur V., Variny M. // Agriculture. – 2022. – 12. – P. 1356-1372.