Вестник МГТУ, 2025, Т. 28, № 2.

Харьков В. В. и др. Численное исследование процесса распылительной сушки молока Введение Молоко является сбалансированным, легкоусвояемым и ценным продуктом питания, который играет важную роль в рационе человека благодаря его богатому химическому составу. В молоке содержится полный комплекс незаменимых аминокислот (лизин, лейцин, тирозин и др.), витаминов (А, Вь B2, B12, D), микроэлементов (кальций, магний, калий) и других нутриентов. Оно является основным сырьем для изготовления множества различных молочных продуктов. Потребление молока и молочных продуктов населением при соблюдении суточной нормы является частью здорового и диетического питания (Zhangetal., 2021;Milk..., 2013). Цельное молоко является общепризнанно полезным для детей и подростков для роста и развития организма, но его неконтролируемое потребление может быть потенциально вредным для взрослых и пожилых людей из-за высокого содержания насыщенных жиров. В данном случае наилучшим заменителем цельного молока выступает обезжиренное молоко. Обезжиренное молоко - это молочный продукт с пониженным содержанием жира (0-1 %), изготовленный из цельного молока путем отделения сливок, т. е. обезжиренное молоко является отходом производства сливок. Поэтому дальнейшее использование этого молока непосредственно в пищевых целях или в качестве сырья в рецептуре других молочных продуктов является важным элементом безотходной технологии молокоперерабатывающих предприятий. Так как сухая форма молока отличается длительным сроком хранения и возможностью полной автоматизации процесса, то такая форма является предпочтительной при утилизации обезжиренного молока. Согласно ГОСТ 333629-20151 сухое обезжиренное молоко - это концентрированный продукт, полученный посредством распылительной сушки обезжиренного молока, предназначенный для пищевых целей или дальнейшей переработки. Сухое обезжиренное молоко широко используется как полноценный аналог свежего молока, так как при правильно проведенном технологическом процессе практически полностью сохраняется пищевая ценность и вкусовые характеристики исходного (свежего) молока. Сухое обезжиренное молоко является важным ингредиентом не только в молочной промышленности, но и в кондитерской, хлебобулочной, масложировой, фармацевтической и других отраслях. В свое время изобретение технологии распылительной сушки произвело революцию в молокоперерабатывающей промышленности (Jakkamsetty, 2024). По сравнению с другими способами сушки она отличается высокой скоростью процесса и отсутствием прямого контакта продукта с нагретыми поверхностями сушилки (Белецкая и др., 2019), что способствует сохранению полезных веществ молочных продуктов (Харьков и др., 2017а). Получение сухого продукта в распылительной сушильной установке зависит не только от теплового режима, но и от гидрогазодинамики внутри установки, способа распыла жидкости, ее дисперсности, теплофизических свойств среды. Поэтому исследование процесса распылительной сушки не является простым. В работе (Wadud Ahmed et al., 2024) в качестве детерминирующего фактора при сушке выбрано время пребывания распыленных капель в сушильной камере. Получено распределение времени пребывания обезжиренного молока при различных режимных параметрах работы распылительной сушилки. Авторы (Михалева и др., 2010) проанализировали гидродинамические характеристики частиц в процессе распылительной сушки жидких молочных продуктов с целью оптимизации процесса, увеличения выхода готового продукта и улучшения его качества. Представлена математическая модель движения капель молока в газовзвешенном режиме сушки. Выполнено исследование работы пульсатора, обеспечивающего возвратно-поступательное движение греющего газа в сушильной установке. В работе (Муродова, 2024) проведена оптимизация работы распылительной сушилки молока для определения оптимальных режимов ее работы. Найдено, что низкотемпературный режим сушки и контроль влажности способствуют значительному улучшению качества, сохранению питательных веществ и повышению однородности молочного порошка. Ведутся также исследования по интенсификации распылительной сушки с помощью различных электрофизических методов. В работе (Dantas, 2024) проведен сравнительный анализ модифицированных методов распылительной сушки (пульсационный, электростатический, нано-, экструзионно-пористый), на основе которого выявлены их ограничения и даны рекомендации по дальнейшим исследованиям. Авторами (Беззубцева и др., 2019) предложен метод распылительной сушки молока с использованием ультразвуковых технологий для повышения эффективности термического обезвоживания и качества получаемого сухого продукта. Установлено, что при определенной мощности ультразвуковых колебаний формируются сферические шарообразные капли диаметром приблизительно 1,0 мм. Также выявлено, что производительность распыления жидкости под действием ультразвука зависит от давления насыщенных паров и коэффициентов динамической вязкости, а также поверхностного натяжения жидкости. При моделировании распылительной сушки необходимо учитывать изменение скорости сушки с течением времени. На данный момент существует классификация основных моделей, описывающих кинетику сушки капель, содержащих твердые включения (Poozesh et al., 2018): 1) модели, в которых описываются изменения средней температуры и влагосодержания частицы без учета их морфологической эволюции в течение сушки. Репрезентативными моделями являются 1ГОСТ 333629-2015. Консервы молочные. Молоко сухое. Технические условия. M., 2017. 264