Дослідження комбінованого процесу сушіння високовологої яблучної сировини

Abstract

Перед розробниками технологій і обладнання, насамперед, стоїть завдання забезпечення належної якості продукції. Альтернативою теплового видалення вологи є електротехнології при яких екологічно чиста енергія подається в концентрованому вигляді безпосередньо до об’єктів сушіння. В Сумському НАУ запропонований комбінований спосіб висушування високовологої нарізаної фруктової та овочевої сировини [10], в якому використовується поверхневий конвективний нагрів в поєднанні з підводом енергії по всьому об’єму при безпосередньому пропусканні електричного струму. На першій стадії сушки яблука мають велику кількість вологи у вільному стані, тому для інтенсифікації процесу доцільно використовувати пропускання електричного струму. Розроблена експериментальна установка для дослідження процесів комбінованого конвективного та електричного сушіння зразків яблук на першій стадії, що представляє сушильну камеру в якій підтримувалась задана температура повітря із діапазону 25-55⁰С. До висушуваних зразків через гнучкі контакти підводився змінний електричний струм промислової частоти 50 Гц напругою 10-20 В. Через визначені інтервали часу фіксувались: величина струму, маса зразків та їх внутрішня температура. Розрахунковим шляхом були визначений електричний опір та швидкість сушіння об’єктів. Виміри електричного опору висушуваних зразків яблук показали їх електропровідність до 1/3 від початкової маси. Було встановлено, що внаслідок інтенсивного соковиділення із клітин м’якоті яблука та відповідного зменшення електричного опору рослинного матеріалу в умовах обмеженого відводу водяної пари спостерігається різке зростання величини електричного струму та температури зразків до пікових значень. Водночас збільшувалась і швидкість сушіння до найбільших значень. Встановлені граничні параметри напруженості до 2-3 В/мм і об’ємної енергонасиченості до 1 Вт/см3 у висушуваному матеріалі при яких температура зразків яблук не перевищує допустимі пікові значення 50-55 ⁰С. При допустимих діапазонах початкових умов енергопідводу встановлене 2-3-х кратне зменшення тривалості першого етапу висушування порівняно із конвективним нагріванням при однакових температурах теплоносіїв. Аналіз кривих сушки та зміни швидкості процесу виявив відсутність класичного першого періоду сушки із сталою швидкістю вологовидалення, що потребує подальшого дослідження кінетики сушки при комбінованому енергопідводі. Отримані результати досліджень можуть стати основою для розробки технологічних процесів періодичної сушки нарізаних яблук в апаратах середньої продуктивності. Перед разработчиками технологий и оборудования, прежде всего, стоит задача обеспечения надлежащего качества продукции. Альтернативой теплового удаления влаги является электротехнологии при которых экологически чистая энергия подается в концентрированном виде непосредственно к объектам сушки. В Сумском НАУ предложен комбинированный способ высушивания высоковлажного нарезанного фруктового и овощного сырья [10], в котором используется поверхностный конвективный нагрев в сочетании с подводом энергии по всему объему при непосредственном пропускании электрического тока. На первой стадии сушки яблоки имеют большое количество влаги в свободном состоянии, поэтому для интенсификации процесса целесообразно использовать пропускания электрического тока. Разработанная экспериментальная установка для исследования процессов комбинированной конвективной и электрической сушки образцов яблок, на первой стадии, представляет сушильную камеру в которой поддерживалась заданная температура воздуха с диапазона 25-55⁰С. К высушиваемым образцам через гибкие контакты подводился переменный электрический ток промышленной частоты 50 Гц напряжением 10-20 В. Через определенные интервалы времени фиксировались: величина тока, масса образцов и их внутренняя температура. Расчетным путем были определенный электрическое сопротивление и скорость сушки объектов. Измерения электрического сопротивления высушиваемых образцов яблок показали их электропроводность до 1/3 от первоначальной массы. Было установлено, что вследствие интенсивного соковыделения из клеток мякоти яблока и соответствующего уменьшения сопротивления растительного материала в условиях ограниченного отвода водяных паров наблюдается резкий рост величины электрического тока и температуры образцов к пиковым значениям. В то же время увеличивалось и скорость сушки до наибольших значений. Установлены предельные параметры напряженности до 2-3 В/мм и объемной энергонасыщенности до 1 Вт/см3 в высушиваемом материале при которых температура образцов яблок не превышает допустимые пиковые значения 50-55 ⁰С. При допустимых диапазонах начальных условий энергоподвода установлено 2-3-х кратное уменьшение продолжительности первого этапа сушки по сравнению с конвективным нагревом при одинаковых температурах теплоносителей. Анализ кривых сушки и изменения скорости процесса обнаружил отсутствие классического первого периода сушки с постоянной скоростью влаговыделения, что требует дальнейшего исследования кинетики сушки при комбинированном энергоподводе. Полученные результаты исследований могут стать основой для разработки технологических процессов периодической сушки нарезанных яблок в аппаратах средней производительности.