РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ СУШКИ РАСТИТЕЛЬНОГО СЫРЬЯ

АННОТАЦИЯ

В данном исследовании параметры сушки базилика, розмарина, укропа и петрушки из лекарственных растений, выращиваемых в Испарта, были изучены при различных температурах в конвективной сушильной установке с воздушным тепловым насосом. Согласно результатам исследования, повышение температуры воздуха для сушки ускоряло процесс сушки. Также в данном исследовании были изучены преимущества энергоэффективности, полученные при использовании сушилки с тепловым насосом при различных температурах. Для лекарственных продукции самая высокая температура составляла 70 ºC, скорость воздуха в сушилке - 2,0 м/с. В процессе конвективной сушки был обнаружен положительный эффект испарения и улучшения качества продукта.

ABSTRACT

In this study, drying parameters for basil, rosemary, dill and parsley from medicinal plants grown in Isparta were studied at different temperatures in a convection dryer with an air-source heat pump. According to the results of the study, increasing the drying air temperature accelerated the drying process. Also in this study the energy efficiency benefits obtained by using heat pump dryer at different temperatures were investigated. For medicinal products, the highest temperature was 70 ºC and the air speed in the dryer was 2.0 m/s. During the convective drying process, a positive effect of evaporation and improvement of product quality was found.

Ключевые слова: сушка, семена, зерно, тепло, температура.

Keywords: drying, seeds, grain, heat, temperature.

Лекарственные растения использовались с прошлого и до настоящего времени в области традиционной и современной медицины из-за их защиты здоровья человека и источника исцеления. Используются свежие или высушенные части этих растений, такие как листья, корни, древесные структуры или семена. Промышленное и биологическое использование увеличило спрос на лекарственные растения на мировом рынке [1].

Цель процесса сушки, который является важным этапом в производстве лекарственного растительного сырья, заключается в том, чтобы сохранить растения в течение длительного времени. Знание начальных и конечных значений влажности продуктов, подлежащих сушке в процессе сушки, очень важно для правильного выполнения операции и обеспечения соответствующих условий хранения. В табл. 1 показано начальное и конечное содержание влаги в некоторых растениях, определенное в исследовании. Количество воды в сельскохозяйственной продукции оказывает значительное влияние на срок хранения продукта. Чем меньше воды содержит продукт, тем дольше он может храниться [2].

Таблица 1.

Начальное и конечное содержание влаги в некоторых продуктах в пересчете на сухую массу [2]

Экспериментальное исследование и термодинамический анализ

Разработана и изготовлена конвективная сушильная установка для сушки базилика, розмарина, укропа и петрушки, являющихся лекарственными препаратами. Эксперименты проводились в разработанной конвективной сушильной установке с тепловым насосом на факультете Машиностроения Ташкентского государственного технического университета. На рисунке 1 показана экспериментальная сушильная установка, эксперименты проводились для сушки лекарственных растений при низкой скорости воздуха и низкой температуре из-за их чувствительной структуры и для исследования этих параметров сушки [3].

Экспериментальная сушильная установка состоит из двух основных секций. Первая секция - это секция, где происходит сушка продукта. Для обеспечения среды с низким давлением через определенные промежутки времени в течение периода сушки воздух из сушилки удаляется, а затем необходимый воздух передается в эту секцию. Для этого процесса использовался вентилятор стандартного типа. Продукт сушили, раскладывая его на поддонах размером 1000×500×30 см, размещенных на стеллажах с интервалом 30 см. Во время экспериментов по сушке масса воды, удаляемой из продуктов, измерялась и регистрировалась с помощью веса. В другой части сушилки воздух для сушки кондиционируется системой теплового насоса.

Рисунок 1. Схематическое изображение конвективной сушилки с тепловым насосом: 1-вентилятор; 2-нагреватель; 3-поддон; 4-тепловой поток

Рабочие параметры конвективной сушильной установки с воздушным тепловым насосом, используемой в исследовании, приведены в таблице 2.

Таблица 2.

Рабочие параметры конвективной сушильной установки с воздушным тепловым насосом

Расчет общей сухой массы продукта. Общее количество влажного вещества, подлежащего высушиванию () и конечная влажность продукта при начальной влажности () являются конечной влажностью (), то общая масса продукта после сушки рассчитывается следующим образом [4]:

   кг 

Расчет общего количества воды, удаляемой в процессе сушки: Количество удаляемой воды рассчитывают по разнице между общей сырой массой продукта и его сухой массой.

    кг 

Скорость испарения: С учетом времени сушки  скорость испарения можно рассчитать следующим образом:

Расчет количества воздуха для сушки (сухая основа): Он рассчитывается путем деления общего количества воды на разницу между удельной влажностью воздуха на выходе из сушилки и удельной влажностью воздуха на входе в сушилку.

 Выводы и обсуждение. В этом исследовании были исследованы параметры сушки растений базилика, розмарина, укропа и петрушки при температуре 60 ºC и 70 ºC в конвективной сушильной установке с воздушным тепловым насосом. В результатах измерений при различных температурах в начале сушки наблюдалось быстрое снижение между массой продукта и временем сушки, а в последующие минуты наблюдалась более медленная тенденция к снижению (рис. 2, 3, 4 и 5).

Рисунок 2. Изменение веса во времени в экспериментах по сушке розмарина

Рисунок 4. Изменение веса во времени в экспериментах по сушке базилика

Рисунок 5. Изменение веса во времени в экспериментах по сушке петрушки

Рисунок 6. Изменение веса во времени в экспериментах по сушке укропа

Среднее содержание влаги в растении розмарина составило 0,22 г/г сухого вещества при температуре сушки 60 ºC и 70 ºC, при этом время сушки составило 715 и 605 минут соответственно. Содержание влаги 6% в растении базилик было достигнуто за 725 минут при температуре сушки 60 ºC и за 1360 минут при температуре сушки 70 ºC. При температуре 60 ºC и 70 ºC для растения петрушки содержание влаги 0,1282 г воды/г сухого вещества было достигнуто за 590 и 520 минут соответственно [5].

При сушке растения укропа изменение температуры сушки на 10 °C сократило время сушки на 50 минут, и содержание влаги 0,0872 г воды/г сухого вещества было получено за 375 минут при температуре сушки 70 °C. Аналогичные результаты были получены [6] и [7] в своей работе.

Список литературы:

1. Сунил В., Самандаров Д.И., Сафаров Ж.Э., Султанова Ш.А. Определение биологически активных веществ в составе листьев шелковицы // Universum: технические науки : электрон. научн. журн. 2021. 11(92).
2. Gülçimen F. Yeni Tasarlanan Havalı Kollektörler Yardımı ile Reyhan ve Nane Kurutulması, Fırat Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Doktora Tezi, 169 s.
3. Сафаров Ж.Э., Султанова Ш.А., Хужакулов У.К. Исследование сорбционных и десорбционных свойств клубней якона // Universum: технические науки : электрон. научн. журн. 2020. № 1 (70).
4. Mitra J., Shrivastava S.L., Srinivasa R.P. Vacuum dehydration kinetics of onion slices. Food and Bioproducts Processing. 89, 1-9.
5. Дадаев Г.Т., Сафаров Ж.Э. Моделирование процесса сушки пищевых трав в естественных природно-климатических условиях // Universum: технические науки : электрон. научн. журн. 2022. 4(97).
6. Artnaseaw A., Theerakulpisut S., Benjapiyaporn C. Drying characteristics of Shiitake mushroom and Jinda chili during vacuum heat pump drying. Food and Bioproducts Processing, 88, 105-114.
7. Sledz M., Wiktor A., Rybak K., Nowacka M., Witrowa-Rajchert D. The impact of ultrasound and steam blanching pre-treatments on the drying kinetics, energy consumption and selected properties of parsley leaves. Applied Acoustics (In Press).