ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ СКОРОСТИ ТЕПЛОВОГО ПОТОКА И ВЛАЖНОСТИ ОТНОСИТЕЛЬНО ВРЕМЕНИ СУШКИ

АННОТАЦИЯ

В статье рассматривается зависимость теплового потока от относительной влажности. При сушке вода удаляется по принципу разницы влажности сушильного воздуха и сушимого продукта. Материал обычно контактирует с сухим воздухом, который затем переносит массу воды из материала в сушильный воздух. Целью сушки является снижение содержания влаги в материале до предела развития микроорганизмов и активности ферментов, которые могут замедлить или даже полностью остановить порчу. Таким образом, высушенный материал имеет более длительный срок хранени. Выбор подходящего типа сушки для пищевого продукта определяется желаемым качеством конечного продукта, характером высушенного пищевого продукта и производственными затратами или экономическими соображениями. Несколько типов сушки используются в коммерческих целях, и некоторые типы сушки подходят для других пищевых продуктов [1, 2].

ABSTRACT

The article considers the dependence of heat flux on relative humidity. During drying, water is removed according to the principle of the difference in humidity between the drying air and the dried product. The material is usually in contact with dry air, which then transfers a mass of water from the material to the drying air. The purpose of drying is to reduce the moisture content of the material to the limit of microbial growth and enzyme activity that can slow or even stop spoilage. Thus, the dried material has a longer shelf life. The choice of the appropriate type of drying for a food product is determined by the desired quality of the end product, the nature of the dried food product, and production costs or economic considerations. Several types of drying are used commercially and some types of drying are suitable for other foods.

Ключевые слова: morus, сушка, скорости теплового потока, скорость сушки, влажность.

Keywords: morus, drying, heat flow rates, drying rate, humidity.

Шелковица Morus spp. это растение, происходящее из умеренного и теплого субтропического климата, а именно из Азии, Африки, Европы и Америки, причем большинство его местных видов обитает в Азии, особенно в Китае [3]. Листья широко используются для рассеивания ветра и тепла, особенно для очищения легких от жара, снятия сухости, устранения огня в печени, улучшения зрения и так далее. С древних времен его использовали в чае и диетических добавках. Традиционно люди отваривают его для извлечения активных ингредиентов из листьев шелковицы и лечения различных заболеваний, таких как гипертония, диабет, гиперлипидемия, болезнь Альцгеймера, иммуномодуляция и так далее. Экстракт листьев шелковицы действует как мощное гипохолестеринемическое питательное вещество и мощный антиоксидант, ингибируя [4, 5, 6,]. Поэтому в качестве объекта исследования мы выбрали лист тутового дерева.

Сушка – это процесс удаления из материала определенного количества воды. Одним из наиболее важных параметров процесса сушки является скорость прохождения горячего воздуха над образцом. На рис. 1 представлены два графика для влагосодержания x=0,05 и x=0,07 г воды/г сухого вещества, построенные с помощью данных, полученных в результате экспериментов. Глядя на график, видно, что время сушки находится в том же порядке при скоростях 0,10 и 0,35 м/с и 0,65 и 0,95 м/с. Легко видеть, что самое продолжительное время сушки приходится на самую низкую скорость 0,10 м/с, а самое короткое время сушки – на скорость 0,95 м/с. Отсюда понятно, что время сушки обратно пропорционально скорости теплового потока.

Когда мы рассматриваем влияние содержания влаги, видно, что время сушка немного больше в образцах с содержанием влаги 0,07 г воды/г сухого вещества по сравнению с образцами с содержанием влаги 0,05 г воды/г сухого вещества. Причина этого в том, что в образцах с содержанием влаги 0,07 г воды/г сухого вещества содержится больше воды по сравнению с другими образцами. Содержание сухого вещества в образцах во всех экспериментах составляло приблизительно 295,5 г.

К образцам добавляли влагу, чтобы получить два различных содержания влаги. Влажность образцов с высоким содержанием влаги выше, чем у других образцов. Это высушивает излишки и означает больше времени сушки при тех же значениях скорости. Особенно при скорости горячего воздуха 0,10 и 0,3 м/с для образцов с влажностью 0,05 г воды/г сухого вещества требуется 75-80 минут для достижения равновесной влажности, в то время как для образцов с другой влажностью это время превышает 90 минут.

Рисунок 1. Влияние содержания влаги и скорости теплового потока на сушку при постоянной температуре
a) x=0,05 г воды/г сухого материала; б) x=0,07 г воды/г сухого вещества

Чтобы лучше понять влияние скорости горячего воздуха и содержания влаги на скорость сушки, на рис. 2 были построены графики. Глядя на графики, видно, что существует прямая зависимость между скоростью сушки и скоростью горячего воздуха. Наибольшее значение скорости сушки достигается при скорости воздуха 0,95 м/с, а самое низкое значение скорости сушки – при скорости воздуха 0,10 м/с. К концу процесса сушки, поскольку в образце, подлежащем удалению, не осталось влаги, скорость сушки достигает практически нуля.

Рисунок 2. Влияние содержания влаги и скорости теплового потока на скорость сушки при постоянной температуре
а) x=0,05 г воды/г сухого вещества; б) x=0,07 г воды/г сухого вещества

Было установлено, что скорость сушки увеличивается с увеличением скорости теплового потока для сушки. Чтобы лучше понять влияние этого увеличения скорости и изменения влажности на сушку, на рис. 3. построены графики.

Рисунок 3. Влияние содержания влаги и скорости воздуха при постоянной температуре на соотношение скорости сушки и содержания влаги
а) x=0,05 г воды/г сухого вещества; б) x=0,07 г воды/г сухого вещества

Очень важно изучить зависимость скорости потока горячего воздуха от влажности в процессе сушки. Это ключевой параметр для моделирования и оптимизации процессов. Потому что поток воздуха изменяется по мере увеличения влажности в сушильной камере. С учетом этого изменения выбираются параметры сушки продукта.

Список литературы

1. Qiqi Ma, Ramesh Kumar Santhanam, Zihan Xue, Qingwen Guo, Xudong Gao, Haixia Chen. Effect of different dryingmethods on the physicochemical properties and antioxidant activities of mulberry leaves polysaccharides // International Journal of Biological Macromolecules 119 (2018) 1137–1143.
2. Yang N.C., Jhou K.Y., Tseng C.Y. Antihypertensive effect of mulberry leaf aqueous extract containing c-aminobutyric acid in spontaneously hypertensive rats // Food Chem. 132 (2012) 1796–1801.
3. Liu S.X., Hua J.L., Li H.L. Study on ultrasonic extraction of 1 deoxynojirimycin (DNJ) and polysaccharides from mulberry leaves // Adv.Mater. Res. 236 (2011) 2759–2764.
4. Sunil Verma, Usenov A.B., Sobirova D.U., Sultonova S.A., Safarov J.E. Mathematical description of the drying process of mulberry leaves // IOP Conf. Series: Earth and Environmental Science 1112 (2022) 012012. doi:10.1088/1755-1315/1112/1/012012.
5. Rakhmanova T.T., Sultanova Sh.A., Sunil Verma, Safarov J.E., Dadayev G.T. A method for studying and analyzing the drying process of raw material // International conference AEGIS-2021 «Agricultural Engineering and Green Infrastructure Solutions». IOP Conf. Series: Earth and Environmental Science 868 (2021) 012080. P.1-6.
6. Сунил В., Султанова Ш.А., Сафаров Ж.Э. Влияние температуры сушки на шелковые листья. Universum: технические науки: электрон. научн. журн. 2021. 11(92). URL: https://7universum.com/ru/tech/archive/item/12645