РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ ПРОЦЕССА СУШКИ

АННОТАЦИЯ

В ходе экспериментов измеряли изменение температуры центра тыквенных ломтиков с течением времени. Увеличение температуры при сушке сокращает время данного процесса. Результаты анализов показали, что скорость и температура воздуха являются важными параметрами количества испаряемой влаги.

ABSTRACT

During the experiments, the change in the temperature of the pumpkin slices center over time was measured. Increasing the drying temperature shortens the process time. The results of the analysis showed that the speed and temperature of the air are important parameters of the amount of evaporated moisture.

Ключевые слова: сушка, температура, время, влажность.

Keywords: drying, temperature, time, moisture.

Процесс сушки широко используется для предотвращения микробной порчи путем выпаривания количества жидкости из пищевого продукта. Моделирование и оптимизация процесса сушки очень важны для снижения энергопотребления и улучшения качества продуктов питания [1-4].

Распределение влаги и температуры в продукте с помощью трехмерных математических моделей теплопроводности и массодиффузии. Коэффициенты тепломассопереноса рассчитывались с использованием аналитической модели. По статистическим данным видно, что метод конечных объемов дает очень хорошие результаты [5-7].

На рисунке 1 приведены результаты исследования изменения сырой и безразмерной влажности в течение времени. На рисунке 1А в начале показаны результаты 360-минутной сушки для 3 различных температур продукта с содержанием влаги 72% в пересчете на влажную основу.

А

Б

А-изменение содержания влаги на влажной основе, %; Б-безразмерное изменение содержания влаги.

Рисунок 1. Кривые сушки ломтиков тыквы

Рисунок 1 А. результаты 360-минутной сушки

Б

А − изменение влажности сухой основы во времени; Б − изменение скорости сушки в зависимости от влажности сухой основы.

Рисунок 2. Кривые сушки ломтиков тыквы

Значения влажности продукта, высушенного при 45 °С, 55 °С и 65 °С через 360 минут, составили приблизительно 59%, 45% и 30%. Аналогично, на рисунке 1Б показано изменение безразмерного содержания влаги во времени. Здесь значения безразмерной влажности в конце сушки составили 0,56, 0,32 и 0,16 для 45 °С, 55 °С и 65 °С соответственно.

Как видно на рисунке 1, данный факт согласуется с литературными данными о том, что по мере повышения температуры воздуха содержание влаги уменьшается, время сушки сокращается, а скорость сушки увеличивается.

На рисунке 2А показано изменение содержания влаги в сухом остатке продукта с течением времени. При этом в конце процесса сушки, проводимой при 45 °С, 55 °С и 65 °С, влажность сухого основания продукта уменьшилась на 1,13, 1,8 и 2,2 на г воды/г отношения сухого вещества. Было замечено, что содержание влаги в сухой основе уменьшалось по мере повышения температуры. На рисунке 2Б видна кривая изменения скорости сушки в зависимости от содержания влаги. Среднее число скорости сушки для различных температур (45 °С, 55 °С и 65 °С) были рассчитаны как 0,0031, 0,0049 и 0,0061 (г воды/г сухого вещества мин) соответственно. Увеличение скорости высыхания наблюдалось при более высокой температуре. Повышение температуры на 10 °С обеспечило увеличение скорости сушки в среднем в 1,3 раза. Для всех трех значений температуры видно, что сушка происходит в период убывающей скорости. Поскольку фаза сушки при постоянной скорости очень короткая при сушке тыквы, то эта область не видна. Основной процесс сушки происходит в период убывания скорости, когда наблюдается эффект диффузии. В период снижения скорости произошло резкое снижение скорости сушки тыквы, а затем снижение было более медленным. Так как в процессе сушки при различных температурах количество влаги в продукте уменьшается, то и скорость сушки со временем снижается.

А

Б

А − изменение температуры; Б − изменение веса ломтиков тыквы.

Рисунок 3. Кривые сушки ломтиков тыквы

В ходе экспериментов измеряли изменение температуры центра тыквенных ломтиков с течением времени. Результаты измерений представлены на рисунке 3А. Начальная температура ломтиков тыквы были измерены как 21±0,5 °C. Значения температуры, измеренные в конце сушки, были получены как 34,4 °С, 42 °С и 52,4 °С для температур сушильного воздуха 45 °С, 55 °С и 65 °С соответственно. Скорость повышения температуры составила 63%, 100% и 150%. По данному результату видно, что наибольшее повышение температуры происходит при температуре воздуха сушки 65 °С.

Изменение веса высушенного продукта показано на рисунке 3Б 110 г, 173,5 г и 212,2 г воды испарялись соответственно за 360 минут при температурах сушильного воздуха 45 °С, 55 °С и 65 °С.

Таким образом, было замечено, что увеличение температуры при сушке сокращает время рассматриваемого нами процесса. Результаты анализа показали, что скорость и температура воздуха являются важными параметрами количества испаряемой влаги. Кроме того, поскольку с помощью анализа можно оценить скорость, влажность и температуру воздуха в установке, конструктивные размеры сушилки можно спроектировать заранее.

Список литературы:

1. Mamatov Sh., Choriev A., Dodaev Q., Babayarov F. Mathematical modeling and optimization the drying process of agricultural products // International Conference on Europen Sciense and Technology. Wiesbaden (Germany), 2012. P. 256-261.
2. Худоногов И.А. Снижение энергозатрат в процессах термообработки растительного сырья ИК-электротехникой // Интеллектуальные и материальные ресурсы Сибири / Иркутский гос. техн. ун-т. – Иркутск, 1998. – С.13-18.
3. Дадаев Г.Т. Совершенствование энергосберегающей гелеосушильной установки для сушки диетических пищевых трав: дис. … д-ра филос. PhD. Ташкент, 2019. 151 с.
4. Султанова Ш.А. Совершенствование водонагревательной конвективной установки для сушки лекарственных растений: дис. … д-ра филос. PhD. Ташкент, 2018. 156 с.
5. Артиков А.А., Джураев Х.Ф., З.А Машарипова, Баракаев Б.Н. Системное мышление, анализ и нахождение оптимальных решений (на примерах инженерной технологии). Бухара: Изд-во «Дурдона», 2019. 185 c.
6. 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.
7. Safarov J., Khujakulov A., Sultanova Sh., Khujakulov U., Sunil Verma. Research on energy efficient kinetics of drying raw material // E3S Web of Conferences: Rudenko International Conference “Methodological problems in reliability study of large energy systems” (RSES 2020). Vol. 216. 2020. P. 1-5.