Технологический процесс сушки винограда нетрадиционным способом

В настоящее время обеспечение экологически чистыми сельхозпродуктами является актуальной проблемой. Для решения этой задачи во многих странах проводятся научные исследования, на основании которых ученые делают выводы, что обеспечение населения сельхозпродуктами в сушеном виде возможно круглый год.

В существующих технологических линиях в процессе переработки винограда для получения сухофрукта тепломассообменные процессы организуются в основном конвективным способом подвода тепла. Данный способ сушки основывается на передаче тепла высушиваемому продукту за счет энергии нагретого сушильного агента.

В целях создания энергосберегающей технологии по переработке винограда нами разработан нетрадиционный способ сушки новым физическим методом подвода энергии и исследованы факторы, влияющие на процесс предварительной ИК-обработки и ИК-конвективной сушки винограда. Обсуждены результаты экспериментального исследования процесса предварительной ИК-обработки и ИК-конвективной сушки винограда. Описаны принципы работы и устройства экспериментальной установки, обоснована методика проведения экспериментов, а также показана адекватность математической модели реальному процессу.

Разработана специальная установка для предварительной обработки винограда. Установка состоит из рабочей камеры и контрольно- измерительных приборов. Внутри камеры в верхней части расположены психрометр и термометр. Каждое нагревательное устройство подключено отдельно к сети электропитания через ЛАТР, при помощи которых изменяется напряжение.

Для измерения и автоматической записи температуры материала и среды камеры во время обработки использован самопишущий потенциометр с первичными преобразователями.

Сетчатый подик устанавливается на опоре, закрепленной на чашке весов марки ВЛКТ- 500 М, он предназначен для измерения убыли массы высушиваемого материала, к которому присоединено записывающее устройство. С правой стороны находится определитель влажности – влагомер. С левой стороны расположен парогенератор с регулирующим устройством.

Предусмотрена техника безопасности, а именно: автоматическая блокировка производит автоматическое отключение всей системы. Так как лабораторная установка оснащена всей необходимой контрольно-измерительной и регулирующей аппаратурой, это даст возможность изучить полную систему внутреннего и внешнего тепломассообмена.

Исследование воздействия различных параметров (теплового потока, температуры и скорости сушильного агента) в процессе сушки при использовании ИК-энергоподвода изучено на экспериментальной установке, представленной на рис. 1. Имитация солнечного теплового потока осуществлялась двумя или одной инфракрасной лампой.

Ниже представлена установка, включающая рабочую камеру с ИК-источниками, систему подачи и регулирования температуры и скорости нагретого воздуха. Корпус сушильной камеры теплоизолированный, а с внутренней части прикреплен экран. Во внутренней части камеры на различных расстояниях друг от друга устанавливаются трубчатые источники инфракрасного излучения.

Тепловой поток измеряется пиранометром. Температура, создаваемая ИК-излучением на поверхности, внутри высушиваемого продукта и в камере, измеряется с помощью хромель-копелевых термоэлектрических преобразователей и регистрируется самопишущим электронным потенциометром типа КСП-4.

Рисунок 1. ИК-конвективная сушильная установка

1 – корпус; 2 – нагревательные элементы; 3 – ярусы; 4 – тумблер; 5 – направляющие уголки; 6 – вентилятор; 7 – электродвигатель; 8 – воздуховод; 9 – воздухораспределитель; 10 – шибер.

Наружный воздух подается вентилятором через калорифер в камеру. Температура подаваемого воздуха регулируется трансформатором типа ЛАТР от 30° С до 75°С и измеряется термометром с ценой деления 0,2 °С. При помощи заслонки осуществляется регулирование скорости воздуха от 0,8 до 5,0 м/с и измеряется крыльчатым анемометром. Для измерения веса высушиваемого продукта использовались весы марки ВЛК-500 (точность измерения до +0,01г). Влажность воздуха определялась ртутным психрометром. Для исследования процесса сушки был взят виноград различных сортов, например, Ак-кишмиш, Кара-кишмиш, изюм с начальной влажностью. Масса одной партии высушиваемого продукта – 500 граммов. Убыль влаги определяли в зависимости от режима сушки через 60 + 120 минут.

Эксперименты проводили с применением метода латинских квадратов для разных факторов, в связи с чем в одном и том же эксперименте было исследовано два фактора.

Рисунок 2. Кривые кинетики сушки винограда Кара-кишмиш ИК-конвективным способом при различной температуре и скорости воздуха

 а) при высоте  150 мм и плотности потока  1,5-1,8 кВт/м²;

в) при высоте  200 мм и плотности потока 1 1,2 кВт/м;

с) при высоте  250 мм и плотности потока 0,7-0,9 кВт/м²;

В результате исследования процесса сушки винограда по составленному плану получены данные, представленные в виде кривых кинетики сушки на рис. 2. Как обычно, процесс сушки протекает в периоде постоянной скорости и периоде падающей скорости сушки, что характерно для коллоидных капиллярно-пористых материалов.

Таким образом, с помощью кривых кинетики сушки винограда ИК-конвективным способом при различной температуре и скорости можно определить изменение плотности теплового потока в зависимости от высоты расположения излучателя.