ДОСЛіДЖЕННЯ ПРОЦЕСУ СУШіННЯ ШЛАМУ КАВИ ПіД ДієЮ іНФРАЧЕРВОНОГО ВИПРОМіНЮВАННЯ Текст научной статьи по специальности «Промышленные биотехнологии»

УДК 663.938-027.332:664.047

Терз1ев С.Г., к. т.н., асистент, © Ружицька Н.В., астрант Малашевич С. А., н.сп.

Одеська нацюнальна академ1я харчових технологт

ДОСЛ1ДЖЕННЯ ПРОЦЕСУ СУШ1ННЯ ШЛАМУ КАВИ П1Д Д1СЮ 1НФРАЧЕРВОНОГО ВИПРОМ1НЮВАННЯ

Розглянуто склад шламу кави I можливост1 видыення з нього цтних компонентгв. Описано юнетику процесу сушгння шламу тд дгею 1Ч-випромтення у залежност1 в1д товщини шару продукту I ктькостг тдведеног енергп.

Ключовi слова: шлам кави, шфрачервоне випромшення, сушшня.

Виршення задач економiчно доцшьних технологш комплексно! переробки й утилiзащ! промислових вiдходiв дозволить суттево збшьшити ефектившсть харчоконцентратного виробництва, зменшити витрати енергп, знизити навантаження на навколишне середовище й отримати нову гаму продукив i матерiалiв.

На 1 т готово! розчинно! кави припадае 1,5...2 т шламу [1]. Вщповщно, шламу в Укра!ш утворюеться близько 1,5 - 2 тис. т на рж. Неутилiзований шлам спричиняе негативний вплив на навколишне середовище [2].

Шсля екстрагування шлам кави мютить до 4 % екстрактивних речовин [3]. Найбшьш цiнними компонентами шламу кави, доцшьними для подальшо! переробки е: кавова олiя (7 - 12 %), целюлоза та л^нш (60 - 75 %), сумш смако-ароматичних речовин (кофеоль) - (3 - 5 %), бшок (5 - 7 %) [4]. Також у кавовому шламi мютяться макро- та мiкроелементи i в^амши В2 i РР [3]. У Роси iснують технологi! переробки кавового шламу як добавки до комбiкормiв [5].

Внаслщок дуже високо! вологост шламу (80 - 82 %) необхщне сушiння шламу перед подальшою обробкою.

Останнiм часом широке розповсюдження отримало iнфрачервоне на^вання харчових продуктiв.

Механiзм поглинання енергп шфрачервоних хвиль полягае у змш вiбрацiйного стану молекул. У цшому твердi матерiали поглинають 1Ч-випромшювання лише у тонкому поверхневому шарь У порист вологi матерiали випромшення проникае на певну глибину, а !х провiднiсть залежить вiд вологовмюту. Поглинання IЧ-енергi! водою переважае на вах довжинах хвиль, що дозволяе використовувати широкий дiапазон IЧ-випромiнювачiв [7].

Методика дослвджень 1 експериментальна установка

Для проведення дослщжень використовуеться експериментальний стенд, що складаеться з електронних ваг, 1Ч-камери, системи вимiрювання температури продукту та повiтря в камерi i пiдведено! потужностi.

© Терз1ев С.Г., Ружицька Н.В., Малашевич С.А., 2011

131

Дослвдження кшетики 1Ч-сушшня нерухомого шару шламу. У дослщах визначалися залежностi поточно! вологостi продукту i температури вiд питомо! маси шламу та питомо! потужност тдведено! енергi!. У камерi розташовували шлам питомою масою 2,5.. .10 кг/м2.

Фжсувалися тривалiсть обробки, температура i маса зерна тд час обробки. Питома маса мат^алу (g) показуе масу (т) продукту на одиницю поверхш обробки (Б): g = —.

Питома потуЖшсть показуе кшьюсть IЧ-енергi!, яка пiдводиться до 1 м2 поверхнi, що обробляеться.

Результатн експернментального моделювання 1Ч-суш1ння. Термограми сушшня наведено на рис. 1._

7,5 кВт)«1

д=2.5 кг'м>

•ад ее во юо

Час. кв

-12,5 кВтУмг 3»-10иБт/мг 7,5 кБт/'Л2 4^5 к Вт/и2 2,5 кВт/мг

а) - в залежностг вгд питомого завантаження б) - в залежностг вгд питомого тдводу енергп

Рис. 1 - Термограми сушшня

Як видно з рисунка 1, зi збшьшенням потужност тдведено! 1Ч-енерги збшьшуеться швидкiсть зростання температури продукту. Швидке зростання температури до вщносно високого значення (102 °С) вказуе на те, що частина тдведено! енергп ще не тiльки на випаровування вологи, а й на на^в продукту. Лши процесу супиня наведено на рис. 2_

д:2.5 нг'М1

7.5 кВт/и1

20

1 ^ ОчЧ. \

2Ч \

3 4*4,

О

20

40 И 80

Час. из

1. 12,5 кБт'иг 3-10 кВт/и5 3- 7.5 кВт/и= + 5кВг/и= ^2,5(6^'

100

30 40

Час. х»

1-2,5 кг № З-бкг/и1 3-7.5^

70

а) - в залежностг вгд питомого тдводу енергп б) - в залежностг вгд питомого завантаження

Рис. 2 - Лшн сушшня

швидюсть, %/ав 5

2,5 кг^м

40 М

Час. хк

1* 12,5 кВг^м2 2-10кВт/н! 3- 7.5 кВт/нг 4- 5 кВт/и2 5-2.5 кВт/и2

шеидк1сть, %'ле

7,5 кВт;м!

30 40 Час. хв

1. 5кг/мг 2-2,5 кг1м1 з • 7.5 кт/ы1

70

а) - в залежност1 в1д питомого тдводу енергп б) - в залежност1 в1д питомого завантаження

Рис. 3 - Змша швидкост сушшня

Як видно на рисунках 2 i 3, видалення вологи починаеться протягом перших 10 хвилин обробки. При цьому зi збшьшенням потужностi IЧ-випромiнювання i зменшенням товщини шару шламу (питомого завантаження) швидюсть сушiння збiльшуеться. Швидюсть сушшня становила 0,6 - 1,8 %/хв. 1нтенсивне видалення вологи при достатньо низьких температурах (40 - 50 °С) пояснюеться безпосередньою д1ею 1Ч-випромшювання на продукт \ поглинання енергп водою.

а) - в залежност1 в1д питомого тдводу енергп б) - в залежност1 в1д

питомого завантаження

Рис. 4 - Крив1 швидкост сушшня Резерви щодо штенсифжацп процеЫв сушiння шламу визначаються з аналiзу лiнiй швидкостi зневоднення (рис. 4). На вiдмiну вiд традицiйного конвективного сушшня, на кривих не спостер^аються ч^ко вираженi перiоди сушiння, осюльки в даному процесi мае мюце iнший механiзм пiдводу енергi!, а пов^ря не виконуе функцiю теплоноая. З лiтературних джерел вiдомо про застосування 1Ч-на^ву для збiльшення швидкост сушiння в перiод спадно! швидкост [6].

Висновки. Шлам кави е перспективною сировиною для подальшо! переробки й отримання олп, комбiкормiв, харчових добавок, будiвельних матерiалiв, палива.

На швидюсть 1Ч-сушшня значний вплив чинять товщина шару продукту (завантаження) i кiлькiсть пiдведено! енергi!. Найбiльшу швидюсть сушшня було

досягнуто при завантаженш 2,5 кг/м2. Процес видалення вологи протжав при вщносно низьких температурах, що не завдае шкоди якост кiнцевого продукту.

Л1тература

1.http://www.waste.ru/uploads/library/specificshowing.pdf Сборник удельных показателей образования отходов производства и потребления

2.Бурдо О.Г., Ряшко Г.М. Экстрагирование в системе «кофе - вода». -Одесса, 2007 - 176 с.

3.Возможность использования отходов производства кофе и чая в комбикормах И.С. Косенко, Е.С. Шумелев, Е.В. Соловьева // Известия ВУЗов. Пищевая технология, № 2, 2007. - С. 101 - 102.

4.Процеси переробки шламу в технолопях виробництва розчинно! кави Бурдо О.Г., Терзiев С.Г., Шведов В.В., Ружицька Н.В. // Науковi пращ ОНАХТ, -Одеса / ОНАХТ. - 2010. - Вип. 37. - С. 252 - 255.

5.Пат. 2034497 РФ, МПК6 А 23 К 1/16. Кормовая витаминная добавка для сельскохозяйственных животных и птицы Текст. / А.П. Левицкий, В.В. Шерстобитов, С.К. Ярославцев, И.А. Мусонова. заявл. 30.10.91; опубл. 10.05.95, Бюл. № 13. - 115 с.

6.Coffee Oil, Cafestol, and Khaweol: Extraction Using Supercritical Carbon Dioxide // Julio M.A., Delcio Sandi and Jane S.R. Coimbra, Food Science and Technology: New Research, Nova Science Publishers, Inc, New York, 2008, P. 441 -457.

7.Infrared Heating in Food Processing: An Overview // Kathiravan Krishnamuthy, Harpreet Kaur Khurana, Soojin Jun, J. Irudayaraj, and Ali Demirci, COMPREHENSIVE REVIEWS IN FOOD SCIENCE AND FOOD SAFETY - Vol. 7, 2008, P. 2 - 13.

Summary

The composition of coffee sludge and possibilities of extracting valuable components from it have been considered. The kinetics of coffee sludge IR-drying process in dependence on layer thickness and power supply has been described.

Рецензент - д.т.н., проф. Бшонога Ю.Л.